專利名稱：眼睛圖像攝取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種眼睛圖像攝取裝置，特別是涉及能夠安裝在移動(dòng)終端設(shè)備上的眼睛圖像攝取裝置。
背景技術(shù)：
通常，利用近紅外線等照亮用戶的眼睛或者眼睛的周?chē)?，利用拍攝裝置來(lái)拍攝眼睛圖像及其周?chē)鷪D像(以下統(tǒng)稱為“眼睛圖像”)，從獲得的眼睛圖像中抽取出虹膜信息，并且將該虹膜信息與已經(jīng)在虹膜信息數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)的虹膜信息進(jìn)行比較，由此完成虹膜識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人的識(shí)別。為了精確地抽取出用戶的虹膜信息，所使用的眼睛圖像攝取裝置必須高精度地?cái)z取眼睛圖像。因此，提出了一種使用自動(dòng)聚焦技術(shù)的眼睛圖像攝取裝置，其從所獲取的整個(gè)面部的圖像中檢測(cè)眼睛位置，并且通過(guò)利用變焦透鏡來(lái)將所述眼睛進(jìn)行放大從而獲得期望大小的眼睛圖像。
在這種自動(dòng)聚焦技術(shù)中，控制是這樣進(jìn)行的利用在被攝物被對(duì)焦(以下稱為“聚焦”)而可以清晰地獲得輪廓圖像時(shí)圖像信號(hào)中包含了許多高頻成分的特性，在改變透鏡位置的同時(shí)，對(duì)圖像信號(hào)中的高頻成分進(jìn)行積分，并且搜索積分值最大處的透鏡位置。而且，為了迅速地搜索透鏡位置，通常采用所謂的“上山法”(例如，參見(jiàn)JP-A-2000-131598)，在該方法中，按照高頻成分增加的方向逐漸地改變透鏡位置。
另一方面，近年來(lái)，隨著使用諸如移動(dòng)電話的移動(dòng)終端設(shè)備的賬戶結(jié)算系統(tǒng)等的推廣，一直試圖使移動(dòng)終端設(shè)備具有高個(gè)人識(shí)別可靠性的虹膜識(shí)別功能。然而，眼睛圖像攝取裝置需要用于驅(qū)動(dòng)透鏡的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而且難以減小光學(xué)系統(tǒng)的大小以及重量。因此，將具有自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)的眼睛圖像攝取裝置安裝在諸如移動(dòng)電話之類(lèi)的移動(dòng)終端設(shè)備上是極其困難的。由于這些原因，提出了一種用于移動(dòng)終端設(shè)備的眼睛圖像攝取裝置，其安裝有利用定焦透鏡的小型、輕便且廉價(jià)的拍攝裝置，根據(jù)在圖像信號(hào)中所包含的高頻成分的幅度來(lái)判定聚焦度，并且引導(dǎo)成像距離使得高頻成分的幅度大于預(yù)定閾值。
然而，不僅在虹膜圖案(pattern)和諸如睫毛或眼皮等眼睛的各個(gè)部分的形狀方面的個(gè)體差異很大，而且在眼睛圖像信號(hào)中的高頻成分的幅度方面的個(gè)體差異也是很大的。因此，引導(dǎo)成像距離使得高頻成分的幅度可大于預(yù)定閾值的方法具有這樣的問(wèn)題，即，不能根據(jù)用戶眼睛各個(gè)部分的形狀來(lái)得到穩(wěn)定的聚焦判定。該問(wèn)題可舉例說(shuō)明如下，即，一些用戶可能獲得未聚焦的眼睛圖像，或者既不能獲得聚焦判定又不能獲得眼睛圖像。
本發(fā)明旨在解決上述的問(wèn)題，其目的在于提供一種眼睛圖像攝取裝置，這種眼睛圖像攝取裝置通過(guò)利用小型、輕便且廉價(jià)的定焦透鏡，不論用戶眼睛各部分的形狀如何，都可以得到穩(wěn)定的聚焦判定，并且這種眼睛圖像攝取裝置可以安裝到移動(dòng)終端設(shè)備上。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用于攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述成像單元所攝取的眼睛圖像來(lái)計(jì)算聚焦度；閾值設(shè)定單元，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元，用于通過(guò)比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來(lái)進(jìn)行聚焦判定，其中，所述閾值設(shè)定單元根據(jù)所述授權(quán)用戶的眼睛圖像來(lái)設(shè)定聚焦閾值。