[发明专利]一种虹膜图像采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种非反馈式、无接触的自动虹膜图像采集设备，更具体地说是一种虹膜图像采集装置及方法。

背景技术

虹膜作为重要的身份鉴别特征，具有非接触性、唯一性、稳定性、非侵犯性等优点。基于虹膜的身份鉴别系统主要由四部分组成：虹膜图像获取、图像预处理、虹膜特征提取、匹配与识别。虹膜图像的获取是虹膜识别的第一步，是非常重要的一个环节。然而，由于虹膜的直径非常小，而采集的虹膜图像又要求必须有足够多的像素，所以虹膜图像的获取也是非常困难的一个环节。由于现有的虹膜采集装置仍存在着价格昂贵、对被检验者有要求、需人工操作等问题，因此有待于进一步开发研究。随着技术的进步，价格低廉、方便快速、非接触式的自动虹膜采集装置成为主要研究方向。

利用虹膜定位法来确定虹膜内边界，在现有的一些文献中已经给出了详细的描述，如叶永强，沈建新，周啸.基于瞳孔灰度特征的快速虹膜定位[J].光电工程,2010,37(3):127~132；叶永强.虹膜图像的定位及特征提取,[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学，2010。

发明内容

本发明提供一种能够实现清晰获取虹膜图像的虹膜图像采集装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明一种虹膜图像采集装置，包括成像模块、照明模块、三维运动平台、控制模块、光学平台、固定杆和颚托，所述颚托通过固定杆固定在光学平台上，所述成像模块固定在三维运动平台上，其包括定焦镜头、CCD相机以及半透半反镜，其中，半透半反镜位于CCD相机与定焦镜头之间；所述照明模块包括光源固定板、光强调节器和设置在光源固定板上呈环形排列的近红外LED发光管，所述近红外LED发光管的红外光束与CCD相机的主光轴平行；所述三维运动平台包括丝杆滑块机构、步进电机和驱动器。

进一步地，本发明虹膜图像采集装置中，所述定焦镜头的焦距为35mm。

进一步地，本发明虹膜图像采集装置中，所述丝杆滑块机构包括研磨丝杆、导轨和移动平台。

进一步地，本发明虹膜图像采集装置中，所述CCD相机为近红外黑白CCD相机。

进一步地，本发明虹膜图像采集装置中，所述近红外LED发光管的数量为4-6个且等角度地设置在光源固定板上。

同时，为了实现自动对中对焦，本发明还提出一种虹膜图像采集方法，包括以下步骤：

步骤1、首先CCD相机位置初始化，驱动电机让CCD相机自动走到设定的零点，该零点远离对焦点，设置电机每4000脉冲有一个停顿，以便CCD相机采集图像；

步骤2、利用虹膜定位算法确定虹膜内边界；

步骤3、根据步骤2中确定的虹膜内边界，利用对焦算法获取虹膜图像的评价值；

步骤4、判断虹膜图像采集次数，当采集次数大于1时，则与上幅图像的评价值进行比较，判断评价值是否增大，若评价值增大则返回步骤1，否则执行步骤5；当采集次数小于等于1时，返回执行步骤1；

步骤5、判断虹膜图像采集次数，当采集次数大于2时，执行步骤6；否则返回步骤1；

步骤6、判断评价值是否连续减小，若连续减小则执行步骤7，否则返回步骤1；

步骤7、对步进电机进行细分控制，判断细分次数是否小于2，若小于2则将步长减少1/2，之后将细分次数加1并驱使CCD相机向相反方向移动，并返回步骤1，否则执行步骤8；

步骤8、取最后一次采集图像的评价值所对应的点及其相邻两点，利用二次曲线拟合这三个点并算出中间点，之后移动CCD相机至中间点完成对焦并执行步骤9；

步骤9、采集完成对焦的清晰虹膜图像；

步骤10、定位虹膜内圆中心，确定虹膜内圆中心与图像中心在x轴和y轴上的差值ΔX和ΔY，并判断ΔX²+ΔY²是否小于100，若小于100则结束操作，否则驱动三维运动平台沿X方向移动ΔX，沿Y方向移动ΔY，并返回步骤9。

进一步的优选方案，本发明一种虹膜图像采集对焦方法中，步骤三中利用对焦算法来确定虹膜图像的评价值，具体为，

（3-1）选取计算虹膜内边界任意五个点的灰度梯度值作为评价标准，每一个点的坐标为：