CN102246185A - 获取用于虹膜识别的高质量眼部图像的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取高质量眼部图像的方法，包括：将用于获取眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，将眼部捕获度、真实眼部、分辨率、对比率、噪声等级、被拍照对象凝视镜头时的脸部角度、在眼睛中人的位置、眼部虹膜曝光度等与预设参考质量条件进行比较，来评估预拍照模式下获取的眼部图像质量，如果满足预设参考质量条件则从预拍照模式转换为主拍照模式；在主拍照模式下捕获多幅眼部图像，如果满足结束主拍照模式的预设条件，则结束主拍照模式，从存储的多幅图像中设置候选组；如果没有设置出候选组，则将图像与预设参考质量条件进行比较，根据比较结果返回主拍照模式或预拍照模式；如果设置出了候选组则从候选组中选择最终图像。

Description

获取用于虹膜识别的高质量眼部图像的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于虹膜识别的高质量眼部图像的获取装置和方法，包括：将用于获取高质量眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式的相机获取一幅或多幅眼部图像；评估由相机获取的一幅或多幅眼部图像的图像质量，将评估的质量与设置在存储器中的参考质量条件进行比较，如果参考质量条件满足，则由预拍照模式转换为主拍照模式；在主拍照模式下捕获多幅眼部图像，如果预设的结束主拍照模式的条件满足，则结束主拍照模式；从存储的多幅眼部图像中设置候选组；如果已设置好候选组，则从候选组中选择最终图像，更特别的，如果没有从主拍照模式下捕获的眼部图像中设置出候选组，则通过再次确定主拍照模式下捕获的眼部图像是否满足预设的参考质量条件来返回主拍照模式或预拍照模式。

背景技术

从虹膜识别角度，只有当眼部图像是通过在拍照眼部时是精确复制虹膜得到的，这样的眼部图像的质量才可以确保虹膜识别的判决错误低。相应的，用于虹膜识别的眼部图像的质量取决于虹膜及其圆周精确再现的程度。通常，获取的眼部图像的质量受相机和镜头的性能以及拍照环境的影响。

获取用于登记和鉴定的眼部图像的区别如下。在典型的虹膜识别系统中，眼部图像根据用途被分为两幅，其中一幅眼部图像用于登记，另一幅眼部图像用于鉴定。用于登记的眼部图像登记并存储在与虹膜识别系统相关联的数据库中，且在特定环境下可离线拍照。然而，用于鉴定的眼部图像用来进行鉴定和授权，且在获取时必须在被拍照者短时间内方便拍照的情况下进行电子拍照。结果，在相机性能允许的限度内，很难使用于鉴定的眼部图像具有最高质量。

首先，将描述个人虹膜识别系统。在用于鉴定或授权的虹膜识别系统安装在诸如笔记本电脑、智能手机或个人数字助理(PDA)等移动终端上的情况中，连接或安装在终端上的相机的性能，根据终端的尺寸、价格和性能而不同，而且相机的性能通常较差。特别的，如果相机与移动终端相连，且没有自动聚焦功能或者使用浅景深(DOF)的镜头，则不易获取到完全聚焦的眼部图像以及具有精确复制的虹膜的眼部图像。如果用户必须在没有任何单独指导的情况下亲自拍照他/她自己的眼部，则很难通过移动他/她的身体或移动相机的方式在相机镜头的视角内和焦距处定位用户的眼部。

下面，接着描述传统相机设备的向导单元。为了捕获自拍图像，传统相机设备提供有单独的显示屏，例如液晶显示屏(LCD)，使用户可以预览拍照屏幕，但是由于需要一个用于预览的单元，因此略显昂贵。为解决这一问题，在相机的合适位置上附加一面镜子，因此当被拍照者在镜子里观看他/她的映像时可以调节他/她的位置。在这种情况中，被拍照者可以很容易的在将要拍照的图像内定位他/她的眼部，但是用户很难在焦距处定位他自身/她自身。传统拍照方式具有如下问题。作为拍照眼部的传统方法，有一种方法是直到等到最佳条件满足时才捕获图像，如果条件满足则使用捕获图像作为眼部图像，还有一种方法是只要在合适的条件满足时就捕获图像，并使用捕获图像作为眼部图像。前者有利于获得高质量图像，但是缺陷在于如果需要很长时间才满足最佳条件，则会对被拍照者造成不便。而且，后者有利于捕获图像因为图像可以快速捕获，但是在获取高质量图像方面存在缺陷。

