本發(fā)明涉及一種自適應式虹膜識別裝置及利用該裝置進行虹膜識別的方法。

背景技術(shù)：

虹膜識別技術(shù)作為一種新的身份認證手段，正在逐漸走進人們的生活。由于虹膜識別技術(shù)具有諸多的優(yōu)點比如：非接觸采集、識別精度高、可以活體檢測等，因此它逐漸受到人們的青睞。與此同時，市面上也出現(xiàn)了愈來愈多的虹膜識別產(chǎn)品，用來采集人們的虹膜信息，用于虹膜識別過程。

目前市面上的虹膜識別產(chǎn)品種類較多，但均存在以下缺陷：1、不能適應不同身高用戶的使用需求，即便是具有角度調(diào)整功能的虹膜識別產(chǎn)品，也需用戶低頭進行配合；2、現(xiàn)有的虹膜識別產(chǎn)品均需用戶走到裝置的正前方，才能完成虹膜識別。3、在強光照下不能采集合格的虹膜圖像，進而影響識別速度；4、在弱光照或者無光照等比較黑暗的環(huán)境中，某些眼底感光能力較弱的用戶，瞳孔會變得較大，造成現(xiàn)有的虹膜識別產(chǎn)品識別速度下降甚至拒識。5、現(xiàn)有虹膜識別產(chǎn)品中的紅外光源在長時間工作或處于高溫環(huán)境時，光源溫度不斷升高，進而導致其發(fā)光效率降低、發(fā)光頻譜漂移等現(xiàn)象，從而影響虹膜識別的速度和精度。

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，進而需要提供一種新的虹膜識別裝置，其應具有能夠適應不同身高、不同方位用戶使用，在虹膜識別過程中無需用戶做任何配合，用戶只需在虹膜識別裝置的工作距離內(nèi)自然平視前方即可進行虹膜識別的功能，并且該新的虹膜識別裝置還需能夠解決在強光照下、弱光照下甚至無光照時的虹膜識別速度慢或者拒識，紅外光源長時間工作時發(fā)光效率降低、發(fā)光頻譜漂移等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種自適應式虹膜識別裝置；該裝置通過寬視場相機與升降旋轉(zhuǎn)桿的配合，解決了目前現(xiàn)有虹膜識別裝置不能適應不同身高用戶使用的問題，同時解決了以往需要用戶走到裝置的正前方才能完成識別的問題，且該裝置還解決了現(xiàn)有虹膜識別裝置在強光照下、弱光照下甚至無光照時識別速度慢甚至拒識的問題，以及紅外光源長時間工作時發(fā)光效率降低、發(fā)光頻譜漂移等問題。

本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種利用上述虹膜識別裝置進行虹膜識別的方法；該方法通過利用本發(fā)明中虹膜識別裝置能夠自動升降旋轉(zhuǎn)進行自身高度、方位調(diào)整的特點，解決了現(xiàn)有的虹膜識別裝置不能適應不同身高用戶使用的問題，同時解決了現(xiàn)有識別裝置均需用戶走到裝置的正前方才能識別的問題，且通過該方法無需用戶做任何配合，即可進行虹膜識別，縮短了以往用戶需要反復調(diào)整位置才能完成虹膜識別的過程，提高了用戶體驗。

為解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種自適應式虹膜識別裝置，所述虹膜識別裝置包括升降旋轉(zhuǎn)桿和設置在所述升降旋轉(zhuǎn)桿上的第一殼體，該第一殼體可與所述升降旋轉(zhuǎn)桿相配合進行上下移動升降及旋轉(zhuǎn)；

所述第一殼體內(nèi)設有中央處理器、虹膜采集器、發(fā)聲裝置和與所述虹膜采集器相配合的電動鏡頭；所述升降旋轉(zhuǎn)桿的升降旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、虹膜采集器、發(fā)聲裝置和電動鏡頭均與所述中央處理器電性連接；所述第一殼體的前面板上設有用于感知外部環(huán)境亮度進而通過中央處理器調(diào)整電動鏡頭光圈的亮度傳感器,及用于實時測量用戶距離進而通過中央處理器調(diào)整電動鏡頭焦距的距離傳感器；所述亮度傳感器和所述距離傳感器分別與所述中央處理器電性連接；

在所述電動鏡頭上匹配的設置有一安裝板，該安裝板上設有呈均勻分布的紅外光源；所述紅外光源的每個支路上均串聯(lián)有用于降低所述紅外光源發(fā)熱量的熱敏電阻；

