CN102799878A

CN102799878A - 虹膜人脸融合采集装置

Info

Publication number: CN102799878A
Application number: CN2012102359113A
Authority: CN
Inventors: 姚鹏; 方益平
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN102799878B

Abstract

本发明关于一种虹膜人脸融合采集装置，该装置包括：采集单元，包括一光学镜头和一高分辨率图像采集芯片，用于采集具有双眼虹膜图像的脸部图像，该图像可以用于人脸识别和双眼虹膜识别；照明单元，为采用近红外光照明的设备，用于向采集单元照明；反馈单元，包括显示装置，用于反馈采集单元采集到的脸部图像信息；所述装置还包括一测距单元以及所述反馈单元包括语音设备，所述测距单元用于测量用户和该光学镜头距离，并将测量结果传送给反馈单元的语音设备，所述语音设备用于根据测距单元的测量结果，提示用户调整位置。

Description

虹膜人脸融合采集装置

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域和生物特征识别技术，尤其指一种基于高分辨率图像采集芯片的虹膜人脸融合采集装置。

背景技术

多特征融合的识别是目前生物特征识别领域的发展趋势，人脸识别和虹膜识别是近年来非常热门的生物特征识别技术，为了大大提高识别率，许多研究者都在探讨将人脸识别和虹膜识别进行融合的可能性。

人脸识别就是脸部图像的采集，采用普通的摄像头就可以实现，将采集到的脸部图像，通过计算机提取面部特征，并与数据库中的特征进行逐一比较，从而确定待识别人的身份。

虹膜识别是利用人眼图像中的虹膜区域的特征（环状物、皱纹、斑点、冠状物）形成的特征来完成识别，是人脸识别中最安全、最精确的识别方法之一。

虹膜识别技术的难点是虹膜图像的获取。由于虹膜具有的一些特殊性质：面积小（平均直径10mm），一般摄像方法无法拍摄出可以用来识别的虹膜图像，所以通常采用放大倍率较大的镜头，视场角很小，眼睛的对准较为困难，用户的友好性也比较差。此外不同人种颜色差异大，西方人的虹膜颜色比较浅，可用可见光照明，而东方人的虹膜颜色较深，必须采用红外光照明才能得到清晰的图像。

现有的虹膜采集装置采用多个低分辨率的图像采集芯片，能够同时采集到双眼虹膜，但是由于仍需要较大放大倍率的镜头，所以每个图像采集芯片只能采集到一只眼睛周围很小范围的图像，采集不到脸部图像，无法同时实现人脸识别的功能，同时，通过这种采集方式，视场角和景深都相对较小，使得用户需要前后上下左右，比较精确的调整自己眼睛的位置，对用户的限制较多，采集友好性需要提高。

发明内容

本发明的实施例提供一种虹膜人脸融合采集装置，同时采集虹膜及人脸图像，便于用户位置的调整，以及虹膜图像的采集。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了以下的技术方案：

一种虹膜人脸融合采集装置，包括：

采集单元，包括一光学镜头，和一分辨率大于2500*2000像素的高分辨率图像采集芯片，用于采集具有双眼虹膜图像的脸部图像；

照明单元，为采用近红外光照明的设备，用于向采集单元照明；

反馈单元，包括显示装置，用于反馈采集单元采集到的脸部图像信息；

进一步地，还包括一测距单元以及所述反馈单元包括语音设备，所述测距单元用于测量用户和该光学镜头距离，并将测量结果传送给反馈单元的语音设备，所述语音设备用于根据测距单元的测量结果，提示用户调整位置。可选地，所述测距单元采用红外测距，超声波测距，激光测距或采用软件根据采集图像的特征变化估算用户与该光学镜头间的距离。

可选地，所述光学镜头为变焦镜头。

可选地，所述采集单元还包括一近红外滤波片，用于滤除可见光。

进一步地，还包括一照明控制单元，用于实时接收来自采集单元的信息，并根据该信息调整照明单元的光强。

进一步地，还包括虹膜图像获取单元，用于从脸部图像上获取双眼虹膜图像。

进一步地，还包括一柜体，所述柜体为一个双层的俯视平台，所述显示装置安装于柜体的上部平台上，所述采集单元安装于柜体的下部平台上，所述照明单元安装于采集单元周围；所述显示装置的表面与所述光学镜头的表面基本平行，所述显示装置、照明单元及光学镜头三者的光轴相交于显示装置前方35cm-45cm处。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例的虹膜人脸融合采集装置，通过采用高分辨率的图像采集芯片，能够采集到具有双眼虹膜图像的脸部图像，该脸部图像可以用于人脸识别和双眼虹膜识别；该脸部图像通过反馈单元的显示装置显示出来，用户可以通过调整显示出的人脸图像来进行位置的调整，而不是通过调整眼睛的位置进行位置的调整；该装置的采集友好性高，将人脸与虹膜采集融合，可以进一步提高后续识别系统的识别准确率。

