CN101547640B - 用于获得虹膜图像的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是简化结构、运行条件并确保待识别个人按所需摆位于光学系统的焦平面中以获得清晰的虹膜图像。采用的技术方案为用于获得虹膜图像的设备,包含带处理单元(2)的图像记录装置(1)、光学投影系统(3)和若干沿所述系统的轴顺序放置的图形和/或物体(4),其中所述图形和/或物体(4)制作和安置为使其图像以共同的匹配图形的形式投影于所述系统的焦点上,所述图形和/或物体(4)是彼此刚性联结且其联结是发光的或被照亮的。在这种情况下,所述图形和/或物体(4)可由相同或不同的形状构成以便全体分开放置的物体和图形在光学系统的焦点上形成单个图像。此外,所述图形和/或物体(4)是发光的或被照亮的。
Description
技术领域
本发明涉及通过依据其虹膜图像识别个人的身份以防止未经授权人员进入各种物体的程序,所述程序也可用于使用虹膜的生物体器官和功能系统的状态诊断。
背景技术
已知多种依据虹膜上存在的全体特定特征来识别人的程序和设备(参见美国专利4641349)。
已知有一种依据其虹膜的个人识别设备,所述设备包含以广角相机的形式记录虹膜的装置和用于处理所获数据的单元,所述单元与所述相机相连(参见JP 10137223)。所述数据处理单元与用于向待识别身份的人传输信息的装置相连。这些装置呈扬声器的形式,其通知待识别的个人他或她需要改变位置以获得便于识别的最佳虹膜图像。
该已知系统的缺点在于其相对复杂性,所述复杂性在于用于获得虹膜上信息的系统应足够快地对信息予以分析、揭示缺陷(例如关于图像清晰度)并通过足够复杂的声响报警系统指示待识别的个人其需要相对于虹膜记录装置作一种或多种移动。
相对于本发明的最近的现有技术已在一种依据其虹膜的个人识别设备中公开,所述设备包含呈TV相机形式的记录装置和呈激光形式用于照亮待识别个人的虹膜的装置(参见JP 10137220)。为获得高品质的虹膜图像,所述系统形成初步的虹膜图像,如果虹膜分析结果为待识别的个人处于非最佳位置(由虹膜的散射图像证实),系统将对光学系统产生控制作用使其改变焦距而获得更清晰的虹膜图像。
该系统的缺点在于其复杂性,因为其需要聚焦于虹膜上的装置。由于待识别的个人在光学系统的“调节”过程中位于模糊的固定位置并相对于选定位置作某些移动,故这使聚焦光学系统于待识别个人的虹膜上以获得最佳图像的程序可能需要花费大量时间。
发明内容
本发明的目的是简化结构、运行条件并确保待识别个人按所需摆位于光学系统的焦点平面中以获得清晰的虹膜图像。
为实现上述目的,通过用于获得虹膜图像的设备包含带处理单元的图像记录装置、光学投影系统和若干沿所述系统的轴顺序放置的图形和/或物体的技术方案达到;在这种情况下,所述图形和/或物体制作和安置为使其图像以共同的匹配图形的形式投影于光学投影系统的焦点上,其特征在于所述图形和/或物体彼此刚性联结且其联结是发光的或被照亮。
优选的,所述图形和/或物体由相同形状构成。
优选的,所述图形和/或物体由不同形状构成。
优选的,所述各平面图形的图像以全体分开放置的物体和/或图形的单个共同图形的形式投影于光学投影系统的焦点上。
优选的,所述图形和/或物体是发光的或被照亮。
优选的,所述图像记录装置呈CCD阵列或CMOS(互补金属氧化物半导体)或使其可记录虹膜图像的其他元件的形式。
附图说明
在附图中:
图1以最一般的形式示意了在玻璃板上使用图形的记录虹膜的设备的原理图。
图2以最一般的形式示意了使用三维物体的记录虹膜的设备的 原理图。
图3和图4示意了为定位他或她的眼睛于投影光学系统的焦点上使用者必须使其重合或绘制在投影光学系统的视场中的几何图形图像的投影的变体。
具体实施方式
以带处理单元的图像记录装置、光学投影系统和顺序布置的多个图形的形式获得虹膜图像的设备的实现使我们可以最简单的方式达到上述目的,其中所述图形制作和安置为使其图像以共同的匹配图形的形式投影于光学系统的焦点(焦平面)上。事实上,在所提出的多个图形的设备布置中,如果待识别的个人出现在光学系统的视场中以致待观察的图形匹配,则这将意味着该个人处于光学投影系统的焦点处,因此其待记录的虹膜图像将是高品质的。反过来,为确保这种高品质,个人应位于光学投影系统的视场中以致他或她可例如以可能由若干位置隔开一定距离的部分或图形组成的单个共同的匹配图形的形式观察到所要求的图像。
最简单的实施方案看来是当这些图形由相同的几何形状但不同的尺寸构成时。在这种情况下,尺寸的比率以及这些图形彼此隔开的距离根据这些图形而不是待识别的个人所处的视场中光学系统的焦距来选择。例如,这类图形可为关于系统的光轴对称布置的两个圆、两个正方形、两个三角形等。在这种情形下,如果个人在光学系统焦平面的区域内移动,则在某个时候,两个不等价圆的图像将重合为一个,这将意味着他或她的眼睛正好处于光学系统的焦点处,虹膜处于其焦平面中。
在特定的实施方案中,可使用不同的图形,例如圆和正方形、三角形和正方形、或两个半圆、两个半正方形。在这种情况下,要使他或她的眼睛位于光学投影系统的焦点处,则个人必须使例如两个半圆重合为一个、两个半正方形重合为一个、或例如使圆位于三角形内或 三角形位于圆内等。