发明内容

技术问题

因此，本发明用于解决上面描述的相关技术中的问题，本发明的一个方面在于，通过将用于获取眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，在主操作员将预拍照模式下获取的图像的质量等级与存储在存储器中的预设参考质量等级进行比较之后，确定是否可以根据虹膜识别观点获取预定等级或更高等级的图像，当预拍照模式下获取的图像的质量等级高于参考质量等级(中间等级)时，则由预拍照模式转换为主拍照模式，由此拍照并获取多幅虹膜图像。

本发明的另一方面在于，通过加权每个评估项，例如眼部捕获度、真实眼部、分辨率、对比率、噪声等级、被拍照者凝视镜头时的脸部角度、人的位置和眼部虹膜的曝光度等，作为具有存储器中存储的预设参考质量等级的眼部图像的参照，从而在即使拍照眼部的相机镜头无法自动调焦时也能获取到质量接近于相机性能所允许的最高质量的眼部图像。

本发明的另一方面在于，通过提供关于被拍照对象运动的向导，并由主操作员根据获取的图像执行质量分析，作为拍照向导，与主操作员相关联，从而有效地获取高质量的眼部图像，其中，在拍照向导内结合有信号发射器和显示器。

本发明的另一方面在于，通过在相机上增加传动装置，使镜头可自动向前和向后移动，从而获取多幅眼部图像，即使被拍照对象保持静止，然后由主操作员根据获取的图像执行质量分析，从而有效地获取高质量的眼部图像。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种利用相机、镜头、主操作员、缓存和拍照向导获取用于虹膜识别的高质量眼部图像的装置和方法，包括：将用于获取高质量眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式下的相机获取一幅或多幅眼部图像并将眼部图像存储在缓存中，基于通过预拍照模式下的相机获取且存储在缓存中的一幅或多幅眼部图像评估图像质量，将评估的眼部图像的质量与设置并存储在存储器中的参考质量条件进行比较，如果参考质量条件满足，则从预拍照模式转换为主拍照模式；在主拍照模式下捕获多幅眼部图像并将其存储在缓存中，如果用于结束主拍照模式的预设条件满足则结束主拍照模式；从主拍照模式下存储的图像中选择最终图像，更特别的，如果没有从主拍照模式下捕获的眼部图像中设置出候选组，则通过再次确定主拍照模式下捕获的眼部图像是否满足预设参考质量条件来返回主拍照模式或预拍照模式。

根据本发明的另一方面，提供了一种获取高质量眼部图像的装置和方法，随着主操作员将满意条件划分为好、中和差，或设置关于评估项设定值或等级的数值、有效眼部图像的条件、进入主拍照模式的条件等，来评估常规质量等级，以便设置用于评估获取图像的质量的参考质量等级。

有益效果

根据一个实施例，通过将用于获取眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，在主操作员将预拍照模式下获取的图像的质量等级与存储在存储器中的预设参考质量等级进行比较之后，确定是否可以根据虹膜识别观点获取预定等级或更高等级的图像，当预拍照模式下获取的图像的质量等级高于参考质量等级时，则由预拍照模式转换为主拍照模式，由此拍照并获取多幅虹膜图像，从而获取高质量的眼部图像。

根据另一实施例，在即使拍照眼部的相机镜头无法自动调焦时，该装置和方法也能有效地获取到质量接近于相机性能所允许的最高质量的眼部图像，通过加权每个评估项，例如眼部捕获度、真实眼部、分辨率、对比率、噪声等级、被拍照者凝视镜头时的脸部角度、在眼睛中人的位置和眼部虹膜的曝光度等，作为具有存储器中存储的预设参考质量等级的眼部图像的参照。

根据另一实施例，通过提供关于被拍照对象运动的向导，并由主操作员根据获取的图像执行质量分析，作为拍照向导，与主操作员相关联，使该装置和方法能有效地获取高质量的眼部图像，其中，在拍照向导内结合有信号发射器和显示器。

根据一个实施例，通过在相机上增加传动装置，使镜头可自动向前和向后移动，从而获取多幅眼部图像，即使被拍照对象保持静止，然后由主操作员根据获取的图像执行质量分析，使该装置和方法可以有效地获取高质量的眼部图像。

