[发明专利]用于补偿虹膜成像的次佳定向的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像设备，用于获得主体眼睛的一个或多个特征的图像以便进行生物识别。本发明尤其可操作，以获得主体的虹膜图像用于虹膜识别。

背景技术

基于脸部特征(包括眼睛的特征)的生物识别的方法是众所周知的。虹膜识别的方法实现模式识别技术，以将获取的主体虹膜图像与先前获取的主体虹膜图像进行比较，从而确定或验证主体的身份。使用数学/统计算法，基于图像，编码对应于所获取的虹膜图像的数字模板。随后，将数字模板和先前编码的数字模板(对应于先前获取的虹膜图像)的数据库进行比较，用于定位匹配，从而确定或验证主体的身份。

众所周知，虹膜识别系统在电磁频谱的可见区域(400nm到700nm)或近红外区域(700-900nm)或这两者的组合的范围内获取虹膜的图像。

用于虹膜识别的设备可以包括用于捕捉主体虹膜图像的成像设备以及用于将捕捉的图像和先前储存的虹膜图像信息进行比较的图像处理设备。成像设备和图像处理设备可以包括分离的装置，或者可以在单个装置内组合。

在操作期间，人们发现，(i)主体眼睛的定位以及(ii)主体虹膜的方向相对于成像设备具有针对图像采集和优化编码以及随后匹配虹膜图像的数字模板的结果。

图1示出了针对图像捕捉的主体眼睛的适当定位的一些考虑因素。如图1中所示，虹膜相机IC具有有限的并且固定的视场FOV(即，能够在相机的图像传感器上捕捉的检查的体积)。在图1中，视场FOV是由虚线Fv1和Fv2限定的区域。虹膜相机IC另外具有景深DOF，其中，景深DOF限定区域，在该区域内，主体的虹膜显得可接受地清晰，并且具有充足的细节，用于虹膜图像捕捉的目的。在图1中，景深DOF是沿着z轴在虚线Df1与Df2之间的区域。虽然在附图中未明确显示，但是虹膜相机IC可以包括图像传感器和相机透镜。

为了图像获取，主体的眼睛E需要放在由视场FOV和景深DOF的交叉点限定的图像捕捉区域内，这确保了所获取的虹膜图像具有充足的清晰度和细节。保留在视场FOV区域的外面的主体的眼睛E的部分不会被虹膜相机IC获取。同样，如果主体的眼睛E放在景深DOF区域的外面，那么所获取的图像会不聚焦(如果在朝着虹膜相机IC的方向并且处于景深DOF区域的外面)，或者会具有不充分的虹膜纹理细节(如果在远离虹膜相机IC的方向并且处于景深DOF区域的外面)。

除了将主体的眼睛适当地放在由视场FOV和景深DOF的交叉点限定的图像捕捉区域内以外，还优选地确保主体的虹膜相对于虹膜相机IC的光轴O适当地定向，以确保虹膜部分在图像获取期间不变形或堵塞。例如，如果引导主体凝视周边，那么虹膜朝着眼眶开口的一侧移动，这造成仅仅一部分虹膜和/或变形的虹膜视图的图像获取。为了最佳虹膜图像获取，虹膜应基本朝着眼眶开口的中心定位，并且大体沿着虹膜相机IC的光轴O位于中心，用于图像采集。

通过提供反馈对象，可以实现相对于虹膜相机的光轴(i)定位主体的眼睛和(ii)确保虹膜的最佳方向的目标。其中，主体需要引导凝视该反馈对象，以用于图像采集。定位反馈对象，从而在引导主体的眼睛凝视反馈对象查看时，主体的眼睛位于在由虹膜相机的视场和景深的交叉点限定的图像捕捉区域内的适当位置。另外，反馈对象以这样一种方式定位，即引导主体凝视反馈对象，确保虹膜在眼框开口内以及沿着相机的光轴的最佳定位。

反馈对象可以是任何可见物体，并且定位成确保眼睛以及虹膜的适当定位，以用于图像获取。反馈对象的实例包括数字、字符、文本、插图、图像或照明源。反馈对象可以由环境光照明用于查看，或者可替换地，可以由在成像设备内的一个或多个光源照明。

用于确保主体眼睛定位的反馈对象的一个实现方式包括反射元件(例如，反射镜)，其设置在成像设备内。在主体的眼睛适当地定位在虹膜相机的视场内用于图像采集时，反射元件形成主体的眼睛的图像，该图像对于主体而言可见。这样形成的图像提供了主体眼睛被适当定位以便进行成像的积极的可见指示。在反射元件是适当弯曲的反射元件(例如，凹面反射镜)的情况下，主体眼睛的图像仅仅在主体眼睛位于虹膜相机的景深区域内时才会清晰地出现。如果眼睛在虹膜相机的视场内，但是在景深的外面，那么主体会看到其自己眼睛的变形的或不聚焦的图像，从而提供错误定位的可见指示。会理解的是，在这种情况下，主体的眼睛被用作反馈对象。