專利名稱：虹膜測距板、虹膜識別一體機及使用其的虹膜識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虹膜測距板及中遠識別距離的虹膜識別一體機，屬于生物特征識別和安全認證技術(shù)領(lǐng)域。該測距裝置可用于門禁、考勤等安全監(jiān)控場所。
背景技術(shù)：
近年來虹膜識別技術(shù)被認為是最有前途的生物識別技術(shù)之一。虹膜識別系統(tǒng)包括虹膜圖像采集裝置和虹膜識別軟件算法兩部分，是一項門檻很高的高新技術(shù)。虹膜識別技術(shù)在20世紀90年代前只有世界上少數(shù)的企業(yè)掌握其核心技術(shù)，技術(shù)水平也沒有達到實際使用的程度，但隨著科學技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在虹膜識別的技術(shù)水平已經(jīng)達到I秒鐘完成100萬次圖像比對，并且錯誤率低于百萬分之一，被公認為可靠性最高的生物識別技術(shù)，并且開始進入實際應(yīng)用階段。虹膜采集裝置中往往都是獨立的語音模塊、照明模塊和測距模塊，如專利文獻I(CN101877061A)就公開了一種這樣的雙眼虹膜圖像采集方法及裝置，該雙眼虹膜圖像采集裝置具有一個攝像頭，攝像頭采用中心對稱式的俯仰平臺，半反半透濾鏡與液晶屏相結(jié)合的雙重反饋機制，還采用雙反差鏡面引導用戶視線，三色LED指示采集距離，并具有閃爍刺激瞳孔收縮的功能，解決了單眼采集裝置用戶視線不易對準的缺陷，又解決了雙眼采集裝置結(jié)構(gòu)較復雜，成本及制作工藝要求較高的問題。專利文獻2 (CN101536896B)也公開了一種檢測裝置，具體公開了一種用于眼睛虹膜掃描的檢測裝置，包括主機、手持機和顯示器。檢測裝置設(shè)有可拆裝的鏡頭、130萬以上像素的(XD、LED燈泡及存儲模塊，能夠方便地拍攝清晰的圖像；拍攝的圖像可以保存成為計算機通用的JPG、BMP等圖片格式，再利用計算機圖片對比的技術(shù)進行自動分析結(jié)果，判斷虹膜圖像的坑洞、裂隙、色斑、線條、密度、顏色變化，得出反應(yīng)健康狀況變化的診斷結(jié)果，易于實現(xiàn)分析判斷的自動化的虹膜檢測裝置。但是這兩種虹膜采集裝置對測距裝置感應(yīng)達到的距離范圍較窄，使得使用者行為體驗較不舒適，而且，這些裝置的連接及安裝都要求安裝者和使用者需要較高的技能，不便于虹膜識別技術(shù)的推廣。近年來，隨著現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)器件的發(fā)展，SOPC技術(shù)的成熟，使得采用Nios II軟核處理器在FPGA上實現(xiàn)虹膜識別算法成為可能，如專利文獻3(CN101499134A)公開了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的虹膜識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。以Altera公司的FPGA芯片為主控芯片，由虹膜采集裝置、液晶顯示屏和PS/2鍵盤組成系統(tǒng)完整的硬件平臺。整個 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能包括虹膜圖像采集、虹膜圖像顯示、虹膜圖像質(zhì)量評估、虹膜對象錄入、虹膜對象識別等。其中虹膜對象錄入及虹膜識別過程中的虹膜定位算法提出了一種新穎的簡單快速的虹膜定位算法。而虹膜特征提取算法部分，采用二維Gabor濾波算法實現(xiàn)了非常好的特征提取。準確的虹膜定位效果和獨特的特征提取算法使本發(fā)明實現(xiàn)了一個高識別率高可靠性的虹膜識別系統(tǒng)，用于身份驗證。但是其對測距裝置感應(yīng)達到的距離范圍較窄且虹膜測距模塊的協(xié)同合作性差，采集定位比較慢。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有虹膜識別系統(tǒng)中所存在的易用性等缺陷，本發(fā)明提供了一種虹膜測距板、中遠識別距離的虹膜識別一體機及使用該虹膜識別一體機的虹膜識別方法。其中，本發(fā)明的虹膜測距板包括:
