專利名稱：采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域和電器設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種利用用戶自反饋主動(dòng)配合的虹膜采集設(shè)備。
背景技術(shù)：
虹膜識(shí)別技術(shù)是當(dāng)今一種常用的身份識(shí)別技術(shù)，其工作的第一步就是虹膜圖像的獲取，同時(shí)也是比較困難的步驟，需要光、機(jī)、電技術(shù)的綜合應(yīng)用。由于虹膜的特殊性質(zhì)面積小(平均直徑約11mm)，不同人種顏色差異大，一般攝像方法無(wú)法拍攝出可以用來(lái)識(shí)別的虹膜圖像。虹膜識(shí)別必須采用放大率較大的鏡頭和主動(dòng)照明。西方人虹膜顏色較淺，在可見(jiàn)光照明就可以，而東方人的虹膜顏色較深，必須采用紅外光照明才能得到清晰的圖像。
虹膜圖象獲取設(shè)備分為接觸式和非接觸式兩種。最初的設(shè)備為接觸式，主要包括主動(dòng)照明，鏡頭及附件，以及成像芯片等，不一定帶有反饋裝置。接觸式采集系統(tǒng)一般采用筒狀的封閉腔體作為采集設(shè)備的外殼，以隔絕環(huán)境光線。在筒狀腔體后端安裝定焦攝像頭，筒狀腔體的內(nèi)部安裝有可見(jiàn)光或/和紅外光源。在采集虹膜圖像時(shí)，用戶眼睛緊靠在腔體前端，主動(dòng)觸發(fā)攝像頭的采集按鈕成像。該接觸式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是引導(dǎo)眼睛瞄準(zhǔn)比較容易，光照設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，不容易受到外界環(huán)境光的影響。但是該采集設(shè)備存在先天的弱點(diǎn)，即每次采集都需要使用者與采集設(shè)備相接觸，接觸式采集同時(shí)帶來(lái)了衛(wèi)生方面的隱患。
為了解決接觸式的問(wèn)題，出現(xiàn)了非接觸式的虹膜采集設(shè)備，由主動(dòng)照明，反饋裝置，鏡頭及附件，以及攝像頭等構(gòu)成，此時(shí)用戶距離虹膜采集設(shè)備有一定距離，如25cm或者更遠(yuǎn)，設(shè)備通過(guò)測(cè)距模塊或者圖像分析判斷有用戶站到設(shè)備前，開(kāi)始工作，或者設(shè)備就一直工作。設(shè)備在工作時(shí)，判斷采集到的圖像中是否有虹膜，并提示用戶配合虹膜采集，獲得滿意圖像后，對(duì)圖像中的虹膜進(jìn)行特征提取和比對(duì)，從而完成用戶身份的識(shí)別。而虹膜采集設(shè)備從最初的采集單只眼睛的設(shè)備發(fā)展為同時(shí)采集兩只眼睛的設(shè)備。由于是遠(yuǎn)距離虹膜采集，而人眼虹膜的面積較小，采集裝置必須采用放大率較大的鏡頭才能獲得能夠用于識(shí)別的虹膜圖像，使得攝像機(jī)采集視角較小，用戶必須使得眼睛位于一個(gè)特定的位置上，該位置位于攝像機(jī)的景深范圍內(nèi)，能清晰成像，而且處于有效照明范圍內(nèi)。用戶在沒(méi)有任何輔助對(duì)準(zhǔn)方法的情況下配合設(shè)備采集虹膜圖像是非常困難的。因此虹膜采集設(shè)備上出現(xiàn)了各種反饋裝置的引導(dǎo)用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。
反饋裝置通常使用的有聽(tīng)覺(jué)反饋或/和視覺(jué)反饋。聽(tīng)覺(jué)反饋指的是用戶根據(jù)設(shè)備發(fā)出的語(yǔ)音提示調(diào)整自己的姿勢(shì)和位置，如設(shè)備會(huì)提示“向前一點(diǎn)，向后一點(diǎn)，向左一點(diǎn)，向右一點(diǎn)”。聽(tīng)覺(jué)反饋是由設(shè)備根據(jù)當(dāng)時(shí)采得的圖像等信息對(duì)用戶進(jìn)行主動(dòng)的提示。而視覺(jué)反饋是用戶根據(jù)自己看到的東西來(lái)調(diào)整自己的位置。