沿所述升降旋轉(zhuǎn)桿的周向方向還均勻設置有四個人臉檢測裝置，所述人臉檢測裝置包括第二殼體，所述第二殼體內(nèi)設有與所述中央處理器電性連接的寬視場相機。

本發(fā)明中設置了四個人臉檢測裝置，兩兩人臉檢測裝置之間的夾角均為90度，每個人臉檢測裝置中的寬視場相機在水平方向的視場角均為95度，這樣四個人臉檢測裝置在水平方向的合成視場角為380度，即保證待識別人員在任意方位，至少有一個寬視場相機可以檢測到完整的人臉圖像；本發(fā)明通過設置四個人臉檢測裝置，利用人臉檢測裝置中的寬視場相機，實現(xiàn)了對水平方向任意位置的全覆蓋，可以無需用戶任何配合，實時感知任意方位存在的待識別人員，從而控制虹膜采集器旋轉(zhuǎn)到相應的方位，完成虹膜識別，解決了現(xiàn)有裝置均需用戶走到裝置的正前方才能完成虹膜識別的問題。

進一步的，所述第一殼體的前面板上開設有第一缺口，該第一缺口處安裝有紅外濾光板；所述紅外濾光板上開設有第二缺口，該第二缺口處安裝有半透半反鏡。

進一步的，所述紅外濾光板與所述半透半反鏡呈中心重合設置，所述電動鏡頭位于所述半透半反鏡內(nèi)側(cè)板面后方，所述紅外光源設置在所述紅外濾光板的內(nèi)側(cè)板面后方，且所述電動鏡頭的鏡頭所在平面與半透半反鏡相互平行，且所述電動鏡頭的鏡頭所在平面與半透半反鏡之間的距離為3cm-5cm；這樣設置的目的在于，為電動鏡頭的焦距微調(diào)預留一些空間，同時避免半透半反鏡對電動鏡頭的磨損。

進一步的，所述第二殼體的前面板上開設有第三缺口，該第三缺口處安裝有有機玻璃板，所述寬視場相機周圍設有呈均勻分布的可見光光源，所述寬視場相機及所述可見光光源均位于所述機玻璃板內(nèi)側(cè)板面后方，且寬視場相機的鏡頭與有機玻璃板中心重合，兩者之間的距離為3mm-5mm?？梢姽夤庠从糜谂c亮度傳感器配合，在外界環(huán)境亮度較低時點亮，首先保證在無光照或者弱光照環(huán)境下虹膜采集器能夠采集到清晰的人臉圖像；其次，提升了環(huán)境亮度，使得待識別人員的瞳孔縮小，提升了虹膜識別裝置的識別速度。

本發(fā)明中內(nèi)部設有虹膜采集器的第一殼體安裝在升降桿上，通過升降旋轉(zhuǎn)桿的上下調(diào)節(jié)功能，所述第一殼體可上下移動升降，從而使得虹膜采集器能夠適應不同身高用戶的使用需求，通過升降旋轉(zhuǎn)桿的旋轉(zhuǎn)，所述第一殼體可以在水平面內(nèi)360旋轉(zhuǎn)，從而使得虹膜采集器能夠適應不同方位用戶的使用需求，同時在第一殼體的前面板上安裝有亮度傳感器和距離傳感器，該亮度傳感器通過感知環(huán)境光的亮度，將亮度信息傳給中央處理器，中央處理器根據(jù)亮度信息控制虹膜采集器上電動鏡頭的光圈進行收縮，從而使拍攝的虹膜圖像亮度保持恒定，避免了強光照對系統(tǒng)的干擾，若外界亮度較低，中央處理器會控制可見光光源點亮，提升環(huán)境亮度，不但使得寬視場相機在低亮度情況下也能拍攝到清晰的人臉圖像，而且使用戶的瞳孔縮小，減小了虹膜圖像的形變，提升了識別速度，避免了弱光照甚至無光照對系統(tǒng)的影響。距離傳感器實時測量用戶與虹膜識別裝置之間的距離，中央處理器根據(jù)距離信息控制電動鏡頭進行變焦，從而進一步獲得清晰的虹膜圖像。

本發(fā)明中所述安裝板與所述第一殼體內(nèi)的側(cè)壁固接，在安裝板的板體與所述虹膜采集器上電動鏡頭相對應的位置處設有缺口，該缺口用于確保電動鏡頭與半透半反鏡同軸匹配。