濾光片，該濾光片為780 940nm的帶通自定位濾光片且設(shè)置在虹膜測距板中的凹口處并位于光學鏡頭前，以確保自定位地獲得雙眼虹膜圖像；
兩組紅外燈，該兩組紅外燈分別設(shè)置在光學鏡頭兩側(cè)且每組紅外燈包括780-940nm波長的近紅外LED、LED限高柱和LED限角度裝置，該LED限高柱用于限制紅外燈與光學鏡頭在同一水平高度，該LED限角度裝置用于限定近紅外LED以設(shè)定的角度照明，從而確保距離在20-100cm的雙眼虹膜都能獲得均勻的紅外照明；
紅外傳感器，該紅外傳感器設(shè)置在光學鏡頭的正下方測量光學鏡頭與用戶鼻梁之間的距離；以及
三色燈，該三色燈設(shè)置在光學鏡頭的下方并實時發(fā)出反映用戶距離的三種色光；該虹膜測距板還包括揚聲器和控制模塊，該揚聲器連接到位于虹膜測距板上的接插件，并位于虹膜測距板的下方，用于發(fā)出提示音；該控制模塊用于控制該虹膜測距板的用于照明的兩組紅外燈、紅外傳感器以及三色燈。優(yōu)選地，該虹膜測距板還包括語音功放板，該語音功放板用于協(xié)助該揚聲器完成語音功能。優(yōu)選地，該虹膜測距板還包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、升壓模塊和穩(wěn)壓模塊，該電壓轉(zhuǎn)換模塊用于虹膜測距板的電壓轉(zhuǎn)換為控制模塊所需要的電壓，該升壓模塊用于降紅外燈點亮，以確保紅外燈光照的均勻性和擴大可采集虹膜圖像的范圍，而該穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓芯片用于使得紅外傳感器避免由于啟動照明時所引起的電壓突降。優(yōu)選地，該虹膜測距板還包括LOGO板和電源指示燈，該LOGO板連接在該插接件上并具有用于點亮公司LOGO的光源，而該電源指示燈用于指示該虹膜測距板已上電工作。另外，本發(fā)明的中遠識別距離的虹膜識別一體機包括光學鏡頭、攝像頭模組、處理器板、存儲介質(zhì)、門禁接口以及電源接口 ；其特征在于，該虹膜識別一體機還包括本發(fā)明的虹膜測距板。優(yōu)選地，該虹膜識別一體機還包括網(wǎng)口，該網(wǎng)口用于虹膜圖像的傳輸與同步。此外，本發(fā)明的使用如該虹膜識別一體機的虹膜識別方法包括以下步驟:
開啟所述虹膜識別一體機；
紅外傳感器感應(yīng)用戶的距離，并通過三色燈提示用戶的精確位置，使用戶處于拍攝范圍中；
在用戶雙眼直視濾光片并在濾光片中看到自己的雙眼成像時，啟動攝像頭模組，并點亮紅外燈；
光學鏡頭拍攝用戶的雙眼虹膜圖像，并將該雙眼虹膜圖像的虹膜信息傳輸?shù)教幚砥?br> 板；
處理器板從存儲介質(zhì)中提取已存儲的虹膜模板，進行數(shù)據(jù)分析和比對，并將結(jié)果信號輸送給揚聲器及門禁接口；
揚聲器根據(jù)結(jié)果信號輸出提示音，同時門禁接口根據(jù)結(jié)果信號輸出指令來控制門禁控制器，實現(xiàn)開門或關(guān)門。本發(fā)明實現(xiàn)了一種虹膜測距板、虹膜識別一體機及使用其的虹膜識別方法。該虹膜測距板語音、照明功能集成到一塊體積是60cmX60cmX60cm板卡上,并以分離式裝入嵌入式智能中遠距離虹膜識別的虹膜識別一體機中，從而不僅感應(yīng)達到的距離為20 100cm，使得用戶在較寬松的物距內(nèi)使用和識別，提升用戶的非接觸式的行為體驗，而且可使照明、語音提示功能、測距功能集成度更高，穩(wěn)定性和實時性更好，從而使虹膜測距更加準確。此外，還可以實時并行獲取雙眼的虹膜圖像，直接將獲取的雙眼虹膜圖像通過以太網(wǎng)接口傳送給后端計算機進行處理識別；也可以在設(shè)備內(nèi)部對獲取的雙眼虹膜圖像與存儲在本機上的用戶加密雙眼虹膜特征模板進行比對識別，此種方法僅需用戶在注冊端注冊一次后同步到本機即可。