人們?cè)诤缒げ杉O(shè)備上添加了鏡子等反饋設(shè)備，以各種方式來(lái)幫助用戶實(shí)現(xiàn)上下左右的對(duì)準(zhǔn)，如松下的虹膜識(shí)別設(shè)備要求用戶在虹膜識(shí)別設(shè)備的反光鏡內(nèi)同時(shí)看到自己的兩只眼睛，然后通過(guò)語(yǔ)音提示用戶前后左右移動(dòng)，設(shè)備上也有引導(dǎo)用戶移動(dòng)的指示燈。LG的虹膜識(shí)別設(shè)備如LG3000(單目設(shè)備)要求用戶注視鏡面，使得能在鏡面的黑線框中看到自己的虹膜，而LG4000(雙目虹膜識(shí)別設(shè)備)這要求用戶在鏡面中看到自己的雙眼，并使得鏡面后面透射出來(lái)的一個(gè)光點(diǎn)位于自己鏡中雙眼的眉心位置。市面其他公司的產(chǎn)品，如Iritech，OKI等，均采用類似設(shè)計(jì)。這種采用類似鏡子的反饋設(shè)備輔助用戶對(duì)準(zhǔn)的我們稱其為被動(dòng)的視覺(jué)反饋，因?yàn)橛脩糁苯痈鶕?jù)反射的自己的像進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，而用戶有不同的用眼習(xí)慣，不同的主副眼，會(huì)導(dǎo)致用戶自己認(rèn)為對(duì)準(zhǔn)了但實(shí)際上采集不到合適的圖像的現(xiàn)象。目前市面上的虹膜識(shí)別產(chǎn)品全部是采用這種被動(dòng)視覺(jué)反饋方法的設(shè)備。
由于被動(dòng)視覺(jué)反饋無(wú)法通過(guò)視覺(jué)告知用戶的眼睛位置是否合適，人們?cè)谶@方面繼續(xù)展開(kāi)研究，美國(guó)專利“Image Input Device”和中國(guó)專利“非接觸式自反饋虹膜圖像采集裝置”均提出新型的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的單目虹膜識(shí)別設(shè)備。主動(dòng)的反饋把攝像機(jī)采集到的內(nèi)容用圖像的形式反饋給用戶，用戶可以像照鏡子一樣來(lái)調(diào)整自身的位置，跟前面的被動(dòng)視覺(jué)反饋不同，用戶看到的就是采集的結(jié)果，減輕了用眼習(xí)慣等等的影響，對(duì)準(zhǔn)效果比采用被動(dòng)方式視覺(jué)反饋的虹膜識(shí)別設(shè)備提高了許多。但是現(xiàn)有的主動(dòng)調(diào)節(jié)方式都是針對(duì)單眼的虹膜識(shí)別技術(shù)，用戶用一只眼睛對(duì)準(zhǔn)，很可能會(huì)歪著頭而不自覺(jué)，而且因?yàn)楦魅说难劬Φ膬蓚€(gè)眼角生理上就可能與水平形成各種夾角，根據(jù)一只眼睛的圖像無(wú)法判別是否是歪著頭，從而造成對(duì)準(zhǔn)困難信息不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，該設(shè)備包括采集單元，用于同時(shí)采集用戶兩只眼睛的虹膜信息；照明單元，由可以向外輻射能量的器件或設(shè)備構(gòu)成，包括一個(gè)或多個(gè)照明部分，可以與采集單元直接結(jié)合也可能與采集單元相對(duì)分離；反饋單元，包含由可向用戶顯示圖像設(shè)備，該顯示設(shè)備的顯示區(qū)域被分成至少兩個(gè)部分，用于分別顯示采集單元采集到的用戶雙眼的圖像，以便于用戶根據(jù)在顯示區(qū)域的圖像調(diào)整雙眼的位置。
優(yōu)選的，本發(fā)明虹膜采集設(shè)備還可以包括測(cè)距單元，用于根據(jù)測(cè)距單元測(cè)量的結(jié)果，可以進(jìn)一步提示用戶調(diào)整位置。
優(yōu)選的，本發(fā)明的反饋單元不光可以提示用戶眼睛的位置，還可以在軟件的控制下發(fā)出不同亮度的可見(jiàn)光來(lái)主動(dòng)調(diào)節(jié)用戶的瞳孔大小。一方面可以使得識(shí)別更為準(zhǔn)確，另一方面也可以用于假眼檢測(cè)來(lái)拒絕偽造的虹膜，比如假眼的瞳孔大小就無(wú)法自動(dòng)隨光線調(diào)整。
優(yōu)選的，本發(fā)明的反饋單元還可以同時(shí)反饋人臉的信息，幫助用戶進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
