專利名稱：一種虹膜采集與識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及應用電子電路進行生物特征識別的方法或裝置，特別涉及一種虹膜采集與識別裝置。
背景技術(shù)：
與其它生物識別技術(shù)相比較，虹膜識別技術(shù)是可靠性更高的生物測定識別技術(shù)，其虹膜圖像是通過非接觸方式獲取的，可以避免疾病傳播，容易被人接受，而且，虹膜紋理結(jié)構(gòu)復雜，特征數(shù)多，不易被偽造。本申請人的在先申請專利201220517526.3(申請?zhí)?提出了《一種虹膜采集裝置》，包括設(shè)有虹膜采集窗口的保護面板即外殼，以及虹膜圖像采集單元，所述虹膜圖像采集單元包括設(shè)置在所述殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體CMOS傳感器，以及主板即電路控制模塊，所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括主控芯片、分別與所述主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路、與計算機通訊進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊單元，以及照明單元，所述數(shù)據(jù)通訊單元是數(shù)據(jù)傳輸連接座，包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座，其特征在于:設(shè)有光機成像系統(tǒng)，所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設(shè)置在所述殼體中部，所述透鏡系統(tǒng)包括順應光路安裝在所述虹膜采集窗口正下方的紅外濾光片、設(shè)置在所述紅外濾光片正下方的成像透鏡組；所述殼體的正面上鑲嵌有冷鏡，所述照明單元是設(shè)有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源設(shè)置在所述冷鏡的周圍，且所述冷鏡的中心軸與所述光機成像系統(tǒng)的中心孔，以及所述CMOS傳感器的中心共一中心軸。該實用新型采用虹膜識別技術(shù)，通過非接觸方式獲取，可以避免疾病傳播，且可靠性非常高。其光機成像系統(tǒng)的光源設(shè)計合理，縮減了長度，電路控制模塊采用小封裝，克服了現(xiàn)有同類型的虹膜采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本，且便于攜帶，還可以與計算機聯(lián)合使用實現(xiàn)虹膜采集、虹膜比對、數(shù)據(jù)通訊、異常報警和輸出控制功能，提高虹膜采集速率和識別精度。但是，該實用新型只是以模塊形式存在，必須與計算機連用才能為用戶提供考勤、門禁等功能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是對本申請人的上述在先申請專利的進一步改進，提供一種虹膜采集與識別裝置。本實用新型的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種虹膜采集與識別裝置，包括采用模塊化設(shè)計的虹膜采集器與殼體，所述虹膜采集器設(shè)置在所述殼體內(nèi)，其包括虹膜采集窗口、虹膜圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座。這種虹膜采集與識別裝置的特點是:所述殼體內(nèi)還設(shè)有控制單元、分別與所述控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路。[0008]所述殼體內(nèi)還設(shè)有鎖控和報警裝置，所述鎖控和報警裝置與殼體內(nèi)的輸出控制電路連接。所述控制單元是主從式雙CPU架構(gòu)的控制單元，包括采用模塊化設(shè)計的主控單元，以及與其連接的采用模塊化設(shè)計的從控單元。所述主控單元設(shè)有虹膜采集單元、虹膜比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元，以及輸出控制單元，所述主控單元分別與所述虹膜采集器的數(shù)據(jù)傳輸連接座、所述外部通訊接口連接，用于實現(xiàn)虹膜采集、虹膜比對、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲和輸出控制。所述從控單元設(shè)有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元，以及實時時鐘單元，所述從控單元分別與所述人機交互界面、所述實時時鐘電路、所述輸出控制電路連接，用于鍵盤掃描、數(shù)據(jù)備份、應急控制和提供實時時鐘。所述外部通訊接口是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種，用于與外部的PC機或其他裝置進行數(shù)據(jù)通訊。所述人機交互界面是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設(shè)計的鍵盤和液晶顯示器的人機交互界面，在登記或識別的過程中根據(jù)具體問題，作出相應的語音提示被采集者如何配合，以提高采集的速度。所述實時時鐘電路是采用型號為ZT-C08803A芯片的實時時鐘電路，用于提供實時時鐘。本實用新型的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決:所述主控單元是ARM公司設(shè)計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz ο