通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行的描述，本發(fā)明的技術(shù)方案及其技術(shù)效果將變得更加清楚，且更加易于理解。其中:
圖1為本發(fā)明的虹膜識別一體機的虹膜測距板結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的虹膜識別一體機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。其中:自定位濾光片101，紅外燈102，三色燈103，紅外傳感器104，揚聲器105，LOGO板106，升壓模塊107，電源指示燈108，語音功放板109，控制模塊110，穩(wěn)壓模塊111，電壓轉(zhuǎn)換模塊112，接插件113，光學鏡頭202，攝像頭模組203，處理器板204，存儲介質(zhì)205，門禁接口 206，電源接口 207，網(wǎng)口 208。
具體實施例方式以下將結(jié)合所附的附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行描述。圖1示出了本發(fā)明的虹膜識別一體機的虹膜測距板結(jié)構(gòu)圖。該虹膜測距板包括濾光片101，紅外燈102，三色燈103，紅外傳感器104，揚聲器105，LOGO板106，升壓模塊107，電源指示燈108，語音功放板109，控制模塊110，穩(wěn)壓模塊111，電壓轉(zhuǎn)換模塊112和接插件113。上述各部件在虹膜測距板上的具體位置，如圖1中所示。濾光片101為780 940nm的帶通自定位濾光片，峰值透過率在95 %以上，同時反射截止420 680nm波長范圍的可見光，從而保證了獲取到清晰的雙眼虹膜圖像。用戶識別時目視該鏡片，從鏡中可以看見自己雙眼的成像，實現(xiàn)雙眼的自定位功能。濾光片設(shè)置在圖1所示的虹膜測距板中的凹口處，并設(shè)置在光學鏡頭202之前。對于虹膜識別一體機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將通過參照圖2所示的虹膜識別一體機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，在下文中進行進一步的詳細說明。紅外燈102共 設(shè)置兩組，分別位于光學鏡頭兩側(cè)，且均包括780_940nm波長的近紅外LED、LED限高柱和LED限角度裝置，限高柱用于限制紅外燈與光學鏡頭在同一水平高度，限角度裝置用于限定每個LED以設(shè)定的角度照明，從而確保距離在20 IOOcm的雙眼虹膜都能獲得均勻的紅外照明。紅外傳感器104設(shè)置在光學鏡頭的正下方測量光學鏡頭與用戶鼻梁之間的距離。三色燈103為三色LED距離指示燈，也設(shè)置在光學鏡頭的下方實時發(fā)出紅綠藍三種色光，實現(xiàn)對用戶的距離反饋。其中，紅色表示距離過近，藍色表示距離過遠，綠色表示距離適中，并且綠色閃爍可以放大瞳孔，有利于虹膜圖像的采集。升壓模塊107位于虹膜測距板的左上角，通過單片機控制該升壓模塊，升壓模塊用于將紅外燈正常點亮，以保證紅外燈光照的均勻性和擴大可采集的虹膜圖像的范圍。語音功放板109位于虹膜測距板的右上角，協(xié)同揚聲器完成語音功能。而揚聲器105則位于虹膜測距板的下方，當用戶身份識別成功會發(fā)出“驗證通過”提示音，設(shè)備執(zhí)行相關(guān)的開通動作；失敗時發(fā)出“驗證失敗”提示音，期待用戶重復驗證。板106具有LOGO光源，該LOGO光源用于點亮公司L0G0，并提示設(shè)備上電工作。電源指示燈108位于語音功放板的左下方，用于指示該虹膜測距板已上電工作。虹膜測距板的控制模塊110設(shè)置在語音功放板的下方，起到控制整個虹膜測距板的控制功能，控制照明、傳感器、三色燈，并且給處理器板提供信號。