在另一特定的实施方案中,若干分开放置的图形可位于光学投影系统的视场中;如果观察者位于光学投影系统的焦点处,则观察到的所述图形将为单个图形,例如,这些图形可为四个直角,当适当观察时,其将形成正方形,或这些图形可为三条线,其与光学系统焦点的距离不等并具有不同的尺寸,但当从焦点看过去时,其将形成正三角形。
为使调节过程简易,所有上述图形或其元件可制作为在位于投影系统的光通道中隔开一定距离的玻璃板上成像为两维图像的形式。但在这种情况下将发生假眩光和耀斑,从而影响待记录虹膜图像的品质。因此可取的是将图形制作成三维元件的形式,例如自线、杆等并使其彼此间刚性联结。
为使待识别的个人通过正确地形成所要求的图形轻而易举地找到投影系统的焦点,可取的是使图形的元件发光或被照亮。然后,在能轻而易举地辨识它们的同时,个人可遵照对他或她提出的要求行事。
如果几何图形是彼此刚性联结的且联结自身是发光的,则当人获得最小化的联结发光(被前面的图形所遮蔽)时,定位将成为可能。而如果几何图形是彼此刚性联结的且联结自身是被照亮的,则当人获得照射背景的正确发光(例如,插入彼此中的多个截锥以将光引导向焦点)时,定位将成为可能。
作为记录装置,可使用任何已知的装置,但为使固定图像可借助于计算机轻而易举地数字化和得到处理(分析、编码、识别),可取的是使用CCD或CMOS。
下面通过其实施方案对所要求保护的设备的实质加以描述。
实施例1
在最一般的情形下,用于获得虹膜图像的设备包含图像记录装置 1,其可呈例如CCD阵列(例如1/1.8″CCD阵列,2592 x 1944像素)的形式。装置1与用于处理待获得的数据的单元2相连。这样,其可实施为装配有相关软件的个人计算机的形式。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在CCD阵列的光敏元件的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CCD阵列和待识别个人的眼睛之间有顺序安放的图形或物体4,所述图形或物体的尺寸和位置选择为使其图像以共同的匹配图形的形式投影于光学系统的焦点或焦平面上。在这种情况下,所述图形可制作为例如玻璃上的发光线的形式或可借助单独的光源(图中未示出)照亮的杆、条的形式,其中所述光源是观察者的眼睛看不到的但能照亮图形。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到所要求的图形(具体取决于设备的变型)。例如,可能要求位于光通道中的两个不同直径的圆(其中一个被例如绿光照亮而另一个被例如红光照亮)匹配为一个圆,或例如其凹面面对面布置的两个不同曲率半径的半圆在个人的视场中形成一个共同的圆。同样可能要争取匹配两个三角形、正方形等为一个,或半三角形、半或四分之一正方形或矩形等为一个。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
实施例2
用于获得虹膜图像的设备包含呈1/1.8″CCD阵列、2592 x 1944像素的形式的图像记录装置1。装置1与用于处理待获得的数据的单元2(即装配有相关软件的个人计算机)相连。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在CCD阵列的光敏元件的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CCD阵列和待识别个人的眼睛之间有成像于玻璃板上的半等边三角板4的图像,所述 图像被位于个人的视场和CCD阵列(图中未示出)外的光源照亮。在这种情况下,较大直径的半三角形的图像位置更靠近光学投影系统,而较小直径的半三角形的图像位置更靠近待识别个人的眼睛。半三角形的尺寸以及其在之上成像的玻璃板的位置选择为使两个半三角形的图像以一个共同的匹配图形——等边三角形的形式投影于光学投影系统的焦点处。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到等边三角形图像(参见图3)。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
实施例3
用于获得虹膜图像的设备包含呈1/1.8″CCD阵列、2592 x 1944像素的形式的图像记录装置1。装置1与用于处理待获得的数据的单元2(即装配有相关软件的个人计算机)相连。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在CCD阵列的光敏元件的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CCD阵列和待识别个人的眼睛之间有成像于玻璃板上的两个半正方形4的图像,所述图像被位于个人的视场和CCD阵列(图中未示出)外的光源照亮。在这种情况下,较大直径的半正方形的图像位置更靠近光学投影系统,而较小直径的半正方形的图像位置更靠近待识别个人的眼睛。半正方形的尺寸以及其在之上成像的玻璃板的位置选择为使两个半正方形的图像以一个共同的匹配图形——正方形的形式投影于光学投影系统的焦点处。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到正方形图像(参见图3)。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排 列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