所述從控單元是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，所述從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接。所述RS232 接口 是型號為 SP232EEN-L 的 RS232 接口。所述RS485接口是型號為5LBC184的RS485接口。所述以太網(wǎng)接口是型號為DM9000E的以太網(wǎng)接口。所述GPRS接口與主控單元的CPU的串行通信接口連接。所述WIFI接口是型號為AU9254A21的WIFI接口。本實用新型的技術(shù)問題通過以下再進一步的技術(shù)方案予以解決:被采集者的虹膜與所述虹膜采集窗口的間距為80mnT90mm時，所述虹膜采集窗口的尺寸大于10.5mmX 30.0mm。所述虹膜圖像采集單元包括設(shè)置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,縮略詞為CMOS)傳感器、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)。所述CMOS傳感器是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器，用于采集虹膜圖像。所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片、分別與主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及照明單元。所述主控芯片用于虹膜采集、虹膜圖像校正、數(shù)據(jù)通訊和輸出控制，所述存儲單元芯片用于存儲功能文件，以便完成采集后的登記與識別，所述晶體振蕩電路用于向主控芯片提供時鐘信號，所述加密芯片用于下載自有軟件算法和代碼，對被采集者重要數(shù)據(jù)提供全方位、高安全度的保護，維護自身權(quán)益，避免軟件盜版，所述降壓集成電路用于將來自數(shù)據(jù)傳輸連接座的電源降壓后向主控芯片和CMOS傳感器提供電源，所述照明單元用于發(fā)射透射虹膜的近紅外光。所述照明單元是設(shè)有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源是一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，縮略詞為LED)，設(shè)置在殼體正面鑲嵌的冷鏡的周圍，正對被采集者的虹膜采集窗口正上方，且所述冷鏡的中心軸與所述光機成像系統(tǒng)的中心孔，以及所述CMOS傳感器的中心共一中心軸，所述冷鏡用于顯示用戶眼睛所在位置，輔助用戶進行登記比對，所述亮度調(diào)整單元用于調(diào)整近紅外光照射源的亮度，亮度的調(diào)整基于所述存儲單元芯片存儲的用于自動曝光的校正曲線。所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設(shè)置在殼體中部，其包括順應光路安裝在虹膜采集窗口正下方的紅外濾光片、設(shè)置在所述紅外濾光片正下方的使體積更加小型化的成像透鏡組，所述紅外濾光片與所述成像透鏡組的間距由要求的圖像質(zhì)量決定。所述照明單元發(fā)射的透射虹膜的近紅外光經(jīng)所述成像透鏡組折射進所述虹膜圖像采集單元的CMOS傳感器的感光陣列上，由所述電路控制模塊將接收到的虹膜圖像轉(zhuǎn)換成電信號輸出，采集虹膜圖像。所述數(shù)據(jù)傳輸連接座是包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是:本實用新型的虹膜采集器、主控單元的CPU、從控單元的微控制器、以及人機交互界面的鍵盤、液晶顯示器都采用模塊化設(shè)計，易于實現(xiàn)識別設(shè)備的擴展功能，以輔助提高管理力度及可靠性。采用虹膜識別技術(shù)，通過非接觸方式獲取，可以避免疾病傳播，且可靠性非常高。虹膜采集器的光機成像系統(tǒng)的光源設(shè)計合理，縮減了長度，電路控制模塊采用小封裝，克服了現(xiàn)有同類型的虹膜采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本。本實用新型可以為用戶提供考勤、門禁等功能 ，獨立完成用戶虹膜采集、虹膜比對、異常報警、控制信號輸出，顯著提高了虹膜采集速率和識別精度。

圖1是本實用新型具體實施方式
的虹膜采集器的光路圖；圖2是本實用新型具體實施方式
的組成方框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
并對照附圖對本實用新型進行說明。一種如圖f 2所示的虹膜采集與識別裝置，包括采用模塊化設(shè)計的虹膜采集器I與殼體，虹膜采集器I設(shè)置在殼體內(nèi)，其包括虹膜采集窗口、虹膜圖像采集單元，以及包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座的數(shù)據(jù)傳輸連接座10。殼體內(nèi)還設(shè)有控制單元2、分別與控制單元2連接的外部通訊接口 13、人機交互界面4、輸出控制電路5，以及實時時鐘電路7。殼體內(nèi)還設(shè)有鎖控和報警裝置6，鎖控和報警裝置6與殼體內(nèi)的輸出控制電路5連接?？刂茊卧?是主從式雙CPU架構(gòu)的控制單元，包括采用模塊化設(shè)計的主控單元8，以及與其連接的采用模塊化設(shè)計的從控單元9。