[发明专利]一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法

说明书

本发明公开一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法，包括：步骤1：麦克风阵列的声源定位模块根据分布在分布式麦克风阵列声音采集范围内用户语音启动，并实时跟踪及计算用户嘴巴在三维空间中的位置信息；步骤2：将所述位置信息传送至中央处理控制模块，如果位置信息在红外摄像机及云台的工作范围内，则所述中央处理控制模块控制红外摄像机的高速云台及变焦模块，对准用户的头部进行放大对焦拍摄，获取多幅用户头部的红外图像；步骤3：语音唤醒模块根据语音识别当前用户语音是否为约定的唤醒词，如不是，则为无效语音，忽略红外图像；如是，则为有效语音，将采集的所述红外图像用于虹膜识别。本发明准确性高，实用性强及验证速度快。

技术领域

本发明涉及一种远距离虹膜图像采集方法，更具体地，涉及一种基于分布式麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法。

背景技术

虹膜识别是一种高准确性的无接触的生物特征识别技术，具有非常广阔的应用场景。微距离和近距离虹膜采集设备需要用户双眼凑近摄像机拍摄虹膜图片，限制了实际使用场景。随着摄像头技术的快速发展，大于1000万像素的摄像头已经被广泛使用，配合高速云台和变焦模块以及红外窄带滤光片，我们可以在1-10米范围内得到高质量的虹膜图片。与传统的微距离虹膜采集专用设备相比，这种远距离的基于红外摄像头模组的采集方法具有成本低，无需人凑近设备配合等特点。对于用户来说，只需要正面看一眼摄像头就可以使得虹膜图像被采集，大大的增强了准确性，实用性及验证速度。

但远距离虹膜图片采集的前提是知道用户的三维位置信息，用于控制云台和变焦模块拍摄图片。已有的方法有使用基于双目或多目摄像头算法的三维定位，也有使用深度摄像头的定位，也有使用红外检测模块来大致判定用户位置的方法，但这些方法都需要额外的增加硬件设备和相应的计算资源，且无法与现有的远场语音交互技术互通互联。

随着麦克风阵列技术及远场语音识别技术的成熟，越来越多的智能家居产品开始使用声纹识别来进行身份验证。用户可以在几米范围说出命令(如“芝麻开门”)，系统会自动被唤醒，通过语音识别模块理解用户的命令，同时利用文本相关的声纹识别方法来校验身份。由于语音信号既可以传递说话人声纹信息，也包含文本语义信息，因此基于唤醒词或动态口令(如随机数字串)的文本相关声纹识别是一个很好的活体检测手段。但是声纹识别的准确率相比指纹和虹膜来说还是要差一些，在一些环境下无法胜任高准确性的任务，如支付。

发明内容

本发明提出一种准确性高，实用性强及验证速度快的基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于麦克风阵列的远距离虹膜跟踪与采集方法，包括中央处理控制模块，及与之相连的基于分布式麦克风阵列的语音唤醒模块及声源定位模块以及用于采集远距离虹膜图像的红外摄像头模块，云台及变焦模块，其特征在于，包括：

步骤1：麦克风阵列的声源定位模块根据分布在分布式麦克风阵列声音采集范围内用户语音启动，并实时跟踪及计算用户嘴巴在三维空间中的位置信息；

步骤2：将所述位置信息传送至中央处理控制模块，如果位置信息在红外摄像机及云台的工作范围内，则所述中央处理控制模块控制红外摄像机的高速云台及变焦模块，对准用户的头部进行放大对焦拍摄，获取多幅用户头部的红外图像；

步骤3：语音唤醒模块根据麦克风阵列输出的增强后的语音识别当前用户语音是否为约定的唤醒词，如不是，则为无效语音，忽略所述红外图像；如是，则为有效语音，将采集的所述红外图像用于虹膜识别。

本发明把基于麦克风阵列的声源定位技术和远场语音识别及声纹识别技术与虹膜图像的采集有机的结合在一起，创新性的提出利用现有语音交互设备中的麦克风阵列来捕捉说话人的位置信息，并联动控制红外摄像机的云台和变焦模块来动态的采集说话人的头部清晰图像，使得在远距离场景同时进行虹膜识别和声纹识别成为可能，并使用唤醒词识别模块来判断用户说的语音是否为约定好的虹膜采集关键词，减少了不必要的虚警，提高了鲁棒性。