附图说明

图1表示根据本发明优选实施例的获取眼部图像的过程的流程图；

图2表示根据本发明优选实施例的一个装置框图；

图3表示根据本发明优选实施例的一个装置框图；

图4表示根据本发明优选实施例的一个装置框图；

图5表示相机和被拍照者之间合适的关系的视图；

图6表示相机和被拍照者之间不合适的关系的视图；

图7表示被拍照者合适的注视相机的视图；

图8表示被拍照者不合适的注视相机的视图；

图9表示人位于被拍照者眼睛中部的视图；和

图10表示人位于被拍照者眼睛右侧的视图。

具体实施方式

最佳方式

本发明实现时的最佳方式包括相机、镜头、主操作员、缓存和拍照向导，且提供了一种获取用于虹膜识别的高质量眼部图像的装置和方法，包括：将用于获取高质量眼部图像的相机模式划分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式的相机获取一幅或多幅眼部图像并将眼部图像存储在缓存中，基于通过预拍照模式的相机获取且存储在缓存中的一幅或多幅眼部图像评估图像质量，将评估的眼部图像质量与设置并存储在存储器中的参考质量条件进行比较，如果参考质量条件满足则从预拍照模式转换为主拍照模式；在主拍照模式下捕获多幅眼部图像并将其存储在缓存中，如果用于结束主拍照模式的预设条件满足则结束主拍照模式；从主拍照模式下存储的图像中选择最终图像，更特别的，如果没有从主拍照模式下捕获的眼部图像中设置出候选组，则通过再次确定主拍照模式下捕获的眼部图像是否满足预设的参考质量条件，来返回主拍照模式或预拍照模式。

发明实施例

本发明详细的优选实施例将参照附图进行描述。根据本发明，被拍照者和相机之间的位置关系如下所述。为了方便，假设相机镜头的位置以及视角是固定的，而被拍照者则可以自由移动。或者，被拍照者的位置以及视角可以是固定的，而相机镜头可以自由活动，或者被拍照者和相机镜头都可以自由活动。在任一情况中，被拍照者和相机之间的位置关系将基于上述假设进行描述。

就固定的相机镜头而言，被拍照者的位置和凝视相机镜头时的脸部角度可通过八维坐标来表示，如((a，b，c)，(p，q，r)，(x，y))。前三个坐标(a，b，c)表示被拍照者相对于固定的相机镜头的相对位置，其中，‘a’表示镜头和被拍照者之间沿镜头轴线的距离，‘b’和‘c’表示垂直于镜头轴线的物平面上的坐标。接下来的三个坐标(p，q，r)表示被拍照者相对于固定的相机镜头的脸部凝视角度，分别用于表示间距(pitch)、偏移(yaw)和转动(roll)。最后两个坐标(x，y)表示人的位置。

利用上述关于位置和角度的参数获取令人满意的眼部图像的过程如下。作为眼部图像的第一个条件，被拍照者的眼部必须在相机镜头的视角之内。特别的，眼部的虹膜部位必须位于视角之内。这随着被拍照者的参数b和c而改变(参见图5和图6)。如果被拍照者的眼部进入视角内，他/她凝视镜头时的脸部角度必须不偏离镜头的前向方向(参见图7和图8)。这与参数p和q相关。如果参数r表示脸部相对于镜头轴线的转动，则只要参数p和q与设置并存储在存储器中的参考质量等级相符，就没有问题。如果所有参数都在存储器中存储的预设参考质量等级的范围内，则下一个重要问题就是人的位置。只有当人位于眼部中心附近时，才可能从捕获图像中获取到令人满意的虹膜图像。这对应于参数x和y(参见图9和图10)。最后，为了从图像中清楚的获取到眼睛部分，被拍照者的眼部必须位于聚焦的景深内。这通过表示镜头和被拍照者之间沿镜头轴线距离的参数来确定。

简言之，参数b，c，p，q，r，x，y决定眼部图像在表现眼部和虹膜是否安排在将要捕获的图像中合适位置时的质量，参数‘a’表示眼部图像的分辨率。因此，为了获取满足虹膜识别最低条件的眼部图像，被拍照者应该确定他/她自己的眼睛相对于固定的相机镜头的位置，以使参数可以取合适的值。如上所述，对于被拍照者来说，在没有任何单独指导的情况下，很难确定能够满足这些条件的他/她的眼部位置。

接下来，将描述该装置的构造。根据本发明的一个优选实施例，“用于获取高质量眼部图像的装置”包括相机11、镜头12、主操作员15、缓存14、图像存储器16以及拍照向导13。主操作员15与相机11、拍照向导13、缓存14和图像存储器16相关联；相机11主要与缓存14和主操作员15相关联；拍照向导13主要与主操作员15相关联，但是必要时也可以采取不同的形式。图2、3和4表明了根据优选实施例的装置的几种可能的构造，但是本发明并不仅限于此。