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖；圖2是示意性地表示不同用戶的聚焦度和成像距離之間的關(guān)系的曲線圖；圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的在聚焦閾值設(shè)定時(shí)的工作過(guò)程的流程圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖；圖5是表示要攝取的圖像的倍率和虹膜直徑/半徑與成像距離之間的關(guān)系的曲線圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖；圖7是示意性地表示不同用戶的虹膜直徑/半徑和聚焦度之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的在虹膜識(shí)別時(shí)的圖像攝取工作過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的眼睛圖像攝取裝置進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖。實(shí)施例1中的眼睛圖像攝取裝置100具有成像單元120，用于攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計(jì)算單元130，用于計(jì)算眼睛圖像中所包含的高頻成分的幅度作為聚焦度；閾值設(shè)定單元150，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值；聚焦判定單元140，用于通過(guò)比較聚焦度和聚焦閾值來(lái)判定聚焦；和照明單元(未示出)，用于通過(guò)將近紅外線以適于獲得眼睛圖像的光量進(jìn)行照射來(lái)照亮用戶的眼睛及眼睛的周?chē)?br> 成像單元120包括透鏡121、可見(jiàn)光濾光器122、成像元件123、圖像信號(hào)處理部分124和引導(dǎo)鏡125。在實(shí)施例1中，使用定焦透鏡作為透鏡121來(lái)減小光學(xué)系統(tǒng)的大小、重量和成本。當(dāng)用戶將他或她的眼睛映到引導(dǎo)鏡125上時(shí)，引導(dǎo)鏡125將用戶的眼睛引導(dǎo)到正確的成像位置。用戶的眼睛通過(guò)透鏡121和可見(jiàn)光濾光器122在成像元件123上成像。圖像信號(hào)處理部分124從成像元件123的輸出信號(hào)中抽取出圖像信號(hào)成分，并且把該圖像信號(hào)成分作為用于增益調(diào)整等的圖像信號(hào)進(jìn)行必要的處理。圖像信號(hào)處理部分124輸出經(jīng)處理的圖像信號(hào)，作為用戶的眼睛圖像信號(hào)。
聚焦度計(jì)算單元130包括濾波器部分131和積分部分132。濾波器部分131從圖像信號(hào)處理部分124輸出的圖像信號(hào)中抽取出具有適合于聚焦判定的預(yù)定頻段的高頻成分的信號(hào)，并將抽取出的高頻成分信號(hào)輸出到積分部分132。積分部分132在一個(gè)畫(huà)面(或者一幀)范圍內(nèi)，對(duì)經(jīng)濾波器部分131獲得的高頻成分的平方值或者絕對(duì)值進(jìn)行積分，并將積分的值輸出作為眼睛圖像中包含的高頻成分的幅度。從積分部分132輸出的、并且在眼睛圖像中包含的高頻成分的幅度將稱為“聚焦度F”。
聚焦判定單元140通過(guò)將聚焦度F和利用后面說(shuō)明的方法所確定的聚焦閾值Fth進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行聚焦判定。因此，作為聚焦判定單元140的輸出而得到的聚焦判定輸出以及眼睛圖像輸出即圖像信號(hào)處理部分124的輸出被輸入給虹膜識(shí)別裝置(未示出)，從而通過(guò)使用已經(jīng)被判定為聚焦的眼睛圖像信號(hào)來(lái)進(jìn)行虹膜識(shí)別。
閾值設(shè)定單元150按照下述方式為安裝有本發(fā)明的實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置100的移動(dòng)終端設(shè)備的授權(quán)用戶，諸如終端的合約使用者或者終端所有者設(shè)定聚焦閾值Fth。當(dāng)授權(quán)用戶注冊(cè)虹膜信息時(shí)，首先，以眼睛圖像攝取裝置100和眼睛之間的不同距離攝取眼睛圖像，從而得到對(duì)應(yīng)不同成像距離X的多個(gè)眼睛圖像，并為各個(gè)眼睛圖像確定聚焦度F。閾值設(shè)定單元150從這樣獲得的多個(gè)聚焦度F中確定最大值Fmax，并將最大值Fmax乘以下面所述的預(yù)定系數(shù)來(lái)確定聚焦閾值Fth。在授權(quán)用戶因轉(zhuǎn)移等而改變的情況下，當(dāng)新的授權(quán)用戶再次將虹膜信息注冊(cè)到虹膜識(shí)別裝置中時(shí)，必須重新設(shè)置聚焦閾值Fth。
