專利名稱：開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，屬于生物特征識(shí)別和安全認(rèn)證技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
虹膜圖像的采集是虹膜身份識(shí)別系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，前端采集設(shè)備的性能直接關(guān)系到所采得的虹膜圖像質(zhì)量的好壞?，F(xiàn)有的虹膜采集裝置從用戶角度講，可以分為兩類，一類是開(kāi)放式的采集裝置，另一類是封閉式的采集裝置。
封閉式的采集裝置采用接觸式采集，用戶在使用時(shí)，人眼固定裝置中的某一部件上，在封閉的環(huán)境中進(jìn)行照明、圖像采集。如名稱為“活體虹膜采集裝置”、專利號(hào)為CN01278644.6的中國(guó)專利公開(kāi)了一種封閉式虹膜圖像采集裝置，其優(yōu)點(diǎn)是可以比較好地將用戶的眼球定位在合適的位置，不必過(guò)多考慮光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)整問(wèn)題；可以實(shí)現(xiàn)比較理想的光源照明環(huán)境，同時(shí)排除外界光線的干擾，結(jié)果的亮度、對(duì)比度都比較固定。但是，封閉式采集裝置有其顯著的缺點(diǎn)固定裝置并不能作到對(duì)每個(gè)人臉形的準(zhǔn)確的匹配，裝置貼附于眼框周圍時(shí)，會(huì)使眼球產(chǎn)生一定的非對(duì)稱畸變；用戶接受度很差。虹膜身份識(shí)別的一大優(yōu)點(diǎn)就是非接觸識(shí)別，采用固定裝置后，會(huì)嚴(yán)重減弱其用戶接受度；對(duì)于采用固定裝置的使用場(chǎng)所，封閉式采集裝置不適合身高不同人群，用戶使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的不便。
開(kāi)放式的采集裝置工作時(shí)，用戶的位置比較自由，周圍光照環(huán)境比較復(fù)雜。為了采集到清晰的圖像，硬件與質(zhì)量評(píng)估算法需要相互結(jié)合。在現(xiàn)有的技術(shù)中，照明的光源一般采用彌散光源，從而避免照明光源在眼睛上的反光影響圖像質(zhì)量。同時(shí)，一些輔助對(duì)準(zhǔn)裝置的采用，使用戶可以自行調(diào)整到一個(gè)合適的位置。如名稱為“虹膜圖像拾取裝置和虹膜鑒別裝置”、公開(kāi)號(hào)為1416779的中國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種典型的固定式的開(kāi)放式虹膜采集裝置，以及OKI公司設(shè)計(jì)的一種手持式的開(kāi)放式虹膜采集裝置。開(kāi)放式采集裝置在采集過(guò)程中，一般采用純軟件算法對(duì)虹膜圖像進(jìn)行清晰度評(píng)估。其缺點(diǎn)如下運(yùn)動(dòng)拉絲的影響隔行掃描攝像頭拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，掃描結(jié)果表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)拉絲現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生很高的“假”清晰度指標(biāo)，對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)的物體，由于攝像頭一次場(chǎng)掃速度的限制，也會(huì)產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象；噪聲的影響開(kāi)放環(huán)境下，噪聲水平會(huì)隨不同的光照條件產(chǎn)生明顯的變化。照明好的圖像噪聲水平低，照明差的圖像，噪聲水平就會(huì)變得很高，而攝像頭的自動(dòng)均衡功能會(huì)使噪聲放大。這樣，在評(píng)價(jià)圖像清晰度時(shí)，低照度情況產(chǎn)生的過(guò)大的噪聲將產(chǎn)生較高的高頻分量指標(biāo)，使采用高頻分量判斷圖像清晰度失去作用。計(jì)算量較大虹膜圖像清晰度的分析建立在對(duì)圖像中虹膜位置計(jì)算和圖像能量分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算運(yùn)算量很大，實(shí)時(shí)運(yùn)算所需要的硬件性能過(guò)高，不利于硬件器材成本的降低，從而限制了虹膜識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種固定的開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，以自動(dòng)地采集一定空間范圍內(nèi)的用戶虹膜圖像，而不需要用戶的直接干預(yù)，在某些場(chǎng)合符合避免被被測(cè)者所查覺(jué)的特殊要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，包括圖像采集器、鏡頭、距離傳感器、紅外照明燈、調(diào)焦機(jī)構(gòu)和控制電路；所述的鏡頭和圖像采集器同軸安裝，鏡頭固定在支撐板上，調(diào)焦機(jī)構(gòu)套在鏡頭上；所述的距離傳感器和紅外照明燈安裝在支撐板上，紅外照明燈沿鏡頭外的圓周均布；所述的控制電路分別與圖象采集器、距離傳感器、紅外照明燈和調(diào)焦機(jī)構(gòu)相聯(lián)接。