采集單元由光學(xué)鏡頭(組)、附件(如紅外濾光片)以及圖像采集芯片(組)構(gòu)成，可以包括電動(dòng)部分也可不包括電動(dòng)部分，可以使用定焦鏡頭也可以使用變焦鏡頭或者其他類型的鏡頭。照明單元由可以向外輻射能量的器件或設(shè)備構(gòu)成，可能為一個(gè)或多個(gè)部分，可能與采集單元直接結(jié)合也可能與采集單元相對(duì)分離。可以但不限于LED，燈泡等，也不僅限于紅外，也可能為可見(jiàn)光，紫外線等。反饋單元包含由可向用戶顯示圖像的器件或設(shè)備構(gòu)成，可以為一個(gè)也可以為多個(gè)，可以為L(zhǎng)CD，CRT，LED陣列，等離子顯示器，投影顯示，全息顯示或者其他目前未上市的顯示設(shè)備。反饋單元中可以包含語(yǔ)音反饋部分，也可包含指示燈反饋部分，但不僅限于這些反饋部分。測(cè)距單元，但可以為一個(gè)單獨(dú)的物理單元，可以使用紅外測(cè)距模塊，超聲測(cè)距模塊，激光測(cè)距模塊或其他類型的測(cè)距模塊組成，也可由軟件根據(jù)采集圖像中的特征變化估算用戶與設(shè)備間的距離。
本發(fā)明由于采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)準(zhǔn)效果和易用性又前進(jìn)了一大步，相對(duì)于采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的單目系統(tǒng)有如下改進(jìn)可以同時(shí)支持1個(gè)以上的眼睛，比單目系統(tǒng)使用更方便，速度更快；多目系統(tǒng)可以避免用戶用眼習(xí)慣的影響，因?yàn)橥瑫r(shí)使用兩只眼睛基本能保持平視，從而避免了不自覺(jué)的歪頭等問(wèn)題。而且可以根據(jù)兩只眼睛的眼角來(lái)校正圖像的角度，從而大大提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和識(shí)別速度。由于同時(shí)反饋兩只眼睛，甚至人臉信息，有助于用戶進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)槿说难劬Τ叽绫容^小，因此專用于采集虹膜圖像的攝像機(jī)采集的范圍相對(duì)較小，如單眼系統(tǒng)自反饋系統(tǒng)中，僅僅利用該范圍進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)用戶可能感覺(jué)不方便，而更多的信息對(duì)與對(duì)準(zhǔn)提示作用更大。
相對(duì)目前所有的雙目設(shè)備，本發(fā)明有如下改進(jìn)現(xiàn)有的雙目設(shè)備都是采用類似鏡子的反饋設(shè)備進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致用戶自己認(rèn)為對(duì)準(zhǔn)了但實(shí)際上采集不到合適的圖像的現(xiàn)象。而本發(fā)明的設(shè)備直接反饋采集系統(tǒng)采集到的兩只眼睛，甚至人臉信息給用戶，有助于用戶進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)速度是現(xiàn)有雙目設(shè)備的3到5倍以上。在本發(fā)明中，我們的反饋單元同時(shí)可以發(fā)出可控的光線調(diào)節(jié)用戶瞳孔大小。反饋單元不光可以提示用戶眼睛的位置，因?yàn)橛脩粼谑褂迷O(shè)備時(shí)注釋反饋單元，反饋單元的光線和亮度的變化會(huì)直接刺激用戶使得用戶的瞳孔發(fā)生變化，軟件的控制下發(fā)出不同亮度的可見(jiàn)光來(lái)主動(dòng)調(diào)節(jié)用戶的瞳孔大小。一方面可以使得識(shí)別更為準(zhǔn)確，另一方面也可以用于假眼檢測(cè)來(lái)拒絕偽造的虹膜，比如假眼的瞳孔大小就無(wú)法自動(dòng)隨光線調(diào)整。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反饋單元的視圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反饋單元的另一個(gè)視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反饋單元的另一個(gè)視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備的示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的反饋單元的視圖；圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