附图说明

图1为本发明实施例的虹膜人脸融合采集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的虹膜人脸融合采集装置的侧面示意图；

图3为本发明实施例的显示装置显示用户图像的示意图；

图4为本发明实施例的虹膜图像获取单元的示意图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

正如背景技术的描述，为了克服现有技术中的缺点，本发明提出了一种虹膜人脸融合采集装置，包括：

照明单元，为采用波段在750nm~940nm之间的近红外光照明的设备，用于向采集单元照明；

采集单元采集用户图像，照明单元为其提供照明，采集单元将采集到的图像信息实时传送给反馈单元，反馈单元将采集到的图像在显示装置上显示出来，用户可以根据此图像调整自己的位置，最终采集到的具有双眼虹膜图像的脸部图像可以用于人脸识别及双眼虹膜识别。

本发明中，由于采用了高分辨率的图像采集芯片，采集到的脸部图像具有很高的分辨率和清晰度，可以进行高精度的人脸识别，其中的双眼虹膜图像也具有足够的清晰的虹膜纹理细节，能够用于进行虹膜识别。将人脸识别和虹膜识别进行融合，进一步提高了后续识别系统的识别准确率；

本发明中，采集到的具有双眼虹膜图像的脸部图像可以为包含双眼虹膜图像在内的全部脸部图像或部分脸部图像。本发明由于采用了高分辨率的图像采集芯片，这样在其前面的镜头可以使用放大倍率稍小的镜头，使视场角相对较大，能采集到全部脸部图像，有利于后续识别系统识别更多的脸部特征，同时反馈单元的显示装置能显示出全部脸部图像，有利于用户位置的调整。并且由于镜头放大倍率较小，因此焦距较小，景深相对较大，用户在镜头前的移动范围更大，也更有利于用户对准，提升了用户友好性；当然也可以根据需要选择放大倍率较大的镜头；

本发明中，反馈单元是直接将采集单元采集到的具有双眼虹膜图像的脸部图像显示在显示装置上，达到了一种“所见即所得”的效果，非常有利于用户对准和采集工作，用户友好性很高；

本发明中，采集单元只使用了一个光学镜头和一个高分辨率的图像采集芯片，使整个采集装置的硬件或者软件都比较简单，也比较经济。

优选的，在本发明的实施例中还可以进一步包括一测距单元，所述反馈单元进一步包括语音设备，所述测距单元用于测量用户和该光学镜头距离，并将测量结果传送给反馈单元的语音设备，所述语音设备用于根据测距单元的测量结果，提示用户调整位置，更高效的完成采集工作。

在本发明的实施例中，所述测距单元可以采用红外测距，超声波测距，激光测距或采用根据软件采集图像的特征变化估算用户与该光学镜头间的距离或其他任意合适的方式。

优选的，在本发明的实施例中，所述光学镜头可以采用变焦镜头，能进一步扩大视场角，提高景深，扩大用户可移动范围，进一步提升用户友好性。

优选的，在本发明的实施例中，所述采集单元还可以包括一位于光学镜头前的近红外滤波片，用于滤除可见光，保留近红外光，去除掉外界环境中的可见光对成像的干扰，方便采集工作。

可选的，在本发明的实施例中，所述反馈装置中包括的显示装置可以为LCD、CRT等显示设备，当然反馈装置还可以包括其他用于提示用户的装置，例如语音提示或指示灯设备等；

优选的，在本发明的实施例中还可以进一步包括一照明控制单元，用于实时接收来自采集单元的信息，并根据该信息调整照明单元的光强，从而更有效的完成采集工作。

优选的，在本发明的实施例中还可以进一步包括一虹膜图像获取单元，用于从脸部图像上获取双眼虹膜图像，参见图4，从脸部图像11上分割出双眼虹膜图像12，以用于虹膜识别。