根据本发明的用于获取眼部图像的装置包括：相机11、镜头12、主操作员15、缓存14、图像存储器16和拍照向导13，其中，具体包括：一个用于将获取眼部图像的相机模式划分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式下的相机获取并存储一幅或多幅眼部图像的单元；一个通过联合主操作员和图像存储器，基于相机获取的一幅或多幅眼部图像来评估图像质量，将评估的眼部图像的质量等级与设置并存储在存储器中的中间等级的参考质量等级进行比较，如果满足参考质量等级则从预拍照模式转换为主拍照模式的单元；一个通过主拍照模式下的相机捕获多幅眼部图像，通过主操作员和图像存储器之间的联系，从眼部图像中设置候选组，如果眼部图像候选组已经设置好，则通过图像存储器和主操作员之间的联系，从眼部图像候选组中选择最终图像的单元。

如果没能从主拍照模式下捕获的眼部图像中获取候选组，则可以提供一个单元，用于通过主操作员和图像存储器之间的联系，再次确定主拍照模式下捕获的眼部图像是否满足预设的参考质量等级，从而返回主拍照模式或预拍照模式。

图像质量等级是基于常规图像质量等级来评估的，其中，眼部捕获度、真实眼部、分辨率、对比率、噪声等级、被拍照者凝视镜头时的脸部角度、在眼睛中人的位置、虹膜曝光度等都需要反映。

接下来，将描述拍照向导。拍照向导用于向被拍照者发送模式转换信号，或，输出拍照时的动作指示信号。为此，拍照向导基本包括一个用于输出指示信号的信号发射器，还可以另外包括一个显示器。拍照向导的信号发射器可以包括从以下单元中所选择的至少一个单元：一个用于产生听觉信号，如声音或话音的单元；一个用于产生基于发光二极管(LED)的视觉信号，如闪光之类的单元；一个用于产生振动的单元，也可以将上述单元结合起来。显示器显示被拍照对象的图像，以便该对象可快速移动到能够获取满意图像的位置上。该显示器可通过镜子和/或例如液晶显示屏(LCD)之类的显示屏实现。根据拍照时的动作指示是否涉及到主操作员，可以将拍照向导分为两种类型，一种是主动拍照向导，另一种是被动拍照向导。在主动拍照向导的情况中，主操作员不断对被拍照对象进行动作分析，从而为该对象提供动作指导。另一方面，在被动拍照向导的情况中，主操作员并不针对被拍照对象所处的位置进行分析，对于被拍照对象只提供单方面的动作指导。

接下来，将描述眼部图像的定义和种类。眼部图像是一幅数字图像，例如是一幅拍照的眼部，其必须包括用于虹膜识别所需的虹膜部位的部分或全部图像。就虹膜识别而言眼部图像所必不可少的因素，将连同源于虹膜识别观点的图像质量评估和质量等级进行详细描述。

接下来，将描述相机的两种模式，即预拍照模式和主拍照模式。除睡眠模式外，相机获取眼部图像时的模式有预拍照模式和主拍照模式。在预拍照模式和主拍照模式这两种模式中，被拍照对象由相机捕获，捕获图像存储在缓存中，主操作员通过将存储在缓存中的图像与根据虹膜识别观点中的评估项预设并存储的参考质量等级进行比较，来评估图像质量。预拍照模式是进入主拍照模式前的预备模式，主拍照模式是用于最终获取眼部图像的模式。为了从预拍照模式转换为主拍照模式，需要获取到用于虹膜识别的图像，该图像的质量需要高于存储器中存储的预设参考质量等级(中间等级)。在下面，将描述每种模式。

根据本发明优选实施例的预拍照模式如下。被拍照者按下具备相机的装置的一个按钮，从而立即指示该装置将要拍照，因此相机可以进入到预拍照模式，或者，相机的探测器自动探测到有被拍照对象进入，因此由睡眠模式转换为预拍照模式。

在预拍照模式中，按照下述方式存储图像并评估其质量。从相机进入预拍照模式的时刻开始，相机连续捕获图像并将捕获的图像存储在缓存中。对于缓存中存储的每幅图像，由相机的主操作员根据虹膜识别的合适条件来评估图像质量。预拍照模式下捕获的图像并不用于作为虹膜识别的候选图像，而用于判断是否进入到主拍照模式。因此，可以将缓存中存储的图像设置为如果其质量已经由主操作员完全评估，则在预定时间之后或者预定拍照次数之后从缓存中删除。