實(shí)施方案1圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖。參考圖1，照明單元位于采集單元周圍或旁邊，用于照亮眼睛虹膜，由于照明單元有一定的發(fā)射角度，反饋單元有一定的觀察角度，而采集單元也有一定的采集角度和景深范圍，調(diào)整照明單元、采集單元、和反饋單元光軸，使得能在一塊與設(shè)備有一定距離的一塊空間(稱為可識(shí)別的空間體積)內(nèi)能滿足下面要求1、用戶在該范圍內(nèi)能清晰看到反饋單元反饋顯示的內(nèi)容，2、照明單元能以合適的能量照亮用戶的虹膜，
3、采集單元能清晰采集到用戶虹膜圖像，得到符合采集要求的圖像。
設(shè)備使用照明單元對(duì)用戶虹膜進(jìn)行照明在拍攝用戶虹膜圖像的同時(shí)，在反饋裝置上將直接把采集到的內(nèi)容反饋給用戶，指導(dǎo)用戶進(jìn)行定位。同時(shí)也可以采集更多的信息，如不僅顯示用戶的眼部，還同時(shí)顯示用戶的臉部，更進(jìn)一步的方便用戶對(duì)準(zhǔn)。反饋裝置上顯示的圖像可以是經(jīng)過(guò)圖像處理的圖像，也可以沒(méi)有經(jīng)過(guò)圖像處理得到的原始圖像。同時(shí)反饋裝置可能發(fā)出聲音提示用戶。
由于虹膜識(shí)別只能在可識(shí)別的空間體積完成，用戶在使用主動(dòng)視覺(jué)反饋裝置后上下左右的未知非常容易對(duì)準(zhǔn)，但前后位置在沒(méi)有明確參照物的情況下難以確定，在我們的系統(tǒng)中采用測(cè)距單元幫助用戶定位這種情況。在測(cè)距模塊反饋距離不合適時(shí)，會(huì)通過(guò)反饋裝置(圖像/指示燈/語(yǔ)音等)通知用戶前后移動(dòng)，也可將反饋裝置顯示的圖像變模糊，使得用戶主動(dòng)的配合前后移動(dòng)。多種方法結(jié)合使用以達(dá)到較好的易用性。
軟件可以控制通過(guò)反饋單元發(fā)出的可見(jiàn)光的強(qiáng)度，由于人眼對(duì)可見(jiàn)光敏感，瞳孔會(huì)根據(jù)可見(jiàn)光光照進(jìn)行調(diào)節(jié)，可根據(jù)這一特性一方面可以在識(shí)別時(shí)調(diào)整瞳孔接近注冊(cè)時(shí)的瞳孔大小，減小瞳孔變化引起虹膜紋理非線性變化的影響。另一方面，也可以根據(jù)瞳孔的變化進(jìn)行活體虹膜檢測(cè)，避免假眼等虹膜偽造。反饋單元發(fā)出可見(jiàn)光的強(qiáng)度可以通過(guò)控制反饋單元中顯示部分的亮度，或/和指示燈部分或/和其他部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖1中，采集單元位于反饋單元下方，采集單元由定焦鏡頭，感紅外CCD攝像頭，紅外濾光片組成。定焦鏡頭焦距為30mm，物距為30cm。CCD攝像頭采用N制600線感紅外攝像頭，輸出的視頻信號(hào)通過(guò)視頻采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)主機(jī)。反饋單元為小型LCD顯示器，分辨率為640*480，正對(duì)用戶。液晶由計(jì)算機(jī)主機(jī)通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的顯卡驅(qū)動(dòng)。照明單元位于反饋單元兩側(cè)，照明單元由紅外LED陣列組成，LED燈的強(qiáng)度可以由軟件進(jìn)行控制，照明單元發(fā)出的紅外照明光可照射到用戶的眼睛。測(cè)距模塊由紅外測(cè)距模塊組成，位于采集單元的下方。照明單元、反饋單元和采集單元的光軸相交于反饋單元前方20～30cm的地方。
