本實(shí)用新型涉及光學(xué)技術(shù)以及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種活體生物特征采集裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的生物識別技術(shù)，通常是通過光學(xué)傳感器將手指的指紋進(jìn)行拍照采集并進(jìn)行成像，再將指紋信息發(fā)送至處理裝置進(jìn)行判斷分析和比對，經(jīng)過比對后，采集的指紋與已登記過的指紋相符，則提示通過指紋識別。然而，目前市面上出現(xiàn)了很多不同材質(zhì)的假手指，例如橡膠、硅膠等材質(zhì)的假手指。但現(xiàn)有的生物識別技術(shù)目前尚無識別假指紋的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種活體生物特征采集裝置，旨在解決現(xiàn)有的生物識別技術(shù)無法識別假指紋的技術(shù)問題，可以有效識別假指紋。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種活體生物特征采集裝置，所述裝置包括：殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的圖像獲取裝置；所述圖像獲取裝置用于獲取包含生物特征信息的圖像，包括：順應(yīng)光路設(shè)置的棱鏡、成像物鏡、圖像采集單元和光源，其中所述棱鏡包括采集面、第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一側(cè)面的表面涂黑且設(shè)置有預(yù)置形狀的小孔，所述第二側(cè)面的表面未涂黑。

優(yōu)選地，所述成像物鏡包括：設(shè)置在所述第二側(cè)面外側(cè)的第一成像物鏡，所述圖像采集單元包括設(shè)置在所述第二側(cè)面外側(cè)的第一圖像采集單元；所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述棱鏡的第一側(cè)面進(jìn)入所述棱鏡；所述采集面上的生物體表面將所述光線的一部分反射到所述棱鏡的第二側(cè)面，并經(jīng)所述第二側(cè)面透射進(jìn)入所述第一成像物鏡；所述第一成像物鏡，將所述反射進(jìn)入的光線成像于所述第一圖像采集單元上；所述第一圖像采集單元，將成像結(jié)果作為分析圖像輸出。

優(yōu)選地，所述成像物鏡還包括：設(shè)置在所述第一側(cè)面外側(cè)的第二成像物鏡，所述圖像采集單元包括設(shè)置在所述第一側(cè)面外側(cè)的第二圖像采集單元；所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述棱鏡的第二側(cè)面進(jìn)入所述棱鏡，所述采集面上的生物體表面將所述光線的一部分反射到所述棱鏡的第一側(cè)面，并經(jīng)所述第一側(cè)面透射進(jìn)入所述第二成像物鏡，所述第二成像物鏡，將所述透射進(jìn)入的光線成像于所述第二圖像采集單元上，所述第二圖像采集單元，將成像結(jié)果作為常規(guī)圖像輸出；或者

所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述棱鏡的第二側(cè)面進(jìn)入所述棱鏡，所述采集面上的生物體表面將所述光線的一部分反射到所述棱鏡的第二側(cè)面，并經(jīng)所述第二側(cè)面透射進(jìn)入所述第一成像物鏡，所述第一成像物鏡，將所述透射進(jìn)入的光線成像于所述第一圖像采集單元上，所述第一圖像采集單元，將成像結(jié)果作為所述常規(guī)圖像輸出。

優(yōu)選地，所述光源分布在所述棱鏡的四周，包括至少一個(gè)主光源點(diǎn)和至少一個(gè)輔光源點(diǎn)，所述主光源點(diǎn)用于獲取所述常規(guī)圖像，所述輔光源點(diǎn)用于獲取所述分析圖像。

優(yōu)選地，在所述棱鏡和所述成像物鏡之間的光路設(shè)有所述反射鏡組，所述反射鏡組用于將經(jīng)棱鏡反射出的光線反射進(jìn)入所述成像物鏡。

優(yōu)選地，所述反射鏡組包括：第一反射鏡組和第二反射鏡組，所述第一反射鏡組和所述第二反射鏡組結(jié)構(gòu)相同，相對于所述棱鏡設(shè)置，其中，所述第一反射鏡組包括：第一反射鏡以及第二反射鏡，所述第一反射鏡與所述第二反射鏡均為只有一個(gè)反射鏡面的平面鏡，所述經(jīng)所述棱鏡反射出的光線射出到所述第一平面反射鏡上，所述第一平面反射鏡將所述反射出的光線反射入所述第二平面反射鏡上，經(jīng)所述第二平面反射鏡反射進(jìn)入所述第一成像物鏡。

優(yōu)選地，所述第一平面反射鏡與主光軸之間的傾角為30°～65°，所述第二平面反射鏡與所述主光軸之間的傾角為39°～74°。

優(yōu)選地，所述棱鏡的縱截面呈三角形，所述三角形的頂角為32～64度角。

優(yōu)選地，在所述外殼的殼體的下方與所述圖像采集單元主板之間設(shè)有成像物鏡底座，由所述殼體和所述圖像采集單元主板上的定位孔和螺絲孔固定，所述成像物鏡通過所述成像物鏡底座固定在所述圖像采集單元主板上。