現(xiàn)在將說(shuō)明為授權(quán)用戶設(shè)置聚焦閾值Fth的原因。圖2是示意性地表示不同用戶的聚焦度F和成像距離X之間的關(guān)系的曲線圖。字母A、B、C代表三個(gè)不同用戶的關(guān)系。在實(shí)施例1中，使用定焦透鏡作為透鏡121。因此，聚焦度F為最大值的成像距離Xf由定焦透鏡的焦距(即，正好聚焦時(shí)的距離)來(lái)確定，且該成像距離Xf對(duì)不同的用戶來(lái)說(shuō)是相同的。然而，如圖2所示，對(duì)于不同的人來(lái)說(shuō)，聚焦度F和成像距離X之間的關(guān)系是不相同的。造成這種現(xiàn)象，是因?yàn)椴煌娜说暮缒D案是不同的，從而，對(duì)于不同的人來(lái)說(shuō)，含在眼睛圖像中的高頻成分是不同的，另外，高頻成分還受到虹膜以外的部分如睫毛或眼皮等眼睛的各部分形狀的影響。
因此，為了獲得對(duì)每一個(gè)眼睛圖像攝取裝置的每一個(gè)授權(quán)用戶進(jìn)行了聚焦的眼睛圖像，必須確定特定于每一個(gè)用戶的聚焦度的最大值Fmax，以便以聚焦度F為Fmax時(shí)的距離Xf來(lái)攝取眼睛圖像。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，以最大聚焦度F的距離Xf來(lái)攝取眼睛圖像是困難的。因此，實(shí)際應(yīng)用中，即使聚焦度F沒(méi)有達(dá)到最大值，只要是不會(huì)妨礙虹膜識(shí)別范圍內(nèi)的眼睛圖像，就視其為已聚焦的眼睛圖像，進(jìn)行識(shí)別。
圖2中將成像距離X的這個(gè)范圍作為聚焦范圍Xw來(lái)示出。如果聚焦閾值被設(shè)定為圖2中的Fth所代表的值，則它用作用戶A的聚焦閾值來(lái)鑒別聚焦度F超過(guò)了聚焦閾值Fth的眼睛圖像即在聚焦范圍Xw內(nèi)的眼睛圖像是合適的。相反，對(duì)于用戶B，可能會(huì)攝取不能被識(shí)別的眼睛圖像來(lái)作為能被識(shí)別的眼睛圖像。另一方面，對(duì)于用戶C，無(wú)法獲得聚焦判定。這就必須為授權(quán)用戶設(shè)定最佳的特定聚焦閾值Fth。通過(guò)這樣確定聚焦閾值Fth，就能夠獲得降低了未授權(quán)用戶(即圖2中的用戶B和C)的識(shí)別率(或者他人接受率)的效果。
如圖2所示，即使用戶不同，聚焦度F和成像距離X之間的關(guān)系通常呈現(xiàn)類(lèi)似的形狀。只要聚焦度F處于聚焦度的最大值Fmax到比該最大值Fmax小預(yù)定比例的值的范圍內(nèi)，成像距離X就可以在聚焦范圍Xw之內(nèi)。因此，能夠通過(guò)將最大值Fmax乘以預(yù)定系數(shù)來(lái)確定聚焦閾值Fth。在本實(shí)施例中，假定系數(shù)設(shè)定為0.8，即如果聚焦度F為Fmax的80％或者更大，則眼睛圖像就落在聚焦范圍內(nèi)。如果與最大值Fmax相乘的系數(shù)變大，則可獲得更高滿意度的聚焦眼睛圖像，但是聚焦范圍被縮小，使得難以獲得聚焦判定結(jié)果。因此，需要根據(jù)成像單元120的光學(xué)特性或者要連接的虹膜識(shí)別裝置的特性、以及虹膜識(shí)別裝置的使用目的來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定系數(shù)的值。
下面說(shuō)明確定聚焦閾值Fth的過(guò)程。圖3是表示本發(fā)明實(shí)施例1中的在聚焦閾值設(shè)定時(shí)的工作過(guò)程的流程圖。
首先，輸出一個(gè)開(kāi)始聚焦閾值設(shè)定的消息(步驟S11)。在進(jìn)行聚焦閾值設(shè)定時(shí)，需要不同成像距離的多個(gè)眼睛圖像，因此，要輸出的消息是例如“從臂伸展位置緩慢地將拍攝裝置移向眼睛”。該消息可以用連接到移動(dòng)終端設(shè)備的顯示單元如液晶顯示板來(lái)顯示，或者通過(guò)附加的揚(yáng)聲器以語(yǔ)音形式輸出。
接下來(lái)，攝取用戶的眼睛圖像(步驟S12)，并求出在所獲取的眼睛圖像中所包含的高頻成分的積分值，即聚焦度F(步驟S13)。判斷是否已經(jīng)獲得了設(shè)定聚焦閾值所需要的數(shù)據(jù)(步驟S14)。重復(fù)從步驟S12到步驟S14的一系列工作，直到獲得設(shè)定聚焦閾值所需要的數(shù)據(jù)。此時(shí)，設(shè)定聚焦閾值所需要的數(shù)據(jù)為多個(gè)眼睛圖像的聚焦度F，這些眼睛圖像的成像距離的范圍在聚焦范圍Xw之內(nèi)和聚焦范圍Xw之外。對(duì)本實(shí)施例的說(shuō)明所基于的情況是，通過(guò)將拍攝裝置從遠(yuǎn)處逐漸地靠近而連續(xù)地拍攝圖像。圖像攝取工作從攝取聚焦度F低的眼睛圖像的工作開(kāi)始。這些數(shù)據(jù)是關(guān)于多個(gè)眼睛圖像的聚焦度F的數(shù)據(jù)，其中，聚焦度F逐漸變大，并且在達(dá)到最大值Fmax后又變小。
