CN105160298A - 虹膜识别系统及虹膜识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虹膜识别系统及虹膜识别方法。该虹膜识别系统包括摄像头模组、图像处理器、存储器和比对器。摄像头模组包括具有一成像区域的镜片模组以及具有一感光区域的图像传感器。成像区域完全落入感光区域内。本发明中图像传感器的感光区域大于镜片模组的成像区域，就使得图像处理模块能够以任意角度和任意比例抓取虹膜图像，提高了虹膜识别系统的识别速度和精度，扩充了虹膜识别系统的使用自由度。

Description

虹膜识别系统及虹膜识别方法

【技术领域】

本发明涉及一种虹膜识别系统，尤其涉及一种自由度扩充的虹膜识别系统及虹膜识别方法。

【背景技术】

随着互联网技术的日渐普及，以及手机、平板电脑等移动电子设备的发展，人们对隐私越来越重视。对于移动电子设备的信息安全的研究也日渐增多。现有技术中，已经开发出了密码解锁、指纹识别等安全认证技术，并且得到了大量的普及。虽然这些技术有其优势，但缺点亦十分明显。比如密码解锁就存在可以被轻易破解的风险，指纹识别相对安全，但是也不是毫无漏洞，毕竟指纹可以被复制。

虹膜识别技术是人体生物识别技术的一种。在包括指纹在内的所有生物识别技术中，虹膜识别是当前应用最为方便和精确的一种。虹膜识别技术被应用于移动电子设备中主要用于实现设备解锁、移动支付等功能。现有的虹膜识别系统通常包括一用于获取双眼虹膜信息的摄像头模组、用于处理获取的虹膜信息的图像处理器、用于存储虹膜样本信息的存储模块以及用于识别虹膜图像的虹膜识别模块。摄像头模组获取双眼的虹膜信息之后，图像处理器经过一系列处理后，虹膜识别模块对虹膜图像进行识别并与存储模块中的虹膜样本信息进行比对，结果匹配则可以成功实现解锁、支付等功能，如不匹配则会进行安全锁定。但是现有的虹膜识别技术的识别精度并不高。具体来说，虹膜识别模块需要双眼的虹膜图像处于固有定位位置才可以识别。因为只有当双眼的虹膜图像处于固有定位位置时，虹膜识别模块才能够在该方向为双眼的虹膜图像分别找到切口，并分别将呈环状的虹膜图像展开，而后再与存储模块中的虹膜样本信息进行比对。一旦设备发生偏斜或者旋转，虹膜识别模块可能找不到准确的切口，继而导致无法识别或者增大图像处理器的计算量的缺陷。这种缺陷是由于现有摄像头模组的构成和工作原理造成的。

现有的摄像头模组包括镜片模组和图像传感器。镜片模组是基于图像传感器设计的。比如，图像传感器的分辨率为1920×1080，那么镜片模组的最佳输出分辨率也必须是1920×1080。若输出其他长宽比或分辨率的图像就会导致图形的丢失。如图1所示，A为镜片模组的成像区域(圆形区域)，B为图像传感器的感光区域(矩形区域)，为了充分利用图像传感器，镜片模组的成像区域A完全覆盖了图像传感器的感光区域B。也就是说，镜片模组摄取到的图像只有在图像传感器的感光区域B内才可以被显示出来。图像传感器的长宽比为16:9，此时，如果设备要输出比例为9:16的图像，就会产生图像要素丢失的现象。换言之，现有技术中的摄像头模组的图像输出比例无法随意改变。

此外，如图2所示，A1为镜片模组的成像区域(圆形区域)，B1为图像传感器的感光区域(矩形区域)，同理，镜片模组摄取到的图像只有在图像传感器的感光区域B1内才可以被显示出来。此时，如果设备顺时针旋转，图像处理器会相应地逆时针旋转相同的角度从而保证输出正常角度的图像，但此时被摄物却产生了歪斜。

上述的摄像头模组被具体应用到虹膜识别技术中时，如图3所示，一旦设备顺时针旋转角度α，图像处理器输出的图像则会相应地逆时针旋转角度α，此时，双眼的虹膜图像就不在固有定位位置了，而虹膜识别模块需要在固有定位位置才能够识别虹膜图像,而且虹膜图像要素也存在缺失。

因此，有必要提供一种新型的虹膜识别系统和虹膜识别方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种识别精度高的虹膜识别系统和虹膜识别方法。

本发明的技术方案如下：一种虹膜识别系统，其包括；

摄像头模组，用于采集双眼的虹膜图像，其包括壳体、设于所述壳体内的镜片模组和图像传感器，所述图像传感器具有一感光区域，所述镜片模组具有一成像区域，所述成像区域落在所述感光区域内；

