[发明专利]大景深成像系统和虹膜识别系统

权利要求书

1.一种用于在大景深(DOF)上捕捉人的一个或两个虹膜的图 像的虹膜识别(I-R)系统，包括：

照明系统，适于i)以成像波长λ_IM照射人的脸部区域，其中脸 部区域包括一个或两个眼睛和人的至少前额部分，及ii)在前额部分 上形成斑点；

光学系统，该光学系统具有位于所述大景深DOF中的物平面和 位于对应的大焦深DOF’中的像平面，其中在所述像平面处布置有图 像传感器，该光学系绕在成像波长λ_IM处具有一定量的球面像差(SA)， 使得与衍射受限的光学系统相比，景深DOF增加50％至500％之间的 一个量，该光学系统配置成当脸部区域放到景深DOF中时，在所述 图像传感器上形成脸部区域的图像，其中所述脸部区域图像包括前额 斑点的图像；及

电连接到所述图像传感器和所述照明系统的控制器，该控制器适 于控制和协调所述照明系统与所述图像传感器的操作，还适于对脸部 区域图像执行图像处理，以基于增强调制传递函数MTF形成一个或 两个虹膜的增强图像，其中MTF是利用从前额斑点获得的前额距离 信息形成的，

其中，球面像差SA的量满足0.2λ_IM≤SA≤0.9λ_IM。

2.如权利要求1所述的虹膜识别系统，其中球面像差SA的量 满足0.2λ_IM≤SA≤0.75λ_IM。

3.如权利要求1所述的虹膜识别系统，其中图像传感器适于形 成代表在图像传感器上形成的原始脸部图像的电信号SRI。

4.如权利要求3所述的虹膜识别系统，其中控制器包括图像处 理单元，该图像处理单元适于接收和处理所述电信号SRI，以形成一 个或两个虹膜的具有比原始图像对比度更高对比度的增强图像。

5.如权利要求4所述的虹膜识别系统，还包括电连接到图像处 理器的数据库单元，该数据库单元适于可检索地在计算机可读介质上 存储至少一个增强对比度图像。

6.如权利要求1所述的虹膜识别系统，其中照明系统包括适于 照射脸部区域的第一光源和适于形成前额斑点的第二光源。

7.如权利要求1所述的虹膜识别系统，其中光学系统包括单个 光学元件和布置在该单个光学元件的像侧的使得彗差最小的位置处的 孔径光阑。

8.一种形成人的至少一个虹膜的增强图像的方法，包括：

利用具有一定量的球面像差的光学系统形成人的脸部区域的原 始图像，所述脸部区域包括人的至少一个眼睛和人的前额部分，其中 与衍射受限的光学系统相比，所述球面像差使得光学系统的景深 (DOF)增加了50％至500％之间的一个量，其中，球面像差SA的 量满足0.2λ_IM≤SA≤0.9λ_IM；

利用图像传感器电捕捉所述原始图像，以形成数字化的原始图 像，该原始图像具有对应的原始调制传递函数MTF；

基于人关于光学系统的位置，确定所述数字化的原始图像中的离 焦量；

通过用增益函数乘以原始MTF来从原始MTF形成增强MTF， 其中增强的MTF是离焦量的函数；及

将增强的MTF应用到所述数字化的原始图像，以获得增强的图 像。

9.如权利要求8所述的方法，其中光学系统包括单个光学元件 和位于该单个光学元件的像侧的使得彗差最小的位置处的孔径光阑。

10.如权利要求8所述的方法，包括通过以下操作来确定离焦量： 形成在人前额部分上形成的斑点，并基于原始图像中该斑点的位置来 确定离焦量。

11.如权利要求8所述的方法，还包括捕捉N个原始图像，并分 析所述原始图像，以确定一个或两个眼睛是否有眼睛运动和/或眨眼。

12.如权利要求11所述的方法，包括跟踪所述眼睛运动并考虑 所述眼睛运动，以识别所述图像传感器用于形成增强图像的区域。