從多個(gè)聚焦度F的數(shù)據(jù)中確定最大值Fmax，并通過(guò)將最大值Fmax乘以預(yù)定的系數(shù)(在本實(shí)施例中為0.8)來(lái)設(shè)定聚焦閾值Fth(步驟S15)。最后，通過(guò)圖像或語(yǔ)音來(lái)輸出表明閾值設(shè)定結(jié)束的消息(步驟S16)。這樣就可以為授權(quán)用戶設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值Fth。
通過(guò)這樣將聚焦閾值Fth設(shè)定為特定于授權(quán)用戶的最佳值，即使使用小型、輕便和廉價(jià)的定焦透鏡，也能夠可靠地獲得聚焦的眼睛圖像。
在另一種設(shè)定聚焦閾值Fth的方法中，在聚焦閾值設(shè)定時(shí)，可以使用一個(gè)切割成焦距長(zhǎng)度的標(biāo)尺。然后，在以成像距離固定在正好聚焦的焦距Xf來(lái)攝取眼睛圖像的情況下，可以更簡(jiǎn)單地設(shè)定聚焦閾值。此時(shí)，在眼睛圖像中所包含的高頻成分呈現(xiàn)最大值Fmax。因此，通過(guò)將最大值Fmax乘以系數(shù)(0.8)，就可以設(shè)定聚焦閾值Fth。
在實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置100中，在虹膜識(shí)別時(shí)聚焦判定的工作將在下面作簡(jiǎn)要地說(shuō)明。假定已經(jīng)設(shè)定了聚焦閾值Fth。
首先，攝取眼睛圖像，以確定所包含的高頻成分，即聚焦度F。如果該值等于或大于聚焦閾值Fth，則判定已經(jīng)得到聚焦的眼睛圖像，并將眼睛圖像輸出與聚焦判定輸出一起輸出到虹膜識(shí)別裝置。在聚焦度F小于聚焦閾值Fth的情況下，就再次攝取眼睛圖像。此時(shí)，可將改變成像距離X的消息輸出給用戶。
實(shí)施例2圖4是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖。與實(shí)施例1中的部件相同的部件以相同的附圖標(biāo)記表示。實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置與實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置主要不同之處在于聚焦判定不是根據(jù)眼睛圖像的聚焦度F，而是根據(jù)眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R來(lái)進(jìn)行的。實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置200具有成像單元120；虹膜直徑/半徑計(jì)算單元230，用于計(jì)算每一個(gè)眼睛圖像的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設(shè)定單元250，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的參考虹膜直徑/半徑；和聚焦判定單元240(以下稱之為“第二聚焦判定單元”，以區(qū)別于實(shí)施例1中的聚焦判定單元)，用于通過(guò)比較虹膜直徑/半徑和參考虹膜直徑/半徑來(lái)進(jìn)行聚焦判定。
虹膜直徑/半徑計(jì)算單元230包括瞳孔檢測(cè)部分231、圓周積分部分232、和直徑/半徑計(jì)算部分233。瞳孔檢測(cè)部分231將獲取的眼睛圖像進(jìn)行二進(jìn)制化，以抽取出低亮度區(qū)域，根據(jù)該區(qū)域的形狀和大小判斷瞳孔，并確定該區(qū)域的中心坐標(biāo)以將該坐標(biāo)設(shè)定為瞳孔中心。圓周積分部分232圍繞瞳孔中心對(duì)眼睛圖像進(jìn)行積分，而直徑/半徑計(jì)算部分233根據(jù)圓周積分的值找出虹膜和白色部分之間的邊界點(diǎn)，并輸出該邊界點(diǎn)作為虹膜直徑/半徑R。
第二聚焦判定單元240通過(guò)將根據(jù)眼睛圖像而計(jì)算出的虹膜直徑/半徑R與根據(jù)下面說(shuō)明的方法預(yù)先確定的參考虹膜直徑/半徑Rf進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行聚焦判定。在沒(méi)有獲得可用于識(shí)別的眼睛圖像的情況下，根據(jù)虹膜直徑/半徑R和參考虹膜直徑/半徑Rf之間的大小關(guān)系，判斷是增大還是減少成像距離，以獲取高聚焦度的眼睛圖像。
