[发明专利]基于单摄像头的双眼虹膜图像采集方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种基于单摄像头的双眼虹膜图像采集方法及装置，属于光学器件的技术领域。

背景技术

目前公开的专利中所涉及的虹膜采集装置都采用两个摄像头进行双眼虹膜采集，或者采用单摄像头进行单眼虹膜采集。前者对于制作工艺的精度要求比较高，装置结构与制作工序比较复杂，所需器件成本也较高；而后者由于用户存在主视和副视眼差异的问题，造成眼睛不易对准采集摄像头，对用户在采集虹膜图像时的配合程序提出了较高的要求，如在采集一只眼睛虹膜时需闭上另一只眼睛。因此设计一种既易用结构又不复杂的虹膜采集方法及装置具有重要意义。而本发明提出了采用单摄像头进行双眼虹膜采集的方法及装置，并在不外接任何服务器或应用软件的情况下，装置可独立完成虹膜识别和虹膜注册两种功能。

发明内容

本发明是针对现有的虹膜采集装置所存在的不足，提出了一种基于单摄像头双眼虹膜图像的方法及装置，解决了单眼采集装置用户视线不易对准的缺陷，又解决了双眼采集装置结构较复杂，成本及制作工艺要求较高的问题，利用单摄像头双眼视线对准方式分时分步完成双眼虹膜的采集。该采集装置采用挂壁安装方式，具有结构简单、成本较低且易用的特点。

本发明的技术方案为：一种单摄像头双眼虹膜图像的装置，包括俯仰机构平台、视线引导模块(由双反差镜面和液晶屏组成)、采集距离指示模块(由红外测距模块与三色LED距离指示灯组成)以及红外LED照明模块与成像模块(摄像头)。

请见采集装置结构示意图1。

1)俯仰机构平台

一般采集装置的摄像头俯仰机构安装在机体的顶部，而本装置的摄像头俯仰机构的旋转轴位于机体正中，呈中心对称式安装。该设计不仅可以获得更大的俯仰角度，以便适应不同用户的身高；而且俯仰平台的面积更大，可在此安装人脸摄像头，随俯仰平台调整拍摄角度，在采集虹膜图像的同时采集人脸图像，实现多特征融合或监控功能。

请见俯仰机构示意图2。

2)双反差镜面

双反差镜面由半反半透滤镜和黑色有机玻璃材质的前外壳面板共同组成，两者处于同一安装平面，以使用户从两个镜面内看到的反射镜像平滑连接。因为黑色有机玻璃对于红外光波段的透射率在70％以上，因此不会影响镜面后的红外测距模块正常工作。

请见双反差镜面示意图3。

3)红外测距模块与三色LED距离指示灯

一个红外测距模块位于摄像头的正上方，测量测距模块与人眼正上方额头之间的距离。两个三色LED距离指示灯安装在摄像头两侧，与摄像头处于同一安装高度，将通过红外测距模块测得的距离划分成三个区间，并实时控制三色LED对应发出红绿蓝三种色光，由此实现对用户的距离反馈。

以上三大部件，与液晶屏、摄像头、红外照明LED构成了双眼虹膜图像采集装置的主体结构，并相互配合，共同完成了以下功能：

1)视线引导功能

视线引导功能主要通过两种手段来实现：第一是半反半透滤镜与液晶的双重反馈机制；第二是双反差镜面。

一般虹膜采集装置的视线引导功能主要是反射镜或显示屏来实现的，而本装置设计了半反半透滤镜与液晶屏相结合的双重反馈机制。通过下表来说明双重反馈机制的工作过程。

双反差镜面的两个镜面材质不同，对于可见光波段的反射率不同，因此用户所看到的镜像呈现出不同的反差：半反半透滤镜所成的像清晰，亮度大，反差高；黑色有机玻璃面板所成的像模糊，亮度小，反差低。高反差区域的像可以被滤镜后的摄像头所采集，形成虹膜图像；低反差区域的像处于摄像头的视野范围之外，不会采集成像。该设计既保证了用户在反射镜内可以看到完整的人脸区域，更符合人的视觉习惯，又使得被采集的虹膜区域在用户视野中更加突出，提高了视线对准的准确性。

2)采集距离指示功能

因为镜头具有一定的景深范围，用户必须进入该范围摄像头才能拍摄到足够清晰的虹膜图像。本装置采用红外测距模块检测用户额头到采集装置之间的距离，并利用蓝绿红三色LED对用户的运动方向进行指示：如果呈蓝色，则头部向前靠进采集装置；如果呈红色，则头部向后离开采集装置；如果呈绿色并闪烁，用户应保持头部与采集装置的当前距离，并调整头部左右位置使某一侧LED的绿色光斑处于“下眉心处”，同时绿色LED开始闪烁，吸引用户视线，刺激瞳孔收缩，以保证在采集图像时所有虹膜纹理能够充分暴露出来。

请见采集距离指示示意图4。

具体实施方式

以一位用户的“注册”与“识别”流程作为应用实例，对该虹膜图像采集装置的使用方法介绍如下。

注册时：