1.一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述系统包括手指表皮指纹采集模块(1000)、手指OCT信息采集模块(1100)、支持模块(1200)、手指OAG信息处理模块(1300)和计算机(1400);所述支持模块(1200)用于实现数据接口拓展以便计算机(1400)与各个模块的数据传输和电源输出;所述手指表皮指纹采集模块(1000)用于实现手指表皮指纹信息的采集;手指OCT信息采集模块(1100)用于负责手指OCT信息的采集;手指OAG信息处理模块(1300)用于实现将原始干涉光谱信号转换成OAG信息;计算机(1400)用于实现对采集到的信息进一步处理,得到最终所需的手指多模态特征信息。
2.如权利要求1所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述的手指表皮指纹采集模块(1000)由工业相机(1001)、消色差双绞合透镜(1002)、单色平行光光源(1003)组成,由单色平行光光源(1003)发出的光束经由梯形棱镜后射向消色差双绞合透镜(1002),最终光束射向工业相机(1001),由工业相机(1001)采集到相关信息。
3.如权利要求2所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述的工业相机(1001)用于负责手指表皮指纹信息的获取,该相机通过网口(1202)与计算机(1400)相连,将得到的数据信息上传,该模块使用的是BASLER黑白工业相机,使用的是Sony ICX285感光芯片,最大可以采集1392*1040分辨率下30帧每秒的图像数据;
所述的单色平行光光源(1003)用于负责给手指表皮指纹采集模块(1000)提供光源,该光源是由一个红色LED、物镜、聚焦镜和滤光片组成,物镜与聚焦镜保证了最终的光束是平行光,而添加滤光片保证了最终的光束是单色光。
4.如权利要求1~3之一所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述的手指OCT信息采集模块(1100)由参考臂(1101)、样品臂(1102)、光谱仪(1103)、振镜(1104)、2*2光纤耦合器(1105)和1310nm宽带光源(1106)组成,在采集时,由1310nm宽带光源(1106)发出的光束通过2*2光纤耦合器(1105)后被分成两路,一条光路直接射向参考臂(1101),另一条光路通过样品臂(1102)直接射向样品,参考臂(1101)包括一个反射镜,样品臂(1102)包含一个准直器,一对振镜(1104)和一个50mm焦距的物镜;然后,从参考臂(1101)和样品臂(1102)反射的光束被耦合在一起,传输到高速光谱仪(1103)中检测光谱干涉信号;干涉信号通过CameraLink(1201)接口上传到采集卡上然后通过PCIe接口(1203)最终上传到计算机(1400)中。
5.如权利要求4所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述的参考臂(1101)由反射镜与聚焦透镜构成,聚焦透镜的参数为:D=6mm,f=10mm;
所述的样品臂(1102)由光纤准直镜、振镜(1104)、聚焦透镜构成,从2*2光纤耦合器(1105)出来的光束先是经过准直镜然后照在振镜上,经过振镜的反射后通过聚焦透镜最终射在手指样品上,光纤准直器为F260APC-C,NA=0.16,f=15.52,输出的光束1/e2直径为
2.74mm;聚焦透镜D=30mm,f=50mm;
所述光谱仪(1103)用于检测光谱的干涉信号,光谱仪的准直镜D=30mm,f=90mm;光谱仪聚焦镜D=50.8mm,f=75mm;投射光栅制造商为Wasatch Photonics,尺寸D=50.8mm,厚度为6mm,中心波长1310nm,刻线密度为1145线/mm,而应用的线阵CCD采用SENSORS公司GL2048R线阵CCD,像元数目为2048个,单个像元大小为10um*210um,最大采样频率可达
147kHz;
所述振镜(1104)是一对X振镜和Y振镜,通过对振镜(1104)的控制改变光束的方向,使得照射在手指样品光束的位置发生变化,可以采集到一定面积的手指样品,该振镜(1104)为大族电机医疗振镜,配套易安锐MC800激光打标控制卡,X振镜镜片与Y振镜镜片均为Edmund保护金反射镜,尺寸为12.5mm*12.5mm和12.5mm*17.5mm;