在预拍照模式中，被拍照者位置调整的过程如下。为了从预拍照模式转换到主拍照模式，被拍照者需要以适当的速度移动，且位于合适的位置范围内，以便满足适宜的拍照条件。被拍照者能够满足上述适宜的拍照条件的适当的移动速度和合适的位置范围，是由镜头、相机和主操作员的上述描述规格决定的。特别的，适当的移动速度是基于相机捕获和存储图像时的速度、主操作员处理图像时的速度等决定的。合适的位置范围是通过镜头的景深、视角等决定的。在预拍照模式转换为主拍照模式之前，被拍照者(a)在没有任何关于他/她满足合适拍照条件的适当的移动速度和位置范围的信息的情况下，通过反复试验来向前、向后、向左和向右移动，(b)在关于合适的拍照条件的信息的基础上移动，和(c)基于拍照向导的持续帮助移动。方法(a)在进入主拍照模式时要花费大量的时间，由此给被拍照者带来不便，因此，方法(b)和(c)可以用来实现预拍照模式向主拍照模式的转换。在方法(b)的情况中，多使用被动拍照向导，并将被动拍照向导配置为在预拍照模式期间，一次或连续的告知被拍照者适宜的拍照条件。在方法(c)的情况中，在分析预拍照模式期间捕获图像的基础上，抓取被拍照者的当前移动速度和位置，因此，关于移动速度和位置的信息，或，关于被拍照者需要移动的方向和速度的信息，被转达给被拍照者。就上述三种方法(a)，(b)和(c)而言，如果在拍照向导中额外提供一面镜子和/或LCD或类似的显示屏，以使被拍照者可以观察他们自己，因此，他们可以通过显示方式来调整他们自身的运动，从而可以更加快速和容易的获取到高质量图像。

接下来，将描述结束预拍照模式以及从预拍照模式转换为主拍照模式的过程。当预拍照模式下捕获并存储在缓存中的图像质量等于或高于源于虹膜识别观点的中间质量等级时，从预拍照模式转换为主拍照模式。源于虹膜识别观点的图像的中间质量等级由主操作员通过与存储器中存储的预设参考质量等级进行比较来决定。这时，相机使拍照向导发出一个信号，用以告知被拍照者主拍照模式开始，并开始正式拍照。这样的信号表明此刻相机和被拍照者之间的位置关系非常适于开始正式拍照。

由拍照向导产生的信号种类取决于实现拍照向导的单元的种类。如果拍照向导的信号发射器是通过产生嘟嘟声的寻呼机实现的，则很快产生一次嘟嘟声由此告知主拍照模式开始。或者，如果拍照向导的信号发射器是通过LED指示器实现的，则指示器闪烁若干次由此告知主拍照模式开始。

接下来，将描述主拍照模式。当被拍照者的位置非常适合于开始正式拍照，从而转为主拍照模式之后，从主拍照模式开始，被拍照者向前或向后缓慢移动，以使相机拍照多幅眼部图像，或者，相机镜头自动向前或向后移动从而拍照多幅眼部图像，同时被拍照者保持不动。前者适合于固定的相机，后者适合于安装有能使镜头向前和向后移动的传动装置的相机。采用这些方法，主拍照模式下捕获的全部或部分图像被存储到缓存中，个别存储图像用于作为选择最终图像时的候选图像。主拍照模式按下述方式结束。在主拍照模式结束时必须获取到预定数量的图像。有多种可能的条件用于结束主拍照模式，但是在本优选实施例中只提供三种结束条件。第一种条件与主拍照模式的时间间隔有关。时间间隔可以基于主操作员根据拍照环境作出的决定进行手动预设或自动调整。例如，如果时间间隔为5秒，主拍照模式则在开始后5秒结束。第二种条件与主拍照模式下捕获的图像数量有关。图像数量可以基于主操作员根据拍照环境作出的决定进行手动预设或自动调整。例如，如果图像数量为100，则从主拍照模式开始起捕获到100幅图像时主拍照模式结束。第三种条件与主拍照模式下捕获的图像中满足特定质量条件的图像数量有关。

为了告知被拍照者主拍照模式已经结束，由拍照向导控制发送一个信号给被拍照者。与预拍照模式转换为主拍照模式时的情况一样，该信号由声音、话音、振动和LED闪烁中的一种或两种或更多种相结合的方式实现。

接下来，将描述产生候选组以及选择最终图像的过程。关于主拍照模式下存储在缓存中的图像，用于选择最终图像的候选组是根据预设的候选选择条件设置的。将使用下面的其中一种方法作为设置候选组的方法。

(a)选择所有存储在缓存中的图像的方法；

(b)从缓存中存储的图像中，选择一幅或多幅满足特定质量的图像的方法。

从根据上述关于虹膜识别观点的图像质量设置的候选组中选择单独的一幅或多幅图像作为最终图像。在使用方法(b)的情况中，候选组可能为空。在这种情况下，再次确定存储图像的质量是否高于中间质量等级，并返回预拍照模式或主拍照模式重新开始。