另外由于本發(fā)明在所述紅外光源的每個支路上均設有串聯(lián)的熱敏電阻，在長時間工作時,熱敏電阻的溫度會不斷升高,熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高不斷變大，從而使得流過紅外光源的紅外發(fā)光管的電流變小，進而能夠降低紅外發(fā)光管的溫度，使得紅外光源整體發(fā)熱量降低，提高了紅外光源的整體發(fā)光效率，確保發(fā)光頻譜不偏移，從而提高識別精度，增加了用戶體驗。

為解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種利用上述自適應式虹膜識別裝置進行虹膜識別的方法，該方法包括：

S1、利用亮度傳感器實時感知虹膜識別裝置所處環(huán)境的亮度，并利用四個寬視場相機檢測虹膜識別裝置周圍是否有人臉存在，從而判斷出是否有待識別人員存在，若有，寬視場相機將待識別人員方位信息傳給中央處理器，中央處理器通過升降旋轉(zhuǎn)桿控制內(nèi)部設有虹膜采集器的第一殼體升降旋轉(zhuǎn)至能夠讓虹膜采集器采集待識別人員虹膜的位置，進而執(zhí)行步驟S2，若無，則虹膜識別裝置繼續(xù)處于待識別狀態(tài)；

S2、在利用與待識別人員所在方位相對應的第二殼體內(nèi)的寬視場相機對待識別人員進行人臉檢測的基礎上，結(jié)合距離傳感器獲取當前待識別人員人臉位置，中央處理器基于人臉位置，獲取人眼特征，并定位人眼位置；

S3、中央處理器基于當前待識別人員的人眼位置，利用電動鏡頭與虹膜采集器的配合采集待識別人員的虹膜圖像信息；

S4、中央處理器基于預儲存的虹膜模板，對待識別人員的虹膜圖像信息進行比對識別，若識別成功，則發(fā)聲裝置發(fā)出語音提示，若識別未成功，則重復步驟S2至S4。

進一步的，所述步驟S2進一步包括，中央處理器將寬視場相機所拍攝的待識別人員的臉部圖像儲存，以備管理員查看。

進一步的，所述步驟S3具體為：中央處理器基于當前待識別人員的人眼位置，利用亮度傳感器實時感知的虹膜識別裝置所處環(huán)境的亮度及利用距離傳感器獲取當前待識別人員的距離信息，中央處理器根據(jù)亮度信息和距離信息分別控制電動鏡頭進行光圈調(diào)整及鏡頭變焦調(diào)整，從而使得虹膜采集器能夠采集到清晰的待識別人員的虹膜圖像信息。

進一步的，所述步驟S4進一步包括，若連續(xù)三次虹膜識別均未成功，則認為該待識別人員為未注冊人員，寬視場相機直接將所拍攝的待識別人員的臉部圖像，儲存到中央處理器中，且發(fā)聲裝置發(fā)出語音提示。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下積極有益的效果：

1、本發(fā)明通過四個寬視場相機在水平面間隔90度均勻擺放，實現(xiàn)了對水平方向任意位置的全覆蓋，可以實時感知任何方位存在的待識別人員，從而通過升降旋轉(zhuǎn)桿使得虹膜采集器旋轉(zhuǎn)到相應的方位，完成虹膜識別，無需用戶任何配合，解決了現(xiàn)有裝置均需用戶走到裝置的正前方才能完成虹膜識別的問題。

2、本發(fā)明通過采用寬視場相機快速定位人眼高度，并通過其與升降旋轉(zhuǎn)桿之間的配合，自動調(diào)整虹膜采集器的高度去適應不同身高的用戶，進而無需用戶做任何配合，增強了用戶體驗，解決了現(xiàn)有的虹膜識別裝置不能適應不同身高用戶使用的問題。

3、本發(fā)明采用了亮度傳感器與電動鏡頭的配合，抑制了強光照對設備的影響，拓寬了設備的應用場景，解決了現(xiàn)有虹膜識別裝置在強光照下識別速度慢甚至不能識別的問題。

4、本發(fā)明采用亮度傳感器與可見光光源的配合，解決了弱光照下用戶瞳孔尺寸變大的問題，從而減小了用戶虹膜圖像的形變，提升了識別速度，增強了用戶體驗，擴寬了應用場景。

