CN103530617B - 虹膜对准与采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种虹膜对准与采集装置，包括平凸镜、光源和虹膜采集部；平凸镜与虹膜采集部位于同一中心轴；光源设置在平凸镜的周围，将光线汇聚到虹膜采集位置。本发明引入平凸镜进行虹膜对准，采用定焦镜头进行虹膜采集，成本低廉，结构简单，可以做的小巧轻便。

Description

虹膜对准与采集装置

技术领域

本发明涉及一种光学成像装置，尤其涉及一种虹膜对准与采集装置。

背景技术

虹膜识别技术是一种生物特征识别技术，相对指纹识别和人脸识别具有更高的准确率和稳定性。虹膜识别的步骤一般包括虹膜图像采集、图像预处理、虹膜定位、活体检测、特征提取和特征匹配等步骤。其中虹膜图像采集是重要环节，很大程度上影响识别率。

虹膜识别需要采集到清晰的虹膜图像。目前已有的虹膜采集装置分为可变焦距采集装置和固定焦距采集装置。对于可变焦距采集装置通常具有变焦光学系统，配合电机改变焦距。装置通过图像清晰度评估等专门算法，判断是否已经对焦，然后控制变焦系统，使摄像系统精确聚焦到用户虹膜上，从而采集到清晰的虹膜图像。如中国发明专利CN200710121106.7公开了一种利用电机驱动变焦镜头组来得到最清晰的虹膜图像的方法，其优点是人机友好性较高，但它设计和制造成本较高，变焦速度慢，很难满足实时性要求，同时它结构复杂，体积较大，需要固定在墙体。

对于固定焦距采集装置，通常是用户需要根据测距装置反馈信息提示前后移动头部，以到达合适位置来采集到清晰虹膜图像。如中国实用新型专利CN200320122291.9，公开了一种用测距模块测量用户与采集镜头间的距离，通过语音提示或光电提示，允许用户在一定距离内移动以达到最佳采集位置，优点是结构相对简单，缺点是需要测距模块和反馈系统，导致系统不能做的小巧轻便，通常也需要固定到墙体。对于不需要反馈系统的固定焦距采集装置，需要多个定焦镜头采集多幅虹膜图像，再从采集结果中选取清晰的虹膜图像。如中国发明专利CN200610113410.2，公开了一种利用多个不同焦距的定焦采集镜头采集多幅虹膜图像，再利用测距模块或是图像评价方法来选取清晰的虹膜图像，优点是扩大了景深，缺点是需要利用分光镜分光，在不同方位安装多个采集镜头，装置结构复杂。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种利用用户自反馈主动配合的虹膜对准与采集装置。

发明内容：一种虹膜对准与采集装置，包括平凸镜、光源和虹膜采集部；平凸镜与虹膜采集部位于同一中心轴；光源设置在平凸镜周围，将光线汇聚到虹膜采集位置。所述平凸镜平面区域的中部及整个凸面区域镀有可透射红外光、反射可见光的介质膜层。使用户在镜中看到自己眼睛的镜像，并以此调整角度和距离，找到虹膜最佳采集位置，并且使眼睛的镜像位于平面的正中间。所述虹膜采集部包括定焦透镜组和图像传感器，定焦透镜组设置在图像传感器的前面。为增加对红外光的透射率，所述定焦透镜组的镜头表面镀有红外增透膜层。

工作原理：待识别虹膜置于由光源发出的红外光线汇聚处，经照射，反射光进入平凸镜，用户通过观察平凸镜中眼睛的镜像主动进行位置调整；调整到适当位置上的虹膜由定焦透镜、图像传感器进行成像采集。

有益效果：本发明引入平凸镜进行虹膜对准，无需测距模块或是反馈系统，结构简单；采用汇聚光线的光源，用户仅需在光线汇聚位置上观察平凸镜中眼睛的镜像主动进行位置调整，使用方便、快捷；且汇聚的照明光点落在人眼瞳孔处，丝毫不影响虹膜图像，从而保持了完整的虹膜信息，有利于虹膜诊断和识别，光源的环型排列（可以是封闭的圆环、半圆环），也使得照明光线更均匀柔和、无阴影，使用更舒适。采用定焦镜头进行虹膜采集，对虹膜成像不需要变焦光学系统，也不需要多个不同焦距的定焦镜头，仅需要一个定焦镜头，成本低廉、小巧轻便。

附图说明

图1为本发明中平凸镜的主视图；

图2为本发明中平凸镜的侧视图；

图3为本发明第一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明第二种实施方式的结构示意图。

11—待识别虹膜；1—平凸镜；2—光源；3—定焦透镜组；4—图像传感器；

101—平凸镜平面区域的中部；102—平凸镜的凸面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明。

虹膜对准与采集装置，包括具有虹膜对准功能的平凸镜1、用于对虹膜照明的光源2、定焦透镜组3、图像传感器4；平凸镜1的中心轴与定焦透镜组3、图像传感器4的中心轴在同一直线上；光源2设置在平凸镜1的周围，将光线汇聚到虹膜采集位置。