下面，将根据虹膜识别的观点详细描述图像的质量评估和质量等级。质量评估方法大致分为完全参照方法和非参照方法。在完全参照方法的情况中，设置一幅认为具备理想质量的参照图像，当评估测试图像的质量时，则将参照图像与测试图像进行比较，以便实现质量评估。另一方面，在非参照方法的情况中，评估图像质量时不需要参照图像。由于本发明不管采用上述哪种方法来评估眼部图像质量，在本质上都没有区别，因此，在本优选实施例中将只描述非参照方法作为评估眼部图像质量的方法。

根据虹膜识别观点，眼部图像的质量可以分为三种类型，(A)关系到眼部图像是否有效的质量，(B)全局的适用于常规图像的质量，(C)特别适用于眼部图像的质量。评估第一种类型的质量的原因在于，捕获的图像必须大体上包含真实的人眼的图像。作为相关的评估项，有(A1)眼部捕获度，(A2)真实眼部等。评估第二种类型的质量的原因在于，当确定捕获图像作为眼部图像时，图像必须清晰，以便从拍照的虹膜中获取更多的信息。作为相关的评估项，有(B1)分辨率，(B2)对比率，(B3)噪声等级等。评估第三种类型的质量的原因在于，虹膜部位必须精确展现，尽管人的真实眼部被清晰拍照。作为相关的评估项，有(C1)被拍照者凝视镜头时的脸部角度，(C2)在眼睛中人的位置，(C3)因反射的光线、眼睑等导致的虹膜的曝光度，(C4)虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率，(C5)虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率，(C6)虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级等。除此之外，可能还有不同的评估项，前面提到的评估项纯粹是优选的。

关于各项，评估结果可以被量化，质量等级在评估结果的基础上提供给眼部图像。当眼部图像的等级被划分为四种等级，即：差，中，好和很好时，“差”等级是最低等级，满足获取有效眼部图像的最低参照；“中”等级是足以用于虹膜识别的等级；“好”等级是非常适合用于虹膜识别的等级；最后一个“很好”等级是可能的最佳眼部图像等级。划分质量等级的参照可能根据拍照环境而不同，由于拍照环境取决于指定相机镜头的光学性能、相机的图像处理性能和环境光等因素。为使等级分类成为可能，可以为每幅捕获图像指定数值形式的常规质量等级。下面是一个常规质量等级(＝T)的例子，其通过上述十一项来展现。

如果眼部捕获度用数值表示为A1，其权重为w1；真实眼部用数值表示为A2，其权重为w2；图像分辨率用数值表示为B1，其权重为w3；对比率用数值表示为B2，其权重为w4；噪声等级用数值表示为B3，其权重为w5；被拍照者凝视镜头时的脸部角度用数值表示为C1，其权重为w6；在眼睛中人的位置用数值表示为C2，其权重为w7；因反射的光线、眼睑等导致的眼部虹膜的曝光度用数值表示为C3，其权重为w8；虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率用数值表示为C4，其权重为w9；虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率用数值表示为C5，其权重为w10；虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级用数值表示为C6，其权重为w11，图像的常规质量等级T是以下各值的总和：用A1乘以w1获得的值；用A2乘以w2获得的值；用B1乘以w3获得的值；用B2乘以w4获得的值；用B3乘以w5获得的值；用C1乘以w6获得的值；用C2乘以w7获得的值；用C3乘以w8获得的值；用C4乘以w9获得的值；用C5乘以w10获得的值；用C6乘以w11获得的值。这就是下述表达式(1)。

T＝w1*A1+w2*A2+w3*B1+w4*B2+w5*B3+w6*C1+w7*C2+w8*C3+w9*C4+w10*C5+w11*C6……………………(1)

更确切的说，常规质量等级是通过将每个质量项的评估值乘以权重值而不是负值，然后对结果求和得到的。如果确定出捕获图像不是眼部图像，则可以将常规质量等级设为零。因此，如果捕获图像不满足有效眼部图像的条件，则上述所有的权重w1，w2，…，w11全部设置为零(这就是有条件的权重)。为了相互比较图像质量，将常规质量等级T标准化到[0，1]区间内。简言之，每项的评估值的范围必须在区间[0，1]内，且权重w1+w2+…+w11的总和必须等于1。在质量等级基于常规质量等级T进行分类的情况中，如果T＝0，则说明不是眼部图像从而不属于任何等级。如果T大于0，则质量等级高于“差”等级。在通过实验发现L1，L2和L3满足0＜L1＜L2＜L3＜1的情况中，如果T小于L1，则确定为“差”等级。如果T在L1和L2之间，则确定为“中”等级。如果T在L2和L3之间，则确定为“好”等级。如果T大于L3，则确定为“很好”等级。上面提到的从预拍照模式转换到主拍照模式的过程在常规质量等级T大于L1时即执行。这样的参考质量等级还可以通过考虑相机性能和操作员的处理速度等因素来确定。各自的权重可以通过考虑对于虹膜识别的作用来确定。简言之，这些可以制成下述表格(参见表1)。表1显示了获取常规质量等级从而进入主拍照模式时的评估项和条件。