图像处理器，用于处理所述摄像头模组获取的虹膜图像；

存储器，用于存储虹膜样本信息；

虹膜识别模块，其包括用于识别所述虹膜图像的识别模块以及用于将所述虹膜图像与所述存储器内的虹膜样本信息进行比对的比对模块。

优选的，所述感光区域具有两条相对设置的第一侧边和两条分别与所述第一侧边垂直并相对设置的第二侧边，所述成像区域呈圆形，所述第一侧边和所述第二侧边的长度均不小于所述成像区域的直径。

优选的，所述第一侧边和所述第二侧边中至少有一个与所述成像区域的边缘相切。

优选的，所述图像处理器包括用于以一定长宽比抓取所述虹膜图像的图像抓取模块以及用于选择所述图像抓取模块的抓取角度的旋转模块。

优选的，该虹膜识别系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述旋转模块电连接。

优选的，所述图像处理器还包括用于选择输出虹膜图像的长宽比的图像长宽比选择模块，所述图像长宽比选择模块与所述图像抓取模块电连接。

本发明解决其技术问题采用的另一技术方案为：提出一种上述所述的虹膜识别系统的虹膜识别方法，该方法包括以下步骤：

S1.所述镜片模组获取双眼的虹膜图像，并将所述虹膜图像投射到所述图像传感器的感光区域内，所述摄像头模组输出获取的所述虹膜图像；

S2.所述图像处理器处理所述虹膜图像；

S3.所述识别模块判断双眼的虹膜图像是否处于固有定位位置；若结果为是，则进行下一步，若结果为否，则进行安全锁定；

S4.所述比对模块将所述虹膜图像与所述存储器中的虹膜样本信息进行比对，并判断该虹膜图像是否与存储器内的虹膜样本信息匹配；若匹配，则开启相应功能；若不匹配，则进行安全锁定。

优选的，所述图像处理器还包括用于选择输出虹膜图像的长宽比的图像长宽比选择模块、用于以一定长宽比抓取所述虹膜图像的图像抓取模块以及用于选择所述图像抓取模块的抓取角度的旋转模块。

优选的，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21.所述图像长宽比选择模块选择输出虹膜图像的长宽比；

S22.所述旋转模块选择所述图像抓取模块的抓取角度；

S23.所述图像抓取模块以一定长宽比及角度抓取所述虹膜图像。优选的，所述摄像头模组输出的所述虹膜图像呈圆形。

本发明的有益效果在于：本发明中图像传感器的感光区域大于镜片模组的成像区域，就使得图像处理模块能够以任意角度和任意比例抓取虹膜图像，提高了虹膜识别系统的识别速度和精度，扩充了虹膜识别系统的使用自由度。

【附图说明】

图1为相关技术的摄像头模组输出比例为6:19的图像时的工作原理图；

图2为相关技术的摄像头模组旋转时图像的输出原理图；

图3为相关技术的虹膜识别系统的工作原理图；

图4为本发明一种虹膜识别系统的结构框图；

图5为本发明的虹膜识别系统中摄像头模组的图像输出原理图；

图6为本发明的虹膜识别系统中摄像头模组旋转时图像的输出原理图；

图7为本发明的虹膜识别系统的工作原理图；

图8为本发明的虹膜识别方法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图4所示，一种虹膜识别系统100摄像头模组101、图像处理器102、存储器103、虹膜识别模块104和陀螺仪105。摄像头模组101用于获取双眼的虹膜图像，将该虹膜图像传输给图像处理器102。

图像处理器102可以对虹膜图像进行一些预处理，如调整图像亮度和对比度以提高辨识度等等，其可以是CCD或者CMOS图像传感器。图像处理器102包括一个图像长宽比选择模块102a、与图像长宽比选择模块102a电连接的图像抓取模块102b以及与图像抓取模块102b电连接的旋转模块102c。图像长宽比选择模块102a用于选择输出图像的长宽比。图像抓取模块102b用于抓取一定比例的虹膜图像。旋转模块102c用于旋转图像抓取模块102b的抓取角度，陀螺仪105与图转模块102c电连接。陀螺仪105可以检测到设备的旋转角度，旋转模块102c可根据该角度调整图像抓取模块102b的抓取角度，从而使得输出的虹膜图像尽量保持水平。

虹膜识别模块104包括用于识别虹膜图像的识别模块104a以及用于将虹膜图像与存储器103内的虹膜样本信息进行比对的比对模块104b。识别模块104a进一步判断输出双眼的虹膜图像是否处于固有定位位置，如果否则进行安全锁定，如果是，比对模块104b将图像处理器102处理后的虹膜图像与预存于存储器103内的虹膜样本信息进行比对，并判断是否匹配。如果与样本匹配则开启相应的功能，如解锁、支付等功能；否则进行安全锁定操作。