穩(wěn)壓模塊111位于控制模塊110的左下方，由于當虹膜測距板啟動照明功能時，可能會引起電壓突然降低的問題，所以采用該穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓芯片可以使電路更穩(wěn)定，使紅外傳感器不受電壓的影響，從而令虹膜測距更加準確。電壓轉(zhuǎn)換模塊112位于升壓模塊下方，主要是將虹膜測距板的5V電壓轉(zhuǎn)換為控制模塊需要的3.3V電壓，使整個電路電壓更加的穩(wěn)定。接插件113位于虹膜測距板的左側(cè)底部，并且具有14引腳。該接插件用于給虹膜測距板提供電源，連接LOGO板和揚聲器等作用，有利于紅外測距模塊的便利和美觀性。圖2示出了本發(fā)明的虹膜識別一體機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。該虹膜識別一體機包括虹膜測距板、光學鏡頭202、攝像頭模組203、處理器板204、存儲介質(zhì)205、門禁接口 206、電源接口 207以及網(wǎng)口 208。該虹膜識別一體機的各部件之間的連接關(guān)系，如圖2中所示。用于使得本發(fā)明的虹膜識別設(shè)備與外界進行控制操作、電力供應(yīng)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。光學鏡頭202設(shè)置在濾光片遠離用戶的一側(cè)并用于拍攝左右眼虹膜圖像。攝像頭模組203對應(yīng)于整個雙眼區(qū)域，且可實現(xiàn)雙眼虹膜圖像的各種前期處理。處理器板204與攝像頭模組203、存儲介質(zhì)205、門禁接口 206、電源接口 207以及網(wǎng)口 208相連接，用于圖像處理和運算控制，是圖像處理和運算控制的核心單元。存儲介質(zhì)205用于存儲虹膜模板，該虹膜模板用于與該虹膜識別設(shè)備所采集處理后的虹膜數(shù)據(jù)進行比較而對用戶身份進行驗證。門禁接口 206用于輸出數(shù)據(jù)或指令來控制門禁控制器，實現(xiàn)電鎖的開門或關(guān)門。電源接口207用于為虹膜識別一體機提供電力。網(wǎng)口 208用于進行虹膜圖像的傳輸與同步。如圖1-2所示，本發(fā)明虹膜識別一體機通過紅外傳感器104感應(yīng)用戶的距離，并通過三色燈103提示用戶的精確位置，紅燈表示用戶向后移動，藍燈表示用戶向前移動，綠色表示進入拍攝范圍，此時用戶在該位置保持不動，雙眼直視濾光片101，可以在該濾光片中看見自己的雙眼成像，此時攝像頭模組203開始啟動，并點亮紅外燈102，通過光學鏡頭202拍攝人的雙眼虹膜圖像，并將采集到的虹膜信息傳輸?shù)教幚砥靼?04，處理器板204從存儲介質(zhì)205中提取已存儲的虹膜 模板，進行數(shù)據(jù)分析和比對，如果身份匹配，則會通過揚聲器105發(fā)出“驗證通過”提示音，否則會發(fā)出“驗證失敗”的聲音。當本虹膜識別一體機通過電源接口 207供應(yīng)+12V電源后，設(shè)備開始上電工作，LOGO板106開始點亮。當用戶進入拍攝范圍，三色燈103變綠后，整個設(shè)備啟動運行；當無用戶使用時，三色燈103熄滅，設(shè)備處于低功耗狀態(tài)。
對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，隨著技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明構(gòu)思可以不同方式 實現(xiàn)。本發(fā)明的實施方式并不僅限于以上描述的實施例，而且可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行變化。
權(quán)利要求