具體工作流程如下虹膜采集裝置前沒(méi)有用戶時(shí)，通過(guò)測(cè)距模塊判斷前方無(wú)人，虹膜采集裝置不工作。當(dāng)有用戶走到虹膜采集裝置前，測(cè)距模塊判斷前方有人，虹膜采集裝置開(kāi)始工作，虹膜采集裝置控制照明模塊發(fā)出紅外光，虹膜采集裝置根據(jù)紅外測(cè)距裝置的結(jié)果判斷用戶是否站在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，如果是則開(kāi)始采集圖像，否則主機(jī)通過(guò)反饋單元提示用戶前后移動(dòng)(如在LCD上顯示“請(qǐng)向前/向后移動(dòng)”)。當(dāng)用戶在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，主機(jī)將虹膜采集裝置將采集到的內(nèi)容在反饋單元的LCD上顯示出來(lái)，如圖2所示，LCD的中間部分被分成兩個(gè)區(qū)域，分別用于顯示用戶的左眼和右眼，LCD的上下方還可以用于顯示用戶的臉部或其他提示文字。用戶可以看到屏幕的中觀察到自己的兩只眼睛及臉部的對(duì)應(yīng)部分，用戶可以根據(jù)屏幕顯示的內(nèi)容調(diào)整自己上下左右的位置，使得自己的眼睛完整出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。主機(jī)判斷采集到虹膜圖像質(zhì)量，同時(shí)控制紅外照明的光強(qiáng)，使得照明最為合適。
這里，用戶正視反饋單元的LCD屏幕，采集單元從反饋單元的下方采集用戶的虹膜圖像。照明單元從兩側(cè)進(jìn)行照明。LCD屏幕示例如圖2-4所示，用戶如看到類似圖2會(huì)自動(dòng)向左移動(dòng)，如果看到圖3會(huì)自動(dòng)往右上移動(dòng)，看到類似圖4會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)頭。同時(shí)算法也可根據(jù)雙眼眼角進(jìn)行角度校正。
同時(shí)主機(jī)也控制反饋單元的LCD上半部分的顯示內(nèi)容的顏色和亮度，使得用戶的瞳孔大小發(fā)生變化，進(jìn)行活體檢測(cè)。并在此過(guò)程中根據(jù)采集到用戶的虹膜圖像完成用戶身份的確認(rèn)。
由于同時(shí)可以得到兩只眼睛的圖像，用戶一般可以保持平視，即使發(fā)生用戶扭頭的現(xiàn)象，算法也可根據(jù)兩只眼睛的眼角來(lái)校正圖像的角度，從而大大提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和識(shí)別速度。虹膜識(shí)別完成后，在反饋單元的LCD上顯示出識(shí)別結(jié)果。
實(shí)施方案2圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖1所示，采集單元正對(duì)用戶雙眼，采集單元由定焦鏡頭，感紅外CCD攝像頭，紅外濾光片和半透半反鏡組成。定焦鏡頭焦距為30mm，物距為30cm。CCD攝像頭采用N制600線感紅外攝像頭，輸出的視頻信號(hào)通過(guò)視頻采集卡傳輸?shù)街鳈C(jī)。半透半反鏡可透過(guò)紅外光，而反射所有的可見(jiàn)光。用戶眼睛的圖像可以通過(guò)半透半反鏡被采集到，而反饋單元顯示的內(nèi)容不會(huì)影響采集的圖像。反饋單元為小型CRT顯示器，分辨率為640*480，與用戶觀察方向成90度角。反饋單元的顯示內(nèi)容通過(guò)半透半反鏡投影給用戶。照明單元位于采集單元兩側(cè)，照明單元由紅外LED陣列組成，照明強(qiáng)度不可調(diào)節(jié)。照明單元發(fā)出的紅外照明光可照射到用戶的眼睛，測(cè)距模塊由紅外測(cè)距模塊組成，位于采集單元的下方(未示出)。照明單元、反饋單元和采集單元的光軸相交于反饋單元前方20～30cm的地方具體工作流程如下虹膜采集裝置前沒(méi)有用戶時(shí)，通過(guò)測(cè)距模塊判斷前方無(wú)人，虹膜采集裝置不工作。當(dāng)有用戶走到虹膜采集裝置前，測(cè)距模塊判斷前方有人，虹膜采集裝置開(kāi)始工作。虹膜采集裝置控制照明模塊發(fā)出紅外光，照亮用戶雙眼。