參考直徑/半徑設(shè)定單元250按照下述方式為安裝有本發(fā)明的實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置200的移動(dòng)終端設(shè)備的授權(quán)用戶設(shè)定參考虹膜直徑/半徑Rf。首先，使用已標(biāo)有焦距的標(biāo)尺，將眼睛圖像攝取裝置和眼睛之間的距離固定為焦距Xf即正好聚焦的距離。然后，由成像單元120攝取眼睛圖像，由虹膜直徑/半徑計(jì)算單元230計(jì)算虹膜直徑/半徑R。參考直徑/半徑設(shè)定單元250將該虹膜直徑/半徑R設(shè)定為參考虹膜直徑/半徑Rf。
圖5是表示要攝取的圖像的倍率K和虹膜直徑/半徑R與成像距離X之間的關(guān)系的曲線圖。這里，字母Kf表示在成像距離Xf處的圖像的倍率；字母Ks和Ki表示在聚焦范圍Xw內(nèi)的圖像的倍率的上限和下限；字母Rf表示在成像距離Xf處的虹膜直徑/半徑；字母Rs和Ri表示在聚焦范圍Xw內(nèi)的虹膜直徑/半徑的上限和下限。通常，在使用定焦透鏡的成像單元中，倍率K在成像距離X大的情況下是小的，但是在成像距離X小的情況下是大的。這些關(guān)系由在成像單元中使用的光學(xué)系統(tǒng)預(yù)先確定。另一方面，虹膜直徑/半徑R和倍率K相互之間成比例，而且虹膜直徑/半徑R不會(huì)因環(huán)境的變化等而發(fā)生變化，因此，通過(guò)了解在焦距Xf處的虹膜直徑/半徑Rf，就可以利用虹膜直徑/半徑R進(jìn)行聚焦判定。
在實(shí)施例2中，與實(shí)施例1一樣，在實(shí)際應(yīng)用中，以成像距離正好是焦距的距離Xf來(lái)攝取圖像是困難的。因此，實(shí)際應(yīng)用中，如果在虹膜識(shí)別沒(méi)有任何實(shí)際問(wèn)題的范圍內(nèi)獲得聚焦，則看作眼睛圖像已經(jīng)聚焦而進(jìn)行識(shí)別。圖5示出了與成像距離的聚焦范圍Xw對(duì)應(yīng)的虹膜直徑/半徑的容許范圍Rw。
如果容許的范圍Rw過(guò)寬，在這種情況下識(shí)別也是困難的，這是因?yàn)閿z取了未聚焦的眼睛圖像。相反，如果變窄，則可獲得更滿意的眼睛圖像，但是聚焦范圍過(guò)窄，就使得聚焦判定變得更加困難。因此，需要根據(jù)成像單元120的光學(xué)特性、要連接的虹膜識(shí)別裝置的特性、以及虹膜識(shí)別裝置的使用目的來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定虹膜直徑/半徑的容許范圍Rw。
在實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置200中，虹膜直徑/半徑是根據(jù)眼睛圖像而計(jì)算出來(lái)的，其計(jì)算量大于聚焦度的計(jì)算量。相反，在獲取的眼睛圖像不在聚焦范圍內(nèi)的情況下，了解虹膜直徑/半徑是過(guò)大還是過(guò)小是有利的。因此，在這種情況下，知道應(yīng)該將拍攝裝置靠近還是遠(yuǎn)離，使得可以向用戶提供引導(dǎo)至合適的成像距離的消息。
如圖5所示，成像距離X和要攝取的圖像的倍率K具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這種關(guān)系是由在成像單元中使用的光學(xué)系統(tǒng)確定的，如果限于授權(quán)用戶，則虹膜直徑/半徑R和倍率K也是一一對(duì)應(yīng)的。因此，通過(guò)獲知在已知成像距離處的虹膜直徑/半徑例如在焦距Xf處的虹膜直徑/半徑Rf，就可以根據(jù)虹膜直徑/半徑R的值反算出成像距離X。
實(shí)施例3圖6是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置的構(gòu)成的方框圖。與實(shí)施例1和實(shí)施例2中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
實(shí)施例3中的眼睛圖像攝取裝置300具有成像單元120；聚焦度計(jì)算單元130；閾值設(shè)定單元150；聚焦判定單元140(以下稱之為“第一聚焦判定單元”)；虹膜直徑/半徑計(jì)算單元230；第二聚焦判定單元241；和參考直徑/半徑設(shè)定單元251。因此，實(shí)施例3中的眼睛圖像攝取裝置300的電路部件具有實(shí)施例1的眼睛圖像攝取裝置的電路部件以及實(shí)施例2的眼睛圖像攝取裝置的電路部件。