上述图像的常规质量等级T可以在从表1的质量评估项中选择一个或两个以上并像表达式1那样数值表示所选的一个或多个评估项进行评估得到的值的基础上获取。

表1

产业适用性

本发明可以提供一种获取用于虹膜识别的高质量眼部图像的装置和方法，包括：将用于获取高质量眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式下的相机获取一幅或多幅眼部图像；基于相机获取的一幅或多幅眼部图像评估图像质量，将评估的质量等级与存储在存储器中的预设参考质量等级进行比较，如果满足参考质量等级则从预拍照模式转换为主拍照模式；在主拍照模式下捕获多幅眼部图像，设置眼部图像候选组；如果设置好候选组则从候选组中选择最终图像。

Claims (18)

1.一种利用相机、镜头、主操作员、缓存和拍照向导获取高质量眼部图像的方法，包括：

将用于获取眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式下的相机获取一幅或多幅眼部图像，并将眼部图像存储在缓存中；

设置并存储用于结束主拍照模式的参照；

基于通过预拍照模式下的相机获取且存储在缓存中的一幅或多幅图像，评估眼部图像质量，将评估的眼部图像质量与存储在存储器中的预设参考质量条件进行比较，如果参考质量条件满足，则从预拍照模式转换为主拍照模式；

通过主拍照模式下的相机捕获多幅眼部图像，并将多幅眼部图像存储在缓存中；

基于用于结束主拍照模式的参照来结束主拍照模式；

从主拍照模式下存储的图像中选择最终眼部图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从主拍照模式下存储在缓存中的图像中选择最终眼部图像包括：在存储的图像中设置满足存储的预设参考质量条件的眼部图像候选组，从眼部图像候选组中选择最终眼部图像，并且，如果没有设置出眼部图像候选组，则返回主拍照模式或预拍照模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置的用于结束主拍照模式的参照包括：主拍照模式的时间间隔，主拍照模式期间要捕获的图像数量，满足预先设置并存储的参考质量条件的图像数量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，要被评估用以确定图像质量等级的质量包括：关系到眼部图像是否有效的质量，全局的适用于常规图像的质量，特别适用于眼部图像的质量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，关系到眼部图像是否有效的质量包括眼部捕获度和/或真实眼部；全局的适用于常规图像的质量包括从分辨率、对比率和噪声等级中选择的至少一项；特别适用于眼部图像的质量包括从被拍照对象凝视镜头时的脸部角度、在眼睛中人的位置、眼部虹膜的曝光度、虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率、虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率和虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级中选择的至少一项。

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，通过主拍照模式下的相机捕获多幅眼部图像，并将多幅眼部图像存储在缓存中包括：当进入主拍照模式时，由拍照向导发出用于被拍照对象的运动的指示，或者，通过向前和向后移动相机镜头来捕获多幅图像，同时被拍照对象保持静止。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为进入主拍照模式而确定眼部图像的质量等级包括：获取反映数值形式的各个质量评估项的常规质量等级，将数字值与预先设置并存储的参考质量条件进行比较。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，常规质量等级是通过用数值表示各个质量评估项获得的，如果眼部捕获度用数值表示为A1，且权重为w1；真实眼部用数值表示为A2，且权重为w2；图像分辨率用数值表示为B1，且权重为w3；对比率用数值表示为B2，且权重为w4；噪声等级用数值表示为B3，且权重为w5；被拍照对象凝视镜头时的脸部角度用数值表示为C1，且权重为w6；在眼睛中人的位置用数值表示为C2，且权重为w7；由于反射光、眼睑等导致的眼部虹膜曝光度用数值表示为C3，且权重为w8；虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率用数值表示为C4，且权重为w9；虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率用数值表示为C5，且权重为w10；虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级用数值表示为C6，且权重为w11，常规质量等级通过对以下各值求和进行评估：用A1乘以w1获得的值；用A2乘以w2获得的值；用B1乘以w3获得的值；用B2乘以w4获得的值；用B3乘以w5获得的值；用C1乘以w6获得的值；用C2乘以w7获得的值；用C3乘以w8获得的值；用C4乘以w9获得的值；用C5乘以w10获得的值；用C6乘以w11获得的值，或者，常规质量等级通过在质量评估项中选择一项或两项以上并采用相同方式求和进行评估，