以上对本发明的技术方案、实施例及有益效果进行了详细的描述，为了更好地理解本发明，以下将结合附图1-3，对本发明更具体的实施例进行描述：

该实施例中，所述虹膜人脸融合采集装置包括一柜体，该柜体为一个双层的俯视平台，上部平台和下部平台基本平行，所述显示装置3和语音设备5安装于柜体的上部平台上；所述采集单元1安装于柜体的下部平台上，所述照明单元2安装于采集单元1周围，所述测距单元4位于采集单元1的下方。这种双层俯视平台使本发明适合于不同身高的用户，较高的用户只要稍微弯下腰或低下头，就能采集到图像并看到显示装置3的屏幕，便于图像采集。

该实施例的侧面如图2所示，所述显示装置3的表面与所述光学镜头6的表面基本平行，所述显示装置3、照明单元2及光学镜头6三者的光轴相交于显示装置3前方35-45cm处，这样设置，当采集单元1采集图像时，照明单元2的光源正好照到人脸，并且让使用者能在人眼很舒适的距离（35cm-45cm）和角度看到显示装置3的屏幕。

对于此实施例的装置的具体工作流程如下：

首先通过测距单元4判断前方是否有人，如果没有，采集装置不工作。如果判断前方有人，采集装置开始工作，根据测距结果判断用户的前后位置是否合适，如果不合适则通过语音设备5提示用户前后移动。如果用户距离合适，照明单元2发出近红外光，同时采集单元1开始采集图像。

采集装置将采集到的图像在显示装置3上直接实时反馈出来，如图3所示，用户在使用时，正视显示装置3，可以观察到自己的两只眼睛和脸部，据此调整自己上下左右前后的位置，使得自己的脸部和双眼能比较完整的出现在屏幕中间，最终采集到清晰的人脸和虹膜图像。

此实施例的虹膜人脸融合采集装置，采集效果，对准效果和易用性前进了一大步：1.能采集到具有双眼虹膜图像的脸部图像，该图像可以用于人脸识别和双眼虹膜识别。2.因为采用了高分辨率的图像采集芯片，所以在它前面可以采用放大倍率稍小的镜头或变焦镜头，从而使视场角和景深相对较大，用户可移动范围更大，也更有利于用户对准，进一步提升了用户的友好性。3.双层俯视平台和具体结构细节的应用，使用户能非常舒适的使用这一采集装置，提高了用户友好度。4.采集单元只使用了一个光学镜头和一个高分辨率的图像采集芯片，使整个采集装置的硬件或者软件都比较简单，也比较经济。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围。

Claims

1.一种虹膜人脸融合采集装置，其特征在于包括：

反馈单元，包括显示装置，用于反馈采集单元采集到的脸部图像信息。

2.根据权利要求1所述的人脸融合采集装置，其特征在于：所述装置还包括一测距单元以及所述反馈单元包括语音设备，所述测距单元用于测量用户和该光学镜头距离，并将测量结果传送给反馈单元的语音设备，所述语音设备用于根据测距单元的测量结果，提示用户调整位置。

3.根据权利要求2所述的人脸融合采集装置，其特征在于：所述测距单元采用红外测距、超声波测距、激光测距或采用软件根据采集图像的特征变化估算用户与该光学镜头间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种虹膜人脸融合采集装置，其特征在于：所述光学镜头为变焦镜头。

5.根据权利要求1所述的人脸融合采集装置，其特征在于：所述采集单元内还包括一近红外滤波片，用于滤除可见光。

6.根据权利要求1所述的人脸融合采集装置，其特征在于：还包括一照明控制单元，用于实时接收自采集单元的信息，并根据该信息调整照明单元的光强。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的人脸融合采集装置，其特征在于：还包括虹膜图像获取单元，用于从脸部图像上获取双眼虹膜图像。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的人脸融合采集装置，其特征在于：还包括一柜体，所述柜体为一个双层俯视平台，所述显示装置安装于柜体的上部平台上，所述采集单元安装于柜体的下部平台上，所述照明单元安装于采集单元周围。

9.根据权利要求8所述的人脸融合采集装置，其特征在于：所述显示装置的表面与所述光学镜头的表面基本平行，所述显示装置、照明单元及光学镜头三者的光轴相交于显示装置前方35cm-45cm处。