參考直徑/半徑設(shè)定單元251按照下述方式為安裝有本發(fā)明的實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置的移動(dòng)終端設(shè)備的授權(quán)用戶設(shè)定參考虹膜直徑/半徑Rf。首先，以不同的成像距離X攝取眼睛圖像，以獲得對(duì)應(yīng)不同成像距離X的多個(gè)眼睛圖像，并為各個(gè)眼睛圖像確定聚焦度F。從所述的多個(gè)眼睛圖像中確定聚焦度F最大的眼睛圖像，并且計(jì)算它的虹膜直徑/半徑R，以將該虹膜直徑/半徑R的值用作參考虹膜直徑/半徑Rf。
這樣設(shè)定參考虹膜直徑/半徑Rf的原因在于如實(shí)施例1所述，在聚焦度F取最大值Fth處的成像距離是焦距Xf；以及如實(shí)施例2所述，在焦距Xf處攝取的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R可以被設(shè)定為參考虹膜直徑/半徑Rf。
圖7是示意性地表示不同用戶的虹膜直徑/半徑R和聚焦度F之間的關(guān)系的曲線圖，字母A、B和C代表圖2所示的三個(gè)用戶。圖7與圖2的不同在于橫坐標(biāo)不是表示成像距離X而是虹膜直徑/半徑R。當(dāng)聚焦度F為最大值Fmax時(shí)虹膜直徑/半徑Rf因各個(gè)用戶不同而各不相同的原因在于各個(gè)用戶的虹膜大小是不同的。在這個(gè)例子中，用戶A的虹膜直徑/半徑最大，而用戶C的虹膜直徑/半徑最小。圖7示出了用戶A即授權(quán)用戶的參考虹膜直徑/半徑Rf、虹膜直徑/半徑的容許范圍Rw(具有上限Rs和下限Ri)、和聚焦閾值Fth。
同樣，在這種情況下，如實(shí)施例1所述的那樣，通過(guò)為授權(quán)用戶A優(yōu)化虹膜直徑/半徑的容許范圍Rw或聚焦閾值Fth，就可以獲得降低了未授權(quán)用戶(即，圖7的用戶B和C)的識(shí)別率的效果。
這里，將說(shuō)明實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置300在進(jìn)行虹膜識(shí)別時(shí)的聚焦判定工作。假定已經(jīng)設(shè)定了聚焦閾值Fth和參考虹膜直徑/半徑Rf。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置在虹膜識(shí)別時(shí)的眼睛圖像攝取工作過(guò)程的流程圖。
首先，攝取用戶的眼睛圖像(步驟S31)，以確定攝取的眼睛圖像的聚焦度F(步驟S32)。將該聚焦度F與聚焦閾值Fth進(jìn)行比較，以判定獲取的眼睛圖像是否是可以進(jìn)行虹膜識(shí)別的聚焦圖像(步驟S33)。在聚焦度F為聚焦閾值Fth或者更大的情況下，可以獲取可鑒別的眼睛圖像。因此，將眼睛圖像信號(hào)與聚焦判定結(jié)果一起輸出給虹膜識(shí)別裝置(步驟S34)。在聚焦度F小于聚焦閾值Fth的情況下，確定獲取的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R(步驟S35)，并將其與參考虹膜直徑/半徑Rf進(jìn)行比較(步驟S36)。在虹膜直徑/半徑R小于參考虹膜直徑/半徑Rf的情況下，輸出將拍攝裝置靠近眼睛的消息(步驟S37)，并且工作步驟返回到步驟S31。另一方面，在虹膜直徑/半徑R大于參考虹膜直徑/半徑Rf的情況下，輸出將拍攝裝置遠(yuǎn)離眼睛的消息(步驟S38)，并且工作步驟返回到步驟S31。
因此，可使用小型、輕便和廉價(jià)的定焦透鏡來(lái)攝取能進(jìn)行虹膜識(shí)別的眼睛圖像。
在圖8所示的流程圖中，在步驟S33中聚焦度F沒(méi)有達(dá)到聚焦閾值Fth的情況下，工作步驟總是到步驟S35。然而，工作步驟也可以設(shè)置為在若干次中，只有一次從步驟S33到達(dá)步驟S35，其余次數(shù)從步驟S33跳到步驟S31。
實(shí)施例3的眼睛圖像攝取裝置300具有第一聚焦判定單元140和第二聚焦判定單元241的兩個(gè)判定單元，這樣具有如下優(yōu)點(diǎn)第一聚焦判定單元140的判定所需要的聚焦度F的計(jì)算可以由相對(duì)簡(jiǎn)單的對(duì)高頻成分進(jìn)行抽取和積分的計(jì)算來(lái)完成。因此，可以縮短計(jì)算的時(shí)間，從而，可以實(shí)時(shí)地對(duì)輸入的圖像信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。然而，在眼睛圖像的成像距離不在聚焦范圍內(nèi)的情況下，根據(jù)聚焦度F的值無(wú)法知道是要將拍攝裝置靠近還是遠(yuǎn)離。另一方面，第二聚焦判定單元241的判定所需要的虹膜直徑/半徑R的計(jì)算是這樣進(jìn)行的首先，根據(jù)眼睛圖像來(lái)確定瞳孔中心；然后，進(jìn)行圓周積分，由此計(jì)算出虹膜直徑/半徑。這樣就延長(zhǎng)了計(jì)算的時(shí)間。相反，可以估算成像距離，以告知要向哪個(gè)方向移動(dòng)拍攝裝置來(lái)獲得聚焦的眼睛圖像。因此，聚焦判定是由計(jì)算時(shí)間較短的第一聚焦判定單元140來(lái)進(jìn)行的。在不能獲得聚焦判定的情況下，進(jìn)行第二聚焦判定單元241的判定，以告知用戶要向哪個(gè)方向移動(dòng)拍攝裝置。這樣就能夠獲取短時(shí)間內(nèi)聚焦的眼睛圖像。