{T＝w1*A1+w2*A2+w3*B1+w4*B2+w5*B3+w6*C1+w7*C2+w8*C3+w9*C4+w10*C5+w11*C6}。

9.一种利用相机、镜头、主操作员、缓存和拍照向导获取高质量眼部图像的装置，包括：

将用于获取眼部图像的相机模式分为预拍照模式和主拍照模式，通过预拍照模式下的相机获取一幅或多幅眼部图像，并将眼部图像存储在缓存中的单元；

设置并存储用于结束主拍照模式的参照的单元；

基于通过预拍照模式下的相机获取且存储在缓存中的一幅或多幅图像，评估眼部图像质量，将评估的眼部图像质量与存储在存储器中的预设参考质量条件进行比较，如果参考质量条件满足，则从预拍照模式转换为主拍照模式的单元；

通过主拍照模式下的相机捕获多幅眼部图像，并将多幅眼部图像存储在缓存中的单元；

基于用于结束主拍照模式的参照来结束主拍照模式的单元；

从主拍照模式下存储的图像中选择最终眼部图像的单元。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，从主拍照模式下存储在缓存中的图像中选择最终眼部图像的单元包括：在存储的图像中设置满足存储的预设参考质量条件的眼部图像候选组，从眼部图像候选组中选择最终眼部图像，并且，如果没有设置出眼部图像候选组，则返回主拍照模式或预拍照模式的单元。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，设置的用于结束主拍照模式的参照包括：主拍照模式的时间间隔，主拍照模式期间要捕获的图像数量，满足预先设置并存储的参考质量条件的图像数量。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，要被评估用以确定图像质量等级的质量包括：关系到眼部图像是否有效的质量，全局的适用于常规图像的质量，特别适用于眼部图像的质量。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，关系到眼部图像是否有效的质量包括眼部捕获度和/或真实眼部；全局的适用于常规图像的质量包括从分辨率、对比率和噪声等级中选择的至少一项；特别适用于眼部图像的质量包括从被拍照对象凝视镜头时的脸部角度、在眼睛中人的位置、虹膜的曝光度、虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率、虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率和虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级中选择的至少一项。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，常规质量等级是通过用数值表示各个质量评估项获得的，如果眼部捕获度用数值表示为A1，且权重为w1；真实眼部用数值表示为A2，且权重为w2；图像分辨率用数值表示为B1，且权重为w3；对比率用数值表示为B2，且权重为w4；噪声等级用数值表示为B3，且权重为w5；被拍照对象凝视镜头时的脸部角度用数值表示为C1，且权重为w6；在眼睛中人的位置用数值表示为C2，且权重为w7；由于反射光、眼睑等导致的眼部虹膜曝光度用数值表示为C3，且权重为w8；虹膜轮廓或虹膜内部附近的分辨率用数值表示为C4，且权重为w9；虹膜轮廓或虹膜内部附近的对比率用数值表示为C5，且权重为w10；虹膜轮廓或虹膜内部附近的噪声等级用数值表示为C6，且权重为w11，常规质量等级通过对以下各值求和进行评估：用A1乘以w1获得的值；用A2乘以w2获得的值；用B1乘以w3获得的值；用B2乘以w4获得的值；用B3乘以w5获得的值；用C1乘以w6获得的值；用C2乘以w7获得的值；用C3乘以w8获得的值；用C4乘以w9获得的值；用C5乘以w10获得的值；用C6乘以w11获得的值，或者，常规质量等级通过在质量评估项中选择一项或两项以上并采用相同方式求和进行评估，

{T＝w1*A1+w2*A2+w3*B1+w4*B2+w5*B3+w6*C1+w7*C2+w8*C3+w9*C4+w10*C5+w11*C6}。

15.根据权利要求9至14任一所述的装置，其特征在于，拍照向导包括信号发射器，用以向被拍照对象发送模式转换信号，或者，发送用于拍照的动作指示的信号。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，信号发射器被配置为从听觉信号、视觉信号和振动中选择并产生至少一种信号的形式。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，进一步包括：镜子和/或液晶显示屏，使得被拍照对象被相机捕获时可以观看自身的图像，以便被拍照对象可快速移动到能够获取到满意的眼部图像的位置。

18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，当进入主拍照模式时，通过向前和向后移动相机镜头来捕获多幅图像，同时被拍照对象保持静止。

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