主控單元8是ARM公司設(shè)計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz，其設(shè)有虹膜采集單元、虹膜比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元以及輸出控制單元，主控單元8分別與虹膜采集器I的數(shù)據(jù)傳輸連接座10、外部通訊接口 3連接，用于實現(xiàn)虹膜采集、虹膜比對、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲和輸出控制。從控單元9是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接，其設(shè)有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元以及實時時鐘單元，從控單元9分別與人機交互界面4、實時時鐘電路7、輸出控制電路5連接，用于鍵盤掃描、數(shù)據(jù)備份、應急控制和提供實時時鐘。外部通訊接口 3是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種，用于與外部的PC機或其他裝置進行數(shù)據(jù)通訊。RS232 接口 是型號為 SP232EEN-L 的 RS232 接口。RS485 接口 是型號為 5LBC184 的 RS485 接口。以太網(wǎng)接口是型號為DM9000E的以太網(wǎng)接口。GPRS接口與主控單元8的CPU的串行通信接口連接。WIFI 接口是型號為 AU9254A21 的 WIFI 接口。人機交互界面4是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設(shè)計的鍵盤和液晶顯示器的人機交互界面 ，在登記或識別的過程中根據(jù)具體問題，作出相應的語音提示被采集者如何配合，以提高采集的速度。實時時鐘電路7是采用型號為ZT-C08803A芯片的實時時鐘電路，用于提供實時時鐘。被采集者的虹膜與虹膜采集窗口的間距為60mnT70_時，虹膜采集窗口的尺寸大于 80mm X 80_。虹膜圖像采集單元包括設(shè)置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的CMOS傳感器11、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)18。CMOS傳感器11是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器，用于采集虹膜圖像。電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器11完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片12、分別與主控芯片12連接的存儲單元芯片13、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路14、加密芯片15、降壓集成電路16以及照明單元17。主控芯片12用于虹膜采集、虹膜圖像校正、數(shù)據(jù)通訊和輸出控制，存儲單元芯片13用于存儲功能文件，以便完成采集后的登記與識別，晶體振蕩電路14用于向主控芯片12提供時鐘信號，加密芯片15用于下載自有軟件算法和代碼，對被采集者重要數(shù)據(jù)提供全方位、高安全度的保護，維護自身權(quán)益，避免軟件盜版，降壓集成電路16用于將來自數(shù)據(jù)傳輸連接座10的電源降壓后向主控芯片12和CMOS傳感器11提供電源，照明單元17用于發(fā)射透射手掌的近紅外光。照明單元17是設(shè)有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，近紅外光照射源21是一組波長為850nm的LED，設(shè)置在殼體正面鑲嵌的冷鏡(附圖中未畫出)的周圍，正對被采集者的虹膜采集窗口正上方，且冷鏡的中心軸與光機成像系統(tǒng)18的中心孔，以及CMOS傳感器的中心共一中心軸，冷鏡用于顯示用戶眼睛所在位置，輔助用戶進行登記比對，亮度調(diào)整單元用于調(diào)整近紅外光照射源21的亮度，亮度的調(diào)整基于存儲單元芯片13存儲的用于自動曝光的校正曲線。光機成像系統(tǒng)18是透鏡系統(tǒng)，設(shè)置在殼體中部，其包括順應光路安裝在虹膜采集窗口正下方的紅外濾光片19、設(shè)置在紅外濾光片19正下方的使體積更加小型化的成像透鏡組20，紅外濾光片19與成像透鏡組20的間距由要求的圖像質(zhì)量決定。照明單元17發(fā)射的透射手掌的近紅外光經(jīng)成像透鏡組20折射進虹膜圖像采集單元的CMOS傳感器11的感光陣列上，由電路控制模塊將接收到的虹膜圖像轉(zhuǎn)換成電信號輸出，采集虹膜圖像。本具體實施方式
的虹膜采集與識別過程如下:I)初始化；2)電路自檢是否正常，如果否，則顯示故障的內(nèi)容，如果是，則進入步驟3)；3)顯示程序主界面，掃描是否有按鍵按下，如果否，則進入步驟4)，如果是，則依據(jù)用戶輸入的信息執(zhí)行相應程 序，例如進入菜單配置IP地址操作；4)判斷是否進行通訊，如果否，則進入步驟5)，如果是，則進入通訊程序；5)判斷采集器采集窗口內(nèi)是否有用戶虹膜存在，如果否，則返回步驟3)，如果是，則驗證虹膜比對是否通過，如果否，則顯示重新放置眼睛位置，返回步驟3)循環(huán)執(zhí)行，如果是，實現(xiàn)用戶操作的目標。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