在以上進(jìn)行的說(shuō)明中，聚焦度F最大的眼睛圖像是從不同成像距離的多個(gè)眼睛圖像中獲得的，并且將它的虹膜直徑/半徑R作為參考虹膜直徑/半徑Rf。然而，還可以按照以下方式確定聚焦閾值Fth以及虹膜直徑/半徑的容許范圍的上限Rs和下限Ri。
當(dāng)授權(quán)用戶注冊(cè)虹膜信息時(shí)，首先通過(guò)改變眼睛圖像攝取裝置與眼睛的距離來(lái)攝取眼睛圖像，算出各個(gè)眼睛圖像中所包含的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R。然后，確定表示從多個(gè)眼睛圖像中求得的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R之間的關(guān)系的近似函數(shù)F＝F(R)。而且，從聚焦度相等即F(R1)＝F(R2)的兩個(gè)虹膜直徑/半徑R1和R2的多個(gè)組中，選出虹膜直徑/半徑之比R2/R1等于圖像倍率之比Ki/Ks的那一組。將虹膜直徑/半徑的值R1和R2設(shè)定為虹膜直徑/半徑的容許范圍的上限Rs和下限Ri，并且同時(shí)將聚焦度F設(shè)定為聚焦閾值Fth。
這里，不是必需對(duì)聚焦度F和虹膜直徑/半徑R之間的關(guān)系進(jìn)行函數(shù)近似。但是，從多個(gè)眼睛圖像中獲得的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R的數(shù)據(jù)是離散的。因此，如果用連續(xù)函數(shù)來(lái)近似所述關(guān)系，就可以容易地進(jìn)行計(jì)算，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。因此，得到的優(yōu)點(diǎn)是可以更精確地設(shè)定聚焦閾值Fth以及虹膜直徑/半徑的容許范圍Rs和Ri。
如果使用如此設(shè)定的聚焦閾值以及虹膜直徑/半徑的容許范圍，則優(yōu)點(diǎn)是第一聚焦判定單元和第二聚焦判定單元的判定結(jié)果基本上是相同的。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種眼睛圖像攝取裝置，該眼睛圖像攝取裝置使用小型、輕便和廉價(jià)的定焦透鏡，不論用戶的眼睛形狀如何，都可以進(jìn)行穩(wěn)定的聚焦判定，并且該眼睛圖像攝取裝置可以安裝在移動(dòng)終端設(shè)備上。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的眼睛圖像攝取裝置使用小型、輕便和廉價(jià)的定焦透鏡，不論用戶的眼睛形狀如何，都可以進(jìn)行穩(wěn)定的聚焦判定，并且該眼睛圖像攝取裝置可安裝在移動(dòng)終端設(shè)備上。因此，本發(fā)明對(duì)于眼睛圖像攝取裝置來(lái)說(shuō)是有用的，尤其是對(duì)于可安裝在移動(dòng)終端設(shè)備中的眼睛圖像裝置來(lái)說(shuō)是有用的。
權(quán)利要求
1.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用于攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述成像單元攝取的眼睛圖像計(jì)算聚焦度；閾值設(shè)定單元，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元，用于通過(guò)比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來(lái)進(jìn)行聚焦判定，其中，所述閾值設(shè)定單元根據(jù)所述授權(quán)用戶的眼睛圖像來(lái)設(shè)定所述聚焦閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述聚焦度計(jì)算單元計(jì)算在所述成像單元攝取的眼睛圖像中所包含的高頻成分的幅度作為聚焦度，并且其中，所述閾值設(shè)定單元從多個(gè)聚焦度中選擇最大值，從而根據(jù)該最大值設(shè)定所述聚焦閾值，所述多個(gè)聚焦度是根據(jù)所述授權(quán)用戶的不同成像距離的多個(gè)眼睛圖像而分別計(jì)算出來(lái)的。