所述2*2光纤耦合器(1105)用于实现光信号的分路,分光比为50:50,配备了四个FC/APC接头,FC/APC接头的端面是倾斜的;
所述1310nm宽带光源(1106)用于负责给手指OCT信息采集模块(1100)提供光源,采用IPSDS1307C宽带光源,该光源中心波长为1310nm,3dB带宽75nm,输出功率15mW。
6.如权利要求1~3之一所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述支持模块(1200)中,CameraLink(1201)接口通过两根CameraLink线将线阵CCD与采集卡相连接;网口(1202)实现了工业相机(1001)与计算的(1400)的连接;PCIe接口(1203)将采集卡与计算机(1400)连接;USB3.0接口(1204)将计算机(1400)与振镜控制卡相连接,将控制信号传输到振镜(1104),使振镜(1104)根据控制信号运动;整个系统的电源支持包括单色平行光光源(1003)的2.5V,1310nm宽带光源(1106)的5V,工业相机(1001)、光谱仪(1103)、振镜(1104)的12V以及计算机(1400)所需要的220V交流电。
7.如权利要求1~3之一所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述手指OAG信息处理模块(1300)用于将之前得到干涉光谱信息进行处理,得到所需要的OAG信息;将之前得到的干涉光谱信息先在扫描方向做一次希尔伯特变换,然后在另一方向做傅里叶变换得到所需要手指OAG信息。
8.如权利要求1~3之一所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述计算机(1400)包括原始数据处理单元(1401)、图像处理单元(1402)和结果显示单元(1403),原始数据处理单元(1401)对得到的干涉光谱进行处理;图像处理单元(1402)对得到的手指表皮指纹、真皮层指纹、汗腺、血流图像进行处理;结果显示单元(1403)将得到的最终结果显示出来,便于分析比较。
9.如权利要求8所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述原始数据处理单元(1401)中,获得OCT信号分为以下七个步骤,第一步是对光谱进行截取;第二步是插值,利用插值系数将光强随CCD像元均匀变化的函数转换为光强随波数k均匀变换的函数;第三步是减直流,减去干涉光谱中的直流量以减小零光程附近的噪声;第四步是色散补偿,在减直流后光谱的相位项中减去色散附加相位;第五步进行FFT步骤,使用自功率谱,在完成FFT的基础上增加了求模、缩放、取单边的操作;第六步为了增强对比度,对获得的关系取对数就可以获得强度图;第七步定义一个强度与RGB值的对应关系,将强度意义进行转换就可以得到OCT二维伪彩图;
获得OAG信息分为以下七个步骤,第一步,对获得的原始干涉光谱信号进行预处理,包括执行截取、插值、减直流、色散补偿处理;第二步是单独处理预处理后二维数组的每一行,对每一行进行希尔伯特变换;第三步是单独处理新的二维数组的每一列,对每一列进行FFT;第四步是截取,因为成像深度与穿透能力有限为了后续处理的方便只需要适当截取部分数据即可;第五步是取模与对数,取数组中的内一个点的对数值,以增加强度图对比度,将强度值与颜色值一一对应便可以得到伪彩色图;第六步将得到的二维数组横向切开,分成两个二维数组,上方的二维数组为FFT得到的负频率成分,下方的二维数组为FFT得到的正频率成分,分别对应流速平面强度图与静态平面强度图;第七步是相减取噪,利用静态平面图像对流速平面图像做相减处理,得到新的流速平面图像,这样就得到了手指皮下微血管的部分了;
所述图像处理单元(1402),将得到的手指OCT二维伪彩图提取拼接成完整的手指真皮层与汗腺图像,将得到的手指OAG二维伪彩图拼接成完整的手指皮下微血管图像。
10.如权利要求1~3之一所述的一种手指多模态特征同步采集系统,其特征在于:所述的手指多模态特征同步采集系统还包括用来放置梯形棱镜的手指放置平台,使用黑色的不锈钢制成,中间有刚好放下梯形棱镜的孔,手掌放在该平台上,手指正好位于梯形棱镜的放置位置,便于数据的采集。