權(quán)利要求1.一種虹膜采集與識別裝置，包括采用模塊化設(shè)計的虹膜采集器與殼體，所述虹膜采集器設(shè)置在所述殼體內(nèi)，其包括虹膜采集窗口、虹膜圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座，其特征在于: 所述殼體內(nèi)還設(shè)有控制單元、分別與所述控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路； 所述殼體內(nèi)還設(shè)有鎖控和報警裝置，所述鎖控和報警裝置與殼體內(nèi)的輸出控制電路連接； 所述控制單元是主從式雙CPU架構(gòu)的控制單元，包括采用模塊化設(shè)計的主控單元，以及與其連接的采用模塊化設(shè)計的從控單元； 所述主控單元設(shè)有虹膜采集單元、虹膜比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元，以及輸出控制單元，所述主控單元分別與所述虹膜采集器的數(shù)據(jù)傳輸連接座、所述外部通訊接口連接； 所述從控單元設(shè)有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元，以及實時時鐘單元，所述從控單元分別與所述人機交互界面、所述實時時鐘電路、所述輸出控制電路連接； 所述外部通訊接口是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種； 所述人機交互界面是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設(shè)計的鍵盤和液晶顯示器的人機交互界面。
2.如權(quán)利要求1所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述主控單元是ARM公司設(shè)計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz。
3.如權(quán)利要求1或2所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述從控單元是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，所述從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接。
4.如權(quán)利要求3所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 被采集者的虹膜與所述虹膜采集窗口的間距為80mnT90mm時，所述虹膜采集窗口的尺寸大于 10.5mmX 30.0mm。
5.如權(quán)利要求4所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述虹膜圖像采集單元包括設(shè)置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體CMOS傳感器、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述CMOS傳感器是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片、分別與主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及照明單元。
8.如權(quán)利要求7所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述照明單元是設(shè)有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源是一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管LED，設(shè)置在殼體正面鑲嵌的冷鏡的周圍，正對被采集者的虹膜采集窗口正上方，且所述冷鏡的中心軸與所述光機成像系統(tǒng)的中心孔，以及所述CMOS傳感器的中心共一中心軸。
9.如權(quán)利要求8所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設(shè)置在殼體中部，其包括順應光路安裝在虹膜采集窗口正下方的紅外濾光片、設(shè)置在所述紅外濾光片正下方的成像透鏡組。
10.如權(quán)利要求9所述的虹膜采集與識別裝置，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)傳輸連 接座是包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座。
專利摘要本實用新型公告了一種虹膜采集與識別裝置，虹膜采集器設(shè)置在殼體內(nèi)，其包括虹膜采集窗口、虹膜圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座，殼體內(nèi)還設(shè)有控制單元、分別與控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路，控制單元是主從式雙CPU架構(gòu)的控制單元，包括采用模塊化設(shè)計的主控單元，以及與其連接的采用模塊化設(shè)計的從控單元。本實用新型易于實現(xiàn)識別設(shè)備的擴展功能，以輔助提高管理力度及可靠性?？朔爽F(xiàn)有同類型的虹膜采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本。本實用新型可以為用戶提供考勤、門禁等功能，獨立完成用戶虹膜采集、虹膜比對、異常報警和控制信號輸出，顯著提高了虹膜采集速率和識別精度。
文檔編號G06K9/00GK203102318SQ201320040578
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者車全宏, 楊辰曉, 魏亞敏 申請人:東莞市中控電子技術(shù)有限公司