3.如權(quán)利要求1所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述閾值設(shè)定單元根據(jù)所述聚焦度來(lái)設(shè)定所述聚焦閾值，所述聚焦度是根據(jù)所述授權(quán)用戶的、在焦距處攝取的眼睛圖像而計(jì)算出來(lái)的。
4.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用于攝取用戶的眼睛圖像；虹膜直徑/半徑計(jì)算單元，用于計(jì)算所述眼睛圖像中的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設(shè)定單元，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的參考虹膜直徑/半徑；和聚焦判定單元，用于通過(guò)比較所述虹膜直徑/半徑和所述參考虹膜直徑/半徑來(lái)進(jìn)行聚焦判定，其中，所述參考直徑/半徑設(shè)定單元根據(jù)所述授權(quán)用戶的眼睛圖像來(lái)設(shè)定所述參考虹膜直徑/半徑。
5.如權(quán)利要求4所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設(shè)定單元將根據(jù)所述授權(quán)用戶的、在所述焦距處攝取的眼睛圖像而計(jì)算出的虹膜直徑/半徑的值設(shè)定為所述參考虹膜直徑/半徑。
6.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用于攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述成像單元攝取的眼睛圖像來(lái)計(jì)算聚焦度；閾值設(shè)定單元，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值；第一聚焦判定單元，用于通過(guò)比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來(lái)進(jìn)行聚焦判定；虹膜直徑/半徑計(jì)算單元，用于計(jì)算所述眼睛圖像中的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設(shè)定單元，用于設(shè)定特定于所述授權(quán)用戶的參考虹膜直徑/半徑；以及第二聚焦判定單元，用于通過(guò)比較所述虹膜直徑/半徑和所述參考虹膜直徑/半徑來(lái)進(jìn)行聚焦判定，其中，在不能由所述第一聚焦判定單元獲得聚焦判定的情況下，由所述第二聚焦判定單元進(jìn)行聚焦判定。
7.如權(quán)利要求6所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設(shè)定單元將在不同成像距離的多個(gè)眼睛圖像中的聚焦度最大的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑設(shè)定為所述授權(quán)用戶的參考虹膜直徑/半徑。
8.如權(quán)利要求6所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設(shè)定單元從根據(jù)不同成像距離的多個(gè)眼睛圖像而分別計(jì)算出來(lái)的所述多個(gè)虹膜直徑/半徑中，將聚焦度相同并且虹膜直徑/半徑之比等于預(yù)定值的兩個(gè)虹膜直徑/半徑的值設(shè)定為所述授權(quán)用戶的兩個(gè)參考虹膜直徑/半徑，并且其中，所述閾值設(shè)定單元將所述聚焦度設(shè)定為所述聚焦閾值。
全文摘要
一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元(120)，用于攝取用戶的眼睛作為眼睛圖像；聚焦度計(jì)算單元(130)，用于根據(jù)所述眼睛圖像來(lái)計(jì)算高頻成分的幅度；閾值設(shè)定單元(150)，用于設(shè)定特定于授權(quán)用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元(140)，用于通過(guò)比較所述高頻成分的幅度和所述聚焦閾值來(lái)進(jìn)行聚焦判定，從而為所述授權(quán)用戶設(shè)定最佳的聚焦閾值。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1819796SQ20048000116
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月1日
發(fā)明者若森正浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社