CN103971085A - 一种虹膜身份识别自助通关装置 - Google Patents

Abstract

一种虹膜身份识别自助通关装置由膜信息采集单元、照明单元、控制单元、报警单元、数据库组成，主要应用于机场、边境关卡通关中，提供一种通关人员身份自动识别服务。虹膜信息采集单元分为人脸信息采集和虹膜信息采集两部分，控制单元控制虹膜信息采集单元采集数据和进行处理，通过数据传输模块将数据传输到服务器，数据库进行数据比对后作出反应，如发现非注册人员或需锁定人员等，装置会自动提示报警，关闭人行道闸。

Description

一种虹膜身份识别自助通关装置

技术领域

本发明涉及物联网技术、嵌入式技术、生物识别技术、图像分析处理技术等光电子领域。

背景技术

物联网技术：

新一代信息技术的重要组成部分，其延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。它通过通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络背景技术。

嵌入式技术：

指非 PC 系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备（ PDA 、移动计算设备、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体、工业自动化仪表与医疗仪器等）。嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。在本系统中用于分析处理采集到的数据信息，并控制无线传输模块。

生物识别技术：

生物识别技术就是指通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、红膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。

图像分析处理技术：

图像分析一般利用数学模型并结合图像处理的技术来分析底层特征和上层结构，从而提取具有一定智能性的信息。图像处理侧重于信号处理方面的研究，比如图像对比度的调节、图像编码、去噪以及各种滤波的研究。但是图像分析更 侧重点在于研究图像的内容，包括但不局限于使用图像处理的各种技术，它更倾向于对图像内容的分析、解释和识别。将图像分析与图像处理结合在一起，能够更好的实现对虹膜系统采集到的图像进行分析，解释，识别，同时对图像进行处理，使识别的准确度，真实度得到大幅的提升。

发明内容

本发明针对以上技术问题，提供一种基于虹膜身份识别的自助通关装置。

一种虹膜身份识别自助通关装置由膜信息采集单元、照明单元、控制单元、数据库、报警单元组成，主要应用于机场、边境关卡通关中，提供一种通关人员身份自动识别服务。虹膜信息采集单元分为人脸信息采集和虹膜信息采集两部分,采用高精度的摄像头采集；因为在信息采集过程中对光线要求高，照明单元在信息采集过程中提供光线补足；控制单元控制虹膜信息采集单元采集数据和进行处理，并通过数据传输模块将数据传输到服务器上数据库中；服务器上数据库存储有人员身份资料，并将收集到的数据与资料库中身份资料比对后作出反应；如发现非注册人员或其它锁定的人员，报警单元会自动报警。

本发明解决了在远距离（3M-6M）情况下，虹膜图像满足在目标要求的整个空间区域范围内、任意位置处的双眼虹膜信息均能采集，并且所采集得到的虹膜图像满足国际标准：ISO19794-6，单眼最小虹膜分辨率不小于640 x 480像素。用户不需刻意紧盯虹膜系统，只需随意看一眼远距离虹膜识别系统就会自动采集虹膜信息，体系了系统依人为本，从本质上提升了用户体验和舒适度。

具体内容如下：

1、根据选择的成像系统各参数推算，每组成像系统所覆盖的目标区域,选择500万黑白CMOS探测器作为系统设计的核心部件。选取与之相匹配的相机镜头，像素芯片为百万像素级别以上，分辨率为百万像素级别以上，探测器版面为1/2.5英寸。满足人眼虹膜信息不少于150*150像元，并且实际虹膜大小不小于1cm*1cm，通过像元配合计算可知：一个百万像素级别以上相机实际成像覆盖面最大面积为18cm*13cm区域。当中心物距为两米时，通过应用光学公式推算镜头焦距为95mm。此时镜头视场角为6°。选择符合该标准的镜头，则单个虹膜信息采集系统设计 完成。通过4组该相机可实现本项目的大范围成像区域覆盖。人脸信息采集系统，采用30万象素彩色CMOS探测器。其覆盖整个虹膜信息采集区域。通过推算的出，镜头视场角为11°。通过调试配合，使其能在目标区域清晰成像。至此，各组成像单元设计完成。

2、本发明排布形式，采用四组虹膜信息采集系统与一组人脸信息采集系统相结合的方式（如图2所示）。外侧四部成像系统为虹膜信息采集系统，中间成像系统为人脸信息采集系统。以人脸信息采集镜头为原点，建立平面直角坐标系。规定虹膜信息采集系统所处的象限数为其相机名称。即处在第一象限的虹膜信息采集系统即为虹膜信息采集一系统，其所对应的处理系统为虹膜识别一系统。通过该排布形式，即可满足在目标要求的整个空间区域范围内，任意位置处的虹膜信息均能采集。

3、本发明采用红外测距模块控制系统的启动与待机。当红外测距模块检测到有人处于目标区域时，启动人脸采集系统。人脸采集整个目标区域的图片，输入人脸位置提取系统。通过该软件判断人脸所处的区域，并推断人眼所处的区域。输出结果控制启动对应区域的虹膜采集系统，进而实现载有虹膜信息的图像的采集。采集到的图像，进入虹膜识别算法处理程序。匹配成功，显示被检测人的信息，输出允许命令。匹配失败，进入失败次数控制模块，在规定次数之内返回至人脸图像采集阶段，继续执行；超过规定次数，验证失败，输出拒绝命令。