虹膜采集裝置根據(jù)紅外測(cè)距裝置的結(jié)果判斷用戶是否站在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，如果是則開(kāi)始采集圖像，否則主機(jī)通過(guò)反饋單元提示用戶前后移動(dòng)(如在CRT上顯示“請(qǐng)向前/向后移動(dòng)”)。當(dāng)用戶在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，主機(jī)將虹膜采集裝置將采集到的內(nèi)容在反饋單元的CRT上顯示出來(lái)，用戶可以看到屏幕的中間正對(duì)雙眼的位置觀察到自己的兩只眼睛及臉部的對(duì)應(yīng)部分，用戶可以根據(jù)屏幕顯示的內(nèi)容調(diào)整自己上下左右的位置，使得自己的眼睛完整出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。同時(shí)主機(jī)也控制反饋單元的CRT上其他部分的顯示內(nèi)容的顏色和亮度，使得用戶的瞳孔大小發(fā)生變化，進(jìn)行活體檢測(cè)。并在此過(guò)程中根據(jù)采集到用戶的虹膜圖像完成用戶身份的確認(rèn)。虹膜識(shí)別完成后，在反饋單元的CRT上顯示出識(shí)別結(jié)果。
這里，用戶正視采集單元的鏡頭，同時(shí)從半透半反鏡中觀察到采集單元得到的用戶的虹膜圖像。照明單元從兩側(cè)進(jìn)行照明。這時(shí)候用戶看到的圖像類似圖6所示。
實(shí)施方案3圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在該實(shí)施例中，只需一套光學(xué)鏡頭和圖象采集芯片就可以采集兩只眼睛的虹膜信息。如圖7所示，采集單元由定焦鏡頭，感紅外CMOS攝像芯片，紅外濾光片，反光鏡組和半透半反鏡組成，通過(guò)采集單元中的半透半反鏡可透過(guò)紅外光，而反射所有的可見(jiàn)光。用戶眼睛的圖像投影至反光鏡，通過(guò)控制反光鏡的旋轉(zhuǎn)使得采集單元實(shí)現(xiàn)分時(shí)的采集用戶雙眼，在反光鏡的快速旋轉(zhuǎn)下，系統(tǒng)采集速度可達(dá)每只眼睛每秒5～10幀。
反饋單元為小型CRT顯示器，分辨率為640*480，與用戶觀察方向成90度角。反饋單元的顯示內(nèi)容通過(guò)半透半反鏡投影給用戶。照明單元位于采集單元兩側(cè)，照明單元由紅外LED陣列組成，照明強(qiáng)度可調(diào)節(jié)。照明單元發(fā)出的紅外照明光可照射到用戶的眼睛，本實(shí)施例中不存在物理上的測(cè)距模塊，而通過(guò)算法估計(jì)用戶與采集裝置間的距離。照明單元、反饋單元和采集單元的光軸相交于反饋單元前方30～40cm的地方。
具體工作流程如下虹膜采集裝置前沒(méi)有用戶時(shí)，通過(guò)采集圖像判斷前方無(wú)人，虹膜采集裝置不工作。當(dāng)有用戶走到虹膜采集裝置前，通過(guò)圖像判斷前方有人，虹膜采集裝置開(kāi)始工作。虹膜采集裝置控制照明模塊發(fā)出紅外光，照亮用戶雙眼。虹膜采集裝置根據(jù)紅外測(cè)距裝置的結(jié)果判斷用戶是否站在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，如果是則開(kāi)始對(duì)采集的圖像進(jìn)行質(zhì)量判斷和分析，否則主機(jī)通過(guò)反饋單元提示用戶前后移動(dòng)(如在CRT上顯示“請(qǐng)向前/向后移動(dòng)”)。當(dāng)用戶在允許識(shí)別的范圍內(nèi)，主機(jī)將虹膜采集裝置將采集到的內(nèi)容在反饋單元的CRT上顯示出來(lái)，用戶可以看到屏幕的中間正對(duì)雙眼的位置觀察到自己的兩只眼睛及臉部的對(duì)應(yīng)部分，用戶可以根據(jù)屏幕顯示的內(nèi)容調(diào)整自己上下左右的位置，使得自己的眼睛完整出現(xiàn)在屏幕內(nèi)。主機(jī)同時(shí)控制紅外照明的光強(qiáng)，使得照明最為合適。同時(shí)主機(jī)也控制反饋單元的CRT上其他部分的顯示內(nèi)容的顏色和亮度，使得用戶的瞳孔大小發(fā)生變化，進(jìn)行活體檢測(cè)。并在此過(guò)程中根據(jù)采集到用戶的虹膜圖像完成用戶身份的確認(rèn)。虹膜識(shí)別完成后，在反饋單元的CRT上顯示出識(shí)別結(jié)果。