優(yōu)選地，所述棱鏡的所述采集面與所述主光軸成17°～51°夾角。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：擋光片；所述擋光片設(shè)置在所述成像物鏡與所述圖像采集單元之間。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種活體生物特征采集裝置，通過使用棱鏡獲取包含生物特征信息的圖像，并將該圖像中的對比特征參數(shù)值與預(yù)置的特征參數(shù)值進(jìn)行對比，判斷該圖像是否為活體生物特征的圖像，可以有效識別假指紋。

為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種活體生物特征采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種活體生物特征采集裝置中光線經(jīng)過棱鏡的光路示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種活體生物特征采集裝置中光線經(jīng)過反射鏡組反射的光路示意圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。

請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種活體生物特征采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該裝置包括：殼體10和設(shè)置在殼體內(nèi)的圖像獲取裝置。圖像獲取裝置用于獲取包含生物特征信息的圖像，包括：順應(yīng)光路設(shè)置的棱鏡20、成像物鏡、圖像采集單元和光源，其中棱鏡20包括采集面201、第一側(cè)面203(圖1未標(biāo)示)和第二側(cè)面202，第一側(cè)面203的表面涂黑且設(shè)置有預(yù)置形狀的小孔，第二側(cè)面202的表面未涂黑。生物特征信息例如可以是指紋信息。

具體地，棱鏡20的縱截面呈三角形，該三角形的頂角為32～64度角，優(yōu)選為47～49度。采集面201用于檢測是否有生物體表面位于采集面201的外表面。采集面201與主光軸成17～51°夾角，優(yōu)選為32～36°。第一側(cè)面203的表面上留有1*4毫米的小窗口不絲印涂黑。并且為了避免光線從棱鏡20的頂面和底面發(fā)散出，可在該頂面和底面的表面涂覆有用于遮光的黑漆層。

進(jìn)一步地，成像物鏡包括：設(shè)置在第二側(cè)面202外側(cè)的第一成像物鏡30，圖像采集單元包括設(shè)置在第二側(cè)面202外側(cè)的第一圖像采集單元50。如圖2所示，光源60發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡20的第一側(cè)面203進(jìn)入棱鏡20；采集面201上的生物體表面將光線的一部分反射到棱鏡20的第二側(cè)面202，并經(jīng)第二側(cè)面202反射進(jìn)入第一成像物鏡30；第一成像物鏡30，將反射進(jìn)入的光線經(jīng)過消畸變、色差后，成像于第一圖像采集單元50上；第一圖像采集單元50，將成像結(jié)果作為分析圖像輸出，如防假指紋圖像。防假指紋圖像的生成利用的是反射的原理。

進(jìn)一步地，成像物鏡還包括：設(shè)置在第一側(cè)面203外側(cè)的第二成像物鏡(圖中未示出)，圖像采集單元包括設(shè)置在第一側(cè)面203外側(cè)的第二圖像采集單元(圖中未示出)。光源發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡20的第二側(cè)面202進(jìn)入棱鏡20；采集面201上的生物體表面將光線的一部分反射到棱鏡20的第一側(cè)面203，并經(jīng)第一側(cè)面203反射進(jìn)入第二成像物鏡；第二成像物鏡，將反射進(jìn)入的光線成像于第二圖像采集單元上；第二圖像采集單元，將成像結(jié)果作為常規(guī)圖像輸出。常規(guī)圖像的生成利用的是反射的原理。

需要說明的是，也可以使用第一成像物鏡30和第一圖像采集單元50獲取常規(guī)圖像，也即該活體生物特征采集裝置既可以使用兩套成像物鏡分別獲取分析圖像和常規(guī)圖像，也可只使用一套成像物鏡獲取分析圖像和常規(guī)圖像。具體地，光源發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡20的第二側(cè)面202進(jìn)入棱鏡20，采集面201上的生物體表面將光線的一部分反射到棱鏡20的第一側(cè)面203，并經(jīng)第一側(cè)面203透射進(jìn)入第一成像物鏡30，然后第一成像物鏡30將反射進(jìn)入的光線成像于第一圖像采集單元50上，再由第一圖像采集單元50，將成像結(jié)果作為常規(guī)圖像輸出。

光源分布在棱鏡20的四周，包括至少一個(gè)主光源點(diǎn)(圖中未示出)和至少一個(gè)輔光源點(diǎn)60，主光源點(diǎn)用于獲取常規(guī)圖像，如圖2所示，輔光源點(diǎn)60用于獲取分析圖像，即主光源點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡20的第一側(cè)面203、采集面201、第二側(cè)面202、第一成像物鏡30、第一圖像采集單元50并最終輸出為分析圖像，主光源點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡20的第二側(cè)面202、采集面201、第一側(cè)面203、第二成像物鏡、第二圖像采集單元并最終輸出為常規(guī)圖像。優(yōu)選地，光源發(fā)出的光為白色光。