4、本发明优化照明和采集系统，使产品能在室外应用。露天环境，环境中存在阳光的各种辐射，包括直射和反射等。以前产品对室外环境的适应性差，其主要原因如下：虹膜识别图像的采集，是应用的近红外波段成像，因为在该波段虹膜的反射率较其他波段为高。尤其是740-940nm的近红外波段。因此，国内外虹膜识别系统均采用该波段成像。在该波段内太阳光的辐射很强，如果将系统置于室外环境中，由于阳光的影响使系统采集的图像噪声很高，信噪比急剧下降，从而不能满足识别程序运行的最低要求，进而导致系统不能在室外条件下使用。针对该问题，本发明采用窄波带照明、窄波带滤光，以求能降低图像噪声、提高图像信噪比，从而满足识别系统对图片质量的要求，进而扩大产品的应用范围。

附图说明

图1是虹膜识别装置功能图

图2是虹膜识别单元示意图

图中：（1）虹膜识别装置、（2）照明单元、（3）虹膜信息采集单元、（4）脸部信息采集单元

图3是虹膜自助通关装置工作示意图

图中：个人虹膜标识信息已经提前被系统采集过的待检人员由入口处进入虹膜检查通道自助通关，待检人员从专用通道排队进入至虹膜装置1的自动采集范围（4M-6M），该装置将采集到的虹膜与虹膜数据库中的目标人员虹膜进行比对、识别，比对结果传送至控制室,如发现与目标人物相吻合的虹膜标识时提示安保人员做预警处理，待检人员依次进入至虹膜装置2的自动识别范围时，对符合要求人员，电子显示屏提示“正常通行”，并有相应语音提示同时打开道闸放行到达安全出口结束检查。。结果不符合要求人员，电子显示屏提示“不通过，请走**通道”，并有相应语音提示,不打开道闸。

没有注册成为虹膜自助识别系统用户的待检人员走一般检查通道，经过传统的通关检查手段，最后到达安全出口结束检查。

图4是虹膜自助通关检查程序图。

图4是流程程序图

具体实施方式

一种虹膜身份识别自助通关装置由膜信息采集单元、照明单元、控制单元、数据库、报警单元组成，主要应用于机场、边境关卡通关中，提供一种注册通关人员身份自动识别服务。

1、虹膜信息采集单元分为人脸信息采集和虹膜信息采集两部分,采用高精度的摄像头采集；因为在信息采集过程中对光线要求高，照明单元在信息采集过程中提供光线补足；控制单元控制虹膜信息采集单元采集数据和进行处理，并通过数据传输模块将数据传输到服务器上数据库中；服务器上数据库存储有人员身份资料，并将收集到的数据与资料库中身份资料比对后作出反应；如发现恐怖分子、罪犯等，报警单元会自动报警。

2、建立若干虹膜身份识别自助通关专用通道，该类通道在一个装有本装置的远距离虹膜识别产品的环境内，系统安置在相应的位置，虹膜捕捉空间设定在距离系统5-6米的范围之内，视角为120度，当人员步入虹膜捕捉范围，通过设定区域时，系统会及时发现他们的脸，并迅速的锁定在受检人的眼睛上，然后通过自适应光学系统锁定并跟踪受检人员，同时捕捉到清晰度极高的虹膜图像，一系列虹膜识别验证的过程可以对设定范围内的每个人重复进行，在监控室内，通过虹膜识别系统进行身份识别，身份经确认后，可通过智能视频监视系统锁定受检人的位置。

3、在虹膜身份识别自助通关专用通道中，过关人员身份经过预警、验证两级节点核对后无问题，自动闸门开启，通关人员可自行步行过关，如核对身份中发现不符合人员或需锁定的人员等，装置在预警点即可作出电子显示屏提示和声音提示走“异常出口”，未提示预警人员继续通过验证点，正常则自动闸门开启，被检人员通关，异常时自动闸门关闭，被检人员禁止通关，工作人员干预走“异常出口”处理。

Claims (5)

1.一种虹膜身份识别自助通关装置，其特征在于：它包括虹膜信息采集单元、照明单元、数据处理和传输单元、数据库、报警和自动闸门单元；虹膜信息采集单元分为人脸信息采集镜头和虹膜信息采集镜头两部分，数据处理和传输单元控制虹膜信息采集单元采集数据和对数据进行处理，通过数据传输模块将数据传输到数据库；数据库进行数据比对后作出反应,控制报警和自动闸门；照明系统为光源不足时为采集单元补充光照。

2.根据权利要求1所述的虹膜信息采集单元，其特征在于：采用500万黑白CMOS探测器作为虹膜信息采集核心部件、30万象素彩色CMOS探测器作为人脸信息采集核心部件，采用四组虹膜信息采集镜头与一组人脸信息采集镜头相结合的排布形式，以人脸信息采集镜头为原点，建立平面直角坐标系。外侧四部成像镜头为虹膜信息采集模块，中间成像镜头为人脸信息采集模块。

3.根据权利要求1所述控制单元，其特征在于：采用预警和验证两级身份验证控制程序，自动控制开启和关闭通行道闸。

4.根据权利要求1所述的照明单元，其特征在于：采用窄波带照明、窄波带滤光技术。

5.根据权利要求1所述的报警和闸门单元，其特征在于：报警器采用声音提示和LED显示屏提供信息，自动闸门依据控制信息自动开启或关闭。