上述裝置中的控制電路包括位置檢測(cè)模塊、采集控制模塊、圖像處理模塊和總控制模塊；所述的位置檢測(cè)模塊采集到距離傳感器返回的數(shù)字信號(hào)，判斷被檢測(cè)范圍內(nèi)是否有檢測(cè)目標(biāo)存在，并將判斷信號(hào)送入總控制模塊，采集控制模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)對(duì)紅外照明燈與調(diào)焦機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以獲取高質(zhì)量圖象，圖像處理模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)采集來(lái)自圖象采集器的圖象，并進(jìn)行存儲(chǔ)與后續(xù)處理。三個(gè)模塊在總控模塊的控制之下聯(lián)動(dòng)，完成虹膜圖象的自動(dòng)采集。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置的優(yōu)點(diǎn)在于一，自動(dòng)對(duì)工作范圍內(nèi)出現(xiàn)的用戶進(jìn)行虹膜圖像的采集，不需要操作人員的干預(yù)；二，照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，不需要對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行彌散處理，降低成本，同時(shí)照明系統(tǒng)被用于圖像清晰度評(píng)估的一部分，簡(jiǎn)化了圖像清晰度評(píng)估的算法；三，由于采集設(shè)備的工作流程決定了采集設(shè)備不需要用戶所處的精確位置，因此，距離傳感器、調(diào)焦機(jī)構(gòu)等無(wú)需對(duì)位置進(jìn)行精確的測(cè)定與控制，可以大大降低作為固定式采集設(shè)備的硬件成本，并簡(jiǎn)化了控制電路。


圖1是本發(fā)明提出的開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的裝置中控制電路的模塊框圖。
圖3是利用本發(fā)明的裝置采集的虹膜圖像，其中，紅外照明燈的像位于瞳孔的中央。
圖1中，1是圖像采集器，2是鏡頭，3是距離傳感器，4是紅外照明燈，5是調(diào)焦機(jī)構(gòu)，6是支撐板，7是控制電路，8是人眼所處的位置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明設(shè)計(jì)的開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括圖像采集器1、鏡頭2、距離傳感器3、紅外照明燈4、調(diào)焦機(jī)構(gòu)5和控制電路7。鏡頭2和圖像采集1器同軸安裝，鏡頭固定在支撐板6上，調(diào)焦機(jī)構(gòu)5套裝在鏡頭2上。距離傳感器3和紅外照明燈4安裝在支撐板6上，紅外照明燈4沿鏡頭2外圓的圓周均布?？刂齐娐?分別與圖象采集器、距離傳感器、紅外照明燈和調(diào)焦機(jī)構(gòu)相聯(lián)接。
上述裝置中的控制電路，其模塊框圖如圖2所示，包括位置檢測(cè)模塊、采集控制模塊、圖像處理模塊和總控制模塊。位置檢測(cè)模塊采集到距離傳感器返回的數(shù)字信號(hào)，判斷被檢測(cè)范圍內(nèi)是否有檢測(cè)目標(biāo)存在，并將判斷信號(hào)送入總控制模塊，采集控制模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)對(duì)紅外照明燈與調(diào)焦機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以獲取高質(zhì)量圖象，圖像處理模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)采集來(lái)自圖象采集器的圖象，并進(jìn)行存儲(chǔ)與后續(xù)處理。三個(gè)模塊在總控模塊的控制之下聯(lián)動(dòng)，完成虹膜圖象的自動(dòng)采集。在圖像采集器所得到的圖像中，紅外照明燈的像位于瞳孔中間，紅外照明燈安放的位置保證紅外燈的像與虹膜圖像具有同樣的清晰度。
上述裝置中的位置檢測(cè)模塊與采集控制模塊采均采用ALTERA的可編程邏輯器件，圖像處理模塊采作TI的C5000系列數(shù)字信號(hào)處理芯片，而總控模塊采用Cypress的微控制芯片。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，其特征在于該裝置包括圖像采集器、鏡頭、距離傳感器、紅外照明燈、調(diào)焦機(jī)構(gòu)和控制電路；所述的鏡頭和圖像采集器同軸安裝，鏡頭固定在支撐板上，調(diào)焦機(jī)構(gòu)套在鏡頭上；所述的距離傳感器和紅外照明燈安裝在支撐板上，紅外照明燈沿緊貼鏡頭外的圓周均布；所述的控制電路分別與圖象采集器、圖象傳感器、紅外照明燈和調(diào)焦機(jī)構(gòu)相聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其中所述的控制電路包括位置檢測(cè)模塊、采集控制模塊、圖像處理模塊和總控制模塊；所述的位置檢測(cè)模塊采集到距離傳感器返回的數(shù)字信號(hào)，判斷被檢測(cè)范圍內(nèi)是否有檢測(cè)目標(biāo)存在，并將判斷信號(hào)送入總控制模塊，采集控制模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)對(duì)紅外照明燈與調(diào)焦機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以獲取高質(zhì)量圖象，圖像處理模塊根據(jù)總控制模塊的信號(hào)采集來(lái)自圖象采集器的圖象，并進(jìn)行存儲(chǔ)與后續(xù)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開(kāi)放式虹膜圖像自動(dòng)采集裝置，屬于生物特征識(shí)別和安全認(rèn)證技術(shù)領(lǐng)域。該裝置中，鏡頭和圖像采集器同軸安裝，鏡頭固定在支撐板上，調(diào)焦機(jī)構(gòu)套在鏡頭上。距離傳感器和紅外照明燈安裝在支撐板上，紅外照明燈沿鏡頭外的圓周均布。控制電路分別與圖象采集器、距離傳感器、紅外照明燈和調(diào)焦機(jī)構(gòu)相聯(lián)接。本發(fā)明的裝置，其優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)對(duì)工作范圍內(nèi)出現(xiàn)的用戶進(jìn)行虹膜圖像的采集，不需要操作人員的干預(yù)；照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，無(wú)需對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行彌散處理，降低成本；距離傳感器、調(diào)焦馬達(dá)等不需要對(duì)位置進(jìn)行精確的測(cè)定與控制，可以大大降低作為固定式采集設(shè)備的硬件成本，并簡(jiǎn)化了控制電路。
文檔編號(hào)A61B5/117GK1545057SQ20031011328
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者胡廣書, 馬烈天, 張輝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)