1.一種虹膜測距板，其特征在于，該虹膜測距板包括: 濾光片，該濾光片為780 940nm的帶通自定位濾光片且設(shè)置在虹膜測距板中的凹口處并位于光學鏡頭前，以確保自定位地獲得雙眼虹膜圖像； 兩組紅外燈，該兩組紅外燈分別設(shè)置在光學鏡頭兩側(cè)且每組紅外燈包括780-940nm波長的近紅外LED、LED限高柱和LED限角度裝置，該LED限高柱用于限制紅外燈與光學鏡頭在同一水平高度，該LED限角度裝置用于限定近紅外LED以設(shè)定的角度照明，從而確保距離在20-100cm的雙眼虹膜都能獲得均勻的紅外照明； 紅外傳感器，該紅外傳感器設(shè)置在光學鏡頭的正下方測量光學鏡頭與用戶鼻梁之間的距離；以及 三色燈，該三色燈設(shè)置在光學鏡頭的下方并實時發(fā)出反映用戶距離的三種色光； 該虹膜測距板還包括揚聲器和控制模塊，該揚聲器連接到位于虹膜測距板上的接插件，并位于虹膜測距板的下方，用于發(fā)出提示音；該控制模塊用于控制該虹膜測距板的用于照明的兩組紅外燈、紅外傳感器以及三色燈。
2.如權(quán)利要求1所述的虹膜測距板，其特征在于，該虹膜測距板還包括語音功放板，該語音功放板用于協(xié)助該揚聲器完成語音功能。
3.如權(quán)利要求1或2所述的虹膜測距板，其特征在于，該虹膜測距板還包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、升壓模塊和穩(wěn)壓模塊，該電壓轉(zhuǎn)換模塊用于虹膜測距板的電壓轉(zhuǎn)換為控制模塊所需要的電壓，該升壓模塊用于降紅外燈點亮，以確保紅外燈光照的均勻性和擴大可采集虹膜圖像的范圍，而該穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓芯片用于使得紅外傳感器避免由于啟動照明時所引起的電壓突降。
4.如權(quán)利要求3所述的虹膜測距板，其特征在于，該虹膜測距板還包括LOGO板和電源指示燈，該LOGO板連接在該插接件上并具有用于點亮公司LOGO的光源，而該電源指示燈用于指示該虹膜測距板已上電工作。
5.一種中遠識別距離的虹膜識別一體機，該虹膜識別一體機包括光學鏡頭、攝像頭模組、處理器板、存儲介質(zhì)、門禁接口以及電源接口 ；其特征在于，該虹膜識別一體機還包括如權(quán)利要求1-4中任一所述的虹膜測距板。
6.如權(quán)利要求5所述的虹膜識別一體機，其特征在于，該虹膜識別一體機還包括網(wǎng)口，該網(wǎng)口用于虹膜圖像的傳輸與同步。
7.一種使用如權(quán)利要求5或6所述的虹膜識別一體機的虹膜識別方法，該方法包括以下步驟: 開啟所述虹膜識別一體機； 紅外傳感器感應(yīng)用戶的距離，并通過三色燈提示用戶的精確位置，使用戶處于拍攝范圍中； 在用戶雙眼直視濾光片并在濾光片中看到自己的雙眼成像時，啟動攝像頭模組，并點亮紅外燈； 光學鏡頭拍攝用戶的雙眼虹膜圖像，并將該雙眼虹膜圖像的虹膜信息傳輸?shù)教幚砥靼澹? 處理器板從存儲介質(zhì)中提取已存儲的虹膜模板，進行數(shù)據(jù)分析和比對，并將結(jié)果信號輸送給揚聲器及門禁接口；揚聲器根據(jù)結(jié)果 信號輸出提示音，同時門禁接口根據(jù)結(jié)果信號輸出指令來控制門禁控制器，實現(xiàn)開門或關(guān)門。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虹膜測距板、虹膜識別一體機及使用其的虹膜識別方法。該虹膜測距板語音、照明功能集成到一塊板卡上，并以分離式裝入嵌入式智能中遠距離虹膜識別的虹膜識別一體機中，從而不僅感應(yīng)達到的距離為20～100cm，使得用戶在較寬松的物距內(nèi)使用和識別，提升用戶的非接觸式的行為體驗，而且可使照明、語音提示功能、測距功能集成度更高，穩(wěn)定性和實時性更好，從而使虹膜測距更加準確。
文檔編號G07C9/00GK103099624SQ201310012170
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者王曉鵬 申請人:北京釋碼大華科技有限公司