图1、2分别为本发明中平凸镜1的主视图和侧视图。如图1、2所示，平凸镜1平面区域的中部101和凸面102的整面镀有多层介质膜，可以透射红外光，反射可见光。平面区域的中部101可以反射可见光，使用户在镜中看到自己眼睛的镜像，并以此调整角度，使眼睛的镜像位于平面区域的中部101的正中间。凸面102可以反射可见光，使用户在镜中看到眼睛周围的轮廓，以调整装置与用户的距离使成像装置采集到清晰的虹膜图像。同时，反射可见光可以消除外部环境可见杂光对后面成像单元的影响。

平凸镜1的凸面102镀有多层介质膜，反射可见光，构成了凹反射镜。由凹反射镜的成像特点可知，当待识别虹膜11距离平凸镜1的距离小于凹反射镜焦距时，成正立虚像，用户能在平面区域的中部101（当最佳采集距离在125mm时，平面中间区域的半径为6.5～7mm）看清眼睛周围正立轮廓；当待识别虹膜距离平凸镜1等于凹反射镜镜焦距时，成像在无穷远，用户在平面区域的中部101看不清眼睛周围轮廓；当待识别虹膜11距离平凸镜1的距离大于凹反射镜焦距时，用户在平面区域的中部101能看清眼睛周围倒立轮廓。由平凸镜1的成像特点，配合所述的定焦透镜组3的光学设计，设计最佳采集距离为用户看不清眼睛周围轮廓的距离。用户通过镜像反馈主动配合来调整到此距离的位置附近，从而采集到清晰的虹膜图像。

定焦透镜组3与平凸镜1构成消像差系统，用于将虹膜成像到所述的图像传感器4上。定焦透镜组3的镜头表面镀红外增透膜以增加对红外光的透射率。

如图3所示，为本发明虹膜对准与采集装置第一种实施方式。在本实施方式中，光源2设置在平凸镜1的后面，光源2由多个相互平行的红外光LED环形排列构成，垂直安装在电路板上，红外光LED的主光轴与平凸镜1、定焦透镜组3的中心轴平行，使得红外光LED发出的光线能垂直入射平凸镜1，由凸面102将光线汇聚于虹膜图像最佳采集位置上。

如图4所示，为本发明虹膜对准与采集装置第二种实施方式。本实施方式的方案与第一种实施方式相比，红外光LED的安装方式和位置不同。在本实施方式中，多个红外光LED以使光线直接汇聚的方式倾斜排布成环状，与平凸镜1并排设置；使红外光LED光线直接汇聚到虹膜最佳采集位置。

本发明的虹膜对准与采集工作过程如下：红外光LED以平行光线经由平凸镜1或者以一定的倾角直接汇聚到虹膜最佳采集位置；当待识别虹膜11置于红外光LED光线的汇聚位置时，用户观察平凸镜1中自己眼部的镜像的同时上下左右转动装置，直至从平凸镜1的平面反射镜的正中间看到眼睛的镜像。前后移动虹膜对准和采集装置，当看到眼睛周围轮廓倒立时，将装置移向人眼直至正好看不清眼睛周围轮廓；当看到眼睛周围轮廓正立时，将装置远离人眼，直至正好看不清眼睛周围轮廓。前后移动过程中保持眼睛的像在平面反射镜正中间。由红外光LED有效照射虹膜后反射回装置，经过平凸镜1进入定焦透镜组3，最后由图像传感器4采集，由此完成虹膜图像采集过程。

Claims (6)

1.一种虹膜对准与采集装置，其特征在于，包括平凸镜(1)、光源(2)和虹膜采集部；平凸镜(1)与虹膜采集部位于同一中心轴；光源(2)设置在平凸镜(1)的周围，将光线汇聚到虹膜采集位置；所述平凸镜(1)平面区域的中部(101)及整个凸面(102)区域镀有可透射红外光、反射可见光的介质膜层。

2.根据权利要求1所述的虹膜对准与采集装置，其特征在于，所述光源(2)为红外光LED。

3.根据权利要求2所述的虹膜对准与采集装置，其特征在于，所述红外光LED以使光线垂直入射平凸镜(1)的方式排布成环状，设置在平凸镜(1)的后面。

4.根据权利要求3所述的虹膜对准与采集装置，其特征在于，所述红外光LED以使光线直接内聚的方式倾斜排布成环状，设置在平凸镜(1)的前面或与平凸镜(1)并排。

5.根据权利要求1所述的虹膜对准与采集装置，其特征在于，所述虹膜采集部包括定焦透镜组(3)和图像传感器(4)，定焦透镜组(3)设置在图像传感器(4)的前面。

6.根据权利要求5所述的虹膜对准与采集装置，其特征在于，所述定焦透镜组(3)的镜头表面镀有红外增透膜层。