進(jìn)一步地，在棱鏡20和成像物鏡之間的光路設(shè)有反射鏡組，反射鏡組用于將經(jīng)棱鏡20反射出的光線反射進(jìn)入成像物鏡。

具體地，反射鏡組包括：第一反射鏡組40和第二反射鏡組(圖中未示出)。

其中，如圖3所示，第一反射鏡組40包括：第一反射鏡401以及第二反射鏡402，第一反射鏡401與第二反射鏡402均為只有一個(gè)反射鏡面的平面鏡，經(jīng)棱鏡20反射出的光線射出到第一平面反射鏡上，第一平面反射鏡將反射出的光線反射入第二平面反射鏡上，經(jīng)第二平面反射鏡反射進(jìn)入第一成像物鏡30。第一平面反射鏡401與主光軸之間的傾角為30°～65°，優(yōu)選為45°～60°。第二平面反射鏡402與主光軸之間的傾角為39°～74°，優(yōu)選為54°～59°。

第一反射鏡組40和第二反射鏡組結(jié)構(gòu)相同，相對于棱鏡20設(shè)置，第二反射鏡組的結(jié)構(gòu)可參考第一反射鏡組40，此處不再贅述。

采用連續(xù)兩個(gè)平面反射鏡進(jìn)行反射，光路呈折線，相比直線光路可以進(jìn)一步明顯縮短采集裝置的縱向尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化。

進(jìn)一步地，在外殼的殼體的下方與圖像采集單元主板之間設(shè)有成像物鏡底座，由殼體和圖像采集單元主板上的定位孔和螺絲孔固定，成像物鏡通過成像物鏡底座固定在圖像采集單元主板上。

進(jìn)一步地，光源是可見光LED光源，安裝在圖像采集單元的主板上，與棱鏡20的第一側(cè)面203或第二側(cè)面202相對應(yīng)。光源與圖像采集單元共用一個(gè)主板和電源，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)采集裝置的小型化。并且，可見光LED光源可作為持續(xù)的光源，提供采集裝置更長的使用時(shí)間。

光源的光線均勻地照射在棱鏡20的采集面201，給按壓在其上的手指照明，既不刺眼，又可避免指紋圖像信息不能被圖像采集單元充分識別轉(zhuǎn)換，從而提高指紋采集的精確度和清晰度，顯著提高采集質(zhì)量和識別效率。

進(jìn)一步地，主光源與第二圖像采集單元在同一水平面上，輔光源點(diǎn)60與第一圖像采集單元50在同一水平面上。在殼體10的下方與各圖像采集單元的主板之間設(shè)有成像物鏡底座70，由殼體10和各圖像采集單元的主板上的定位孔和螺絲孔固定，以提高空間利用效率，節(jié)約成本，再進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)識別活體指紋的光學(xué)采集裝置小型化。各成像物鏡通過成像物鏡底座70固定在各圖像采集單元的主板上，可以提高識別活體指紋的光學(xué)采集裝置的生產(chǎn)效率和進(jìn)一步節(jié)約成本。

圖像采集單元為彩色互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)光電轉(zhuǎn)換器，圖像采集單元的主板包括彩色CMOS芯片，以及，分別與彩色CMOS芯片連接的存儲(chǔ)單元芯片、晶體振蕩器、LDO、復(fù)位電路和數(shù)據(jù)通訊接口。其中，LDO還分別與存儲(chǔ)單元芯片、數(shù)據(jù)通訊接口和光源連接。彩色CMOS芯片感光陣列上的光線中的物像即采集的指紋圖像被轉(zhuǎn)換成電信號，存儲(chǔ)單元芯片主要用于存儲(chǔ)指紋采集器的設(shè)計(jì)參數(shù)、采集指紋圖像的大小，曝光度等參數(shù)。

彩色CMOS芯片是格科微電子(上海)有限公司出品的分辨率為200萬像素的彩色傳感器芯片GC2235。

進(jìn)一步地，為了消除雜散光，使采集的指紋圖像沒有雜光干擾。該裝置還包括擋光片80，擋光片80設(shè)置在成像物鏡30與圖像采集單元50之間?？梢岳斫獾?，若存在成像物鏡底座70，則設(shè)置在成像物鏡底座70與圖像采集單元50之間。

本實(shí)施例中的活體生物特征采集裝置，一方面只需利用順應(yīng)光路設(shè)置的棱鏡、成像物鏡、圖像采集單元和光源即可實(shí)現(xiàn)包含生物特征信息的圖像的采集，因此具有體積小成本低的特點(diǎn)，另一方面通過在第一側(cè)面的表面涂黑且設(shè)置有預(yù)置形狀的小孔，將第二側(cè)面的表面設(shè)置為不涂黑的結(jié)構(gòu)，可有效識別假指紋。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。