实施例4
用于获得虹膜图像的设备包含呈1/1.8″CCD阵列、2592 x 1944像素的形式的图像记录装置1。装置1与用于处理待获得的数据的单元2(即装配有相关软件的个人计算机)相连。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在CCD阵列的光敏元件的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CCD阵列和待识别个人的眼睛之间有成像于玻璃板上的两个圆4(参见图1)的图像,所述图像被位于个人的视场和CCD阵列(图中未示出)外的光源照亮。在这种情况下,较大直径的圆的图像位置更靠近光学投影系统,而较小直径的圆的图像位置更靠近待识别个人的眼睛。圆的尺寸以及其在之上成像的玻璃板的位置选择为使两个圆的图像以一个共同的匹配圆的形式投影于光学投影系统的焦点处。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到两个而不是一个圆的图像(参见图4)。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
实施例5
用于获得虹膜图像的设备包含呈1/1.8″CCD阵列、2592 x 1944像素的形式的图像记录装置1。装置1与用于处理待获得的数据的单元2(即装配有相关软件的个人计算机)相连。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在CCD阵列的光敏元件的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CCD阵列和待识别个人的眼睛之间有两个在顶点具有相同顶角的空心截锥5,所述锥 借助两个与锥的母线平行、其端面对着个人眼睛、被位于个人的视场和CCD阵列(图中未示出)外的光源照亮的杆6彼此刚性联结。在这种情况下,较大尺寸的空心锥位置更靠近光学投影系统,而较小尺寸的空心锥位置更靠近待识别个人的眼睛。空心锥的尺寸、其顶角和位置选择为使两个锥底的图像以一个共同的匹配圆的形式投影于光学投影系统的焦点处。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到一个圆的图像(参见图4)。在这种情况下,待识别个人的目标是在他或她眼睛的视场中获得最小宽度的环的图像。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
实施例6
用于获得虹膜图像的设备包含呈互补金属氧化物半导体(CMOS-相机LZ0P396D)的形式的图像记录装置1。装置1与用于处理待获得的数据的单元2(即装配有相关软件的个人计算机)相连。装置1处于光学投影系统3的视场中,光学投影系统3在所述互补金属氧化物半导体(CMOS-相机LZ0P396D)的平面中绘制待记录的虹膜的图像。在投影系统的视场中,在CMOS和待识别个人的眼睛之间有两个在顶点具有相同顶角的空心截锥5,所述锥借助两个与锥的母线平行的杆6彼此刚性联结。这两个杆被位于个人的视场和CMOS(图中未示出)外的光源照亮。在这种情况下,较大尺寸的空心锥位置更靠近光学投影系统,而较小尺寸的空心锥位置更靠近待识别个人的眼睛。空心锥的尺寸、其顶角和位置选择为使两个锥底的图像以一个共同的匹配圆的形式投影于光学投影系统的焦点处。
设备的使用如下。使待识别的个人位于光学投影系统3的视场中并移动直至他或她在系统的视场中看到一个圆的图像且被照亮的联 结元件不可见。然后,通过适当考虑待匹配的元件的选定尺寸比率以及其彼此间的相互排列,待识别个人的眼睛将自动定位于投影系统的焦平面中,从而提供高品质的待记录虹膜图像。
Claims (6)
1.一种用于获得虹膜图像的设备,其包含带处理单元(2)的图像记录装置(1)、光学投影系统(3)和若干沿所述光学投影系统的轴顺序放置的图形和/或物体(4),其中所述图形和/或物体(4)制作和安置为使其图像以共同的匹配图形的形式投影于光学投影系统的焦点上,其特征在于所述图形和/或物体(4)彼此刚性联结且其联结是发光的或被照亮的。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述图形和/或物体(4)由相同形状构成。
3.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述图形和/或物体(4)由不同形状构成。
4.如权利要求1所述的设备,其特征在于各平面图形的图像以全体分开放置的图形和/或物体(4)的单个共同图形的形式投影于光学投影系统的焦点上。
5.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述图形和/或物体(4)是发光的或被照亮的。
6.如权利要求1所述的设备,其特征在于所述图像记录装置(1)呈CCD阵列或互补金属氧化物半导体的形式。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110504 Termination date: 20120416 |