這里，用戶從半透半反鏡中觀察到采集單元得到的自己的虹膜圖像。照明單元從兩側(cè)進(jìn)行照明。這時(shí)候用戶看到的圖像也類似圖6所示。
在上述幾種實(shí)施方案中，將定焦鏡頭改為變焦鏡頭，同時(shí)照明部分可以自動(dòng)根據(jù)計(jì)算出來(lái)的用戶位置進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)，測(cè)距模塊的不同位置或者不同測(cè)距方法的組合等，都可以組成新的實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，包括采集單元，包括至少一套光學(xué)鏡頭和圖象采集芯片，用于采集用戶的虹膜信息；照明單元，由可以向外輻射能量的器件或設(shè)備構(gòu)成，包括一個(gè)或多個(gè)照明部分，可以與采集單元直接結(jié)合也可能與采集單元相對(duì)分離；和反饋單元，包含由可向用戶顯示圖像設(shè)備，該顯示設(shè)備的顯示區(qū)域被分成至少兩個(gè)部分，用于分別顯示所述采集單元采集到的用戶雙眼的圖像，以便于用戶根據(jù)在顯示區(qū)域的圖像調(diào)整雙眼的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，進(jìn)一步包括測(cè)距單元，用于根據(jù)測(cè)距單元測(cè)量的結(jié)果，進(jìn)一步提示用戶調(diào)整位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中采集單元包括電動(dòng)部分，使用定焦鏡頭、變焦鏡頭或者其他類型的鏡頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中照明單元包括LED、燈泡、紅外、可見(jiàn)光，紫外線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中反饋單元包括LCD、CRT、LED陣列、等離子顯示器、投影顯示、全息顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中反饋單元發(fā)出不同亮度和顏色的可見(jiàn)光來(lái)主動(dòng)調(diào)節(jié)用戶的瞳孔大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中反饋單元還同時(shí)反饋人臉的信息，幫助用戶進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中測(cè)距單元使用紅外測(cè)距模塊、超聲測(cè)距模塊、激光測(cè)距模塊或其他類型的測(cè)距模塊，或由軟件根據(jù)采集圖像中的特征變化估算用戶與設(shè)備間的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，其中反饋裝置中還包括聲音反饋裝置，用聲音提示用戶調(diào)整位置。
全文摘要
一種采用主動(dòng)視覺(jué)反饋的多目虹膜采集設(shè)備，該設(shè)備包括采集單元，包括至少一套光學(xué)鏡頭和圖象采集芯片，用于采集用戶的虹膜信息；照明單元，由可以向外輻射能量的器件或設(shè)備構(gòu)成，包括一個(gè)或多個(gè)照明部分，可以與采集單元直接結(jié)合也可能與采集單元相對(duì)分離；反饋單元，包含由可向用戶顯示圖像設(shè)備，該顯示設(shè)備的顯示區(qū)域被分成至少兩個(gè)部分，用于分別顯示采集單元采集到的用戶雙眼的圖像，以便于用戶根據(jù)在顯示區(qū)域的圖像調(diào)整雙眼的位置。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101051349SQ200710099388
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者魏育成, 汪銳 申請(qǐng)人:北京中科虹霸科技有限公司