5、本發(fā)明利用距離傳感器實時測量用戶距離裝置的距離，并通過調(diào)整電動鏡頭的焦距去適應不同距離的用戶，提升了虹膜識別裝置的工作距離。

6、本發(fā)明在紅外光源的電路中加入了熱敏電阻，避免了紅外光源中的紅外發(fā)光管長時間工作或處于高溫環(huán)境時，隨環(huán)境及自身溫度不斷升高，導致的發(fā)光效率降低、發(fā)光頻譜漂移等現(xiàn)象，提高了虹膜識別裝置在長時間或大溫差環(huán)境工作時的識別效率和精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖4為本發(fā)明使用狀態(tài)參考圖。

圖5為本發(fā)明所提供的虹膜識別的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1至4所示，一種自適應式虹膜識別裝置，所述虹膜識別裝置包括升降旋轉(zhuǎn)桿1和設置在所述升降旋轉(zhuǎn)桿1上的第一殼體2，該第一殼體2可與所述升降旋轉(zhuǎn)桿1相配合進行上下移動升降及旋轉(zhuǎn)；在所述第一殼體2的前面板上開設有第一缺口，該第一缺口處安裝有紅外濾光板21；所述紅外濾光板21上開設有第二缺口，該第二缺口處安裝有半透半反鏡22，所述紅外濾光板21與所述半透半反鏡22呈中心重合設置。

所述第一殼體2內(nèi)設有中央處理器3、虹膜采集器4、發(fā)聲裝置5和與所述虹膜采集器4相配合的電動鏡頭41；所述升降旋轉(zhuǎn)桿1的升降旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、虹膜采集器4、發(fā)聲裝置5和電動鏡頭41均與所述中央處理器3電性連接；在所述電動鏡頭41上匹配的設置有一安裝板411，該安裝板411上設有呈均勻分布的紅外光源6；所述紅外光源6的每個支路上均串聯(lián)有用于降低所述紅外光源6發(fā)熱量的熱敏電阻61；

所述第一殼體2的前面板上還設有用于感知外部環(huán)境亮度進而為中央處理器3調(diào)整電動鏡頭41光圈和控制可見光光源81點亮提供依據(jù)的的亮度傳感器23，及用于實時測量用戶距離進而通過中央處理器3調(diào)整電動鏡頭41焦距的距離傳感器24；所述亮度傳感器23和所述距離傳感器24分別與所述中央處理器3電性連接。

進一步的，所述電動鏡頭41位于所述半透半反鏡22內(nèi)側(cè)板面后方，所述紅外光源6設置在所述紅外濾光板21的內(nèi)側(cè)板面后方；且所述電動鏡頭41的鏡頭所在平面與半透半反鏡22相互平行，且所述電動鏡頭41的鏡頭所在平面與半透半反鏡22之間的距離為3cm-5cm。

沿所述升降旋轉(zhuǎn)桿1的周向方向還均勻設置有四個人臉檢測裝置，所述人臉檢測裝置包括第二殼體7，該第二殼體7的前面板上開設有第三缺口，該第三缺口處安裝有有機玻璃板71；所述第二殼體7內(nèi)設有與所述中央處理器3電性連接的寬視場相機8，該寬視場相機8周圍設有呈均勻分布的可見光光源81，所述寬視場相機8及所述可見光光源81均位于所述機玻璃板71內(nèi)側(cè)板面后方。

本發(fā)明中設置了四個人臉檢測裝置，兩兩人臉檢測裝置之間的夾角均為90度，每個人臉檢測裝置中的寬視場相機8在水平方向的視場角均為95度，這樣四個人臉檢測裝置在水平方向的合成視場角為380度，即保證待識別人員在任意方位，至少有一個寬視場相機8可以檢測到完整的人臉圖像；進而可以實時感知任意方位存在的待識別人員，從而控制虹膜采集器4旋轉(zhuǎn)到相應的方位，完成虹膜識別，無需用戶任何配合，解決了現(xiàn)有裝置均需用戶走到裝置的正前方才能完成虹膜識別的問題。

如圖1至5所示，一種利用上述自適應式虹膜識別裝置進行虹膜識別的方法，該方法包括：

S1、利用亮度傳感器23實時感知虹膜識別裝置所處環(huán)境的亮度，并利用四個寬視場相機8檢測虹膜識別裝置周圍是否有人臉存在，從而判斷出是否有待識別人員存在，若有，寬視場相機8將待識別人員方位信息傳給中央處理器3，中央處理器3通過升降旋轉(zhuǎn)桿1控制內(nèi)部設有虹膜采集器4的第一殼體2升降旋轉(zhuǎn)至能夠讓虹膜采集器4采集待識別人員虹膜的位置，進而執(zhí)行步驟S2，若無，則虹膜識別裝置繼續(xù)處于待識別狀態(tài)；

S2、在利用與待識別人員所在方位相對應的第二殼體7內(nèi)的寬視場相機8對待識別人員進行人臉檢測的基礎上，結(jié)合距離傳感器24獲取當前待識別人員人臉位置，中央處理器3基于人臉位置，獲取人眼特征，并定位人眼位置；且同時中央處理器3將寬視場相機8所拍攝的待識別人員的臉部圖像儲存，以備管理員查看；

S3、中央處理器3基于當前待識別人員的人眼位置，利用亮度傳感器23實時感知的虹膜識別裝置所處環(huán)境的亮度及利用距離傳感器24獲取當前待識別人員的距離信息，中央處理器3根據(jù)亮度信息和距離信息分別控制電動鏡頭41進行光圈調(diào)整及鏡頭變焦調(diào)整，從而使得虹膜采集器4能夠采集到清晰的待識別人員的虹膜圖像信息。

S4、中央處理器3基于預儲存的虹膜模板，對待識別人員的虹膜圖像信息進行比對識別，若識別成功，則發(fā)聲裝置5發(fā)出語音提示，若識別未成功，則重復步驟S2至S4。

所述步驟S4進一步包括，若連續(xù)三次虹膜識別均未成功，則認為該待識別人員為未注冊人員，寬視場相機8直接將所拍攝的待識別人員的臉部圖像，儲存到中央處理器3中，且發(fā)聲裝置5發(fā)出語音提示。

本發(fā)明所提供的虹膜識別裝置及方法，在實際使用時，亮度傳感器23會實時感知虹膜識別裝置所處環(huán)境的亮度，不斷調(diào)整電動鏡頭41的光圈，使得該虹膜識別裝置可以在亮度較強的環(huán)境中使用，避免了戶外場景中強光照對設備的影響；當亮度傳感器23感知外界亮度較暗時，可以通過中央處理器3控制可見光光源點亮81，使得虹膜識別裝置在黑暗環(huán)境下也能迅速完成虹膜識別，寬視場相機8在黑暗環(huán)境中亦能采集到清晰的人臉圖像，為人眼定位做準備；距離傳感器24會得到用戶距離虹膜采集器4的距離，不斷調(diào)整電動鏡頭41的焦距，使得虹膜識別裝置可以拍攝到不同距離用戶的虹膜信息。當本虹膜識別裝置設置四個寬視場相機8時，四個寬視場相機8可以覆蓋水平面的任意位置，用于確定用戶的方位信息，同時由于寬視場相機8垂直面成像范圍較大，所以相應方位的寬視場相機8可以快速定位用戶眼睛所處的高度，進而調(diào)整升降旋轉(zhuǎn)桿1的高度，使得第一殼體2內(nèi)的虹膜采集器4可以實時滿足不同身高、方位用戶的使用需求。

且由于紅外光源6在長時間工作時，溫度會升高，造成發(fā)光效率下降，光譜偏移，從而影響虹膜識別的速度和精度，本發(fā)明在紅外光源6的每個支路上均串聯(lián)有用于降低所述紅外光源6發(fā)熱量的熱敏電阻61，通過熱敏電阻61的加入，使得紅外光源6的溫度處于一個動態(tài)的平衡之中，從而提高了設備在長時間或大溫差環(huán)境中工作時的識別效率和精度。

綜上本發(fā)明所提供的虹膜識別裝置通過在現(xiàn)有虹膜識別裝置上增加寬視場相機8、亮度傳感器23、距離傳感器24和熱敏電阻61，并利用這些裝置與現(xiàn)有虹膜識別裝置之間的配合，使得本發(fā)明所提供的虹膜識別裝置可以自動適應使用者的高度、方位和距離，自動適應外界環(huán)境的光照和溫度，在增加虹膜識別裝置魯棒性的同時，提升了用戶體驗。

本文中所采用的描述方位的詞語“上”、“下”、“左”、“右”等均是為了說明的方便基于附圖中圖面所示的方位而言的，在實際裝置中這些方位可能由于裝置的擺放方式而有所不同。

綜上所述，本發(fā)明所述的實施方式僅提供一種最佳的實施方式，本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而熟悉本項技術(shù)的人士仍可能基于本發(fā)明所揭示的內(nèi)容而作各種不背離本發(fā)明創(chuàng)作精神的替換及修飾；因此，本發(fā)明的保護范圍不限于實施例所揭示的技術(shù)內(nèi)容，故凡依本發(fā)明的形狀、構(gòu)造及原理所做的等效變化，均涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。