与以往不同的是，本发明对虹膜识别系统100中用于采集虹膜图像的摄像头模组101进行了改进，以提高整个系统的识别精度。本发明中的摄像头模组101包括壳体、设于壳体内的镜片模组101a和图像传感器101b。镜片模组101a具有一圆形的成像区域，图像传感器101b具有一感光区域，成像区域完全落在感光区域内。这就使得，摄像头模组101输出的虹膜图像的形状与成像区域相同，均为圆形。

感光区域呈矩形，其有两条相对设置的第一侧边和两条分别与第一侧边垂直并相对设置的第二侧边。成像区域完全落在感光区域内的这一条件下，明显，第一侧边和第二侧边均不能小于成像区域的直径。在本发明的优选实施例中，感光区域为成像区域的外接正方形。

如图5所示，106为图像传感器101b的感光区域，107为镜片模组101a的成像区域。感光区域106呈正方形，成像区域107为圆形，感光区域106外接于成像区域107。因此，镜片模组101a的摄取到的虹膜图像全部落入感光区域106内，这就使得摄像头模组101输出的虹膜图像的大小和形状均与成像区域107相同。此时，可以通过图像长宽比选择模块102a选择要输出的虹膜图像长宽比，选择完成之后，图像抓取模块102b在成像区域107内截取相应比例的虹膜图像。图5是以输出的图像长宽比为16:9和9:16为例。以上说明，摄像头模组101可以输出不同长宽比的虹膜图像。

如图6所示，106为图像传感器101b的感光区域，107为镜片模组101a的成像区域。感光区域106呈正方形，成像区域107为圆形，感光区域106外接于成像区域107。因此，镜片模组101a的摄取到的虹膜图像全部落入感光区域106内，这就使得摄像头模组101输出的虹膜图像的大小和形状均与成像区域107相同。当系统旋转角度α时，图像传感器101b也随之旋转角度α，在图像长宽比选择模块102a选定输出图像长宽比例的基础上，图像抓取模块102b能够以任意角度抓取图像而不丢失图像要素和分辨率。

值得注意的是，当图像长宽比为W：H时，成像区域107的直径D≥sqrt(W²+H²)，以此可以进一步确定图像传感器101b的尺寸。

上述是本发明的摄像头模组101的工作原理。在了解了摄像头模组101的工作原理之后，即可以理解其被具体应用至虹膜识别系统100中的工作原理了。

如图7所示，当搭载有虹膜识别系统100的设备顺时针旋转角度β时，摄像头模组101也随之旋转，A1和A2分别代表人左眼和右眼的虹膜图像。图像长宽比选择模块102a选择一定的长宽比，图像抓取模块102b根据该长宽比抓取虹膜图像A1和A2，陀螺仪105检测到设备顺时针旋转了角度β，因此可以发送指令给虹膜抓取模块102b，令其逆时针旋转角度β，由此，虹膜抓取模块102b抓取到的A1和A2处于固有定位位置(在本实施例中为水平位置)，并且不会丢失图像要素。因此，也大大提高了虹膜识别系统100的识别速度和精度。

如图8所示，本发明还提出了一种虹膜识别系统的识别方法，其包括以下步骤：

S1.镜片模组101a获取双眼的虹膜图像，并将虹膜图像投射到图像传感器101b的感光区域内，摄像头模组101输出获取的虹膜图像，该输出的虹膜图像呈圆形；

S2.图像处理器102处理虹膜图像，该步骤又可以具体分为以下几个步骤来实现：

S21.所述图像长宽比选择模块102a选择输出虹膜图像的长宽比的步骤；

S22.旋转模块102c根据陀螺仪105提供的角度信息选择图像抓取模块102b的抓取角度；

S23.图像抓取模块102b以一定长宽比和角度抓取虹膜图像；

S3.识别模块104a判断双眼的虹膜图像是否处于固有定位位置；若结果为是，则进行下一步，若结果为否，则进行安全锁定；

S4.比对模块104b将图像抓取模块102b抓取的虹膜图像与存储器103中的虹膜样本信息进行比对，并判断该虹膜图像是否与存储器103内的虹膜样本信息匹配；若匹配，则开启相应功能；若不匹配，则进行安全锁定。

本发明中图像传感器的感光区域大于镜片模组的成像区域，就使得图像处理模块能够以任意角度和任意比例抓取虹膜图像，提高了虹膜识别系统的识别精度，扩充了虹膜识别系统的使用自由度。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种虹膜识别系统，其特征在于，其包括：

摄像头模组，用于采集双眼的虹膜图像，其包括壳体、设于所述壳体内的镜片模组和图像传感器，所述图像传感器具有一感光区域，所述镜片模组具有一成像区域，所述成像区域落在所述感光区域内；

图像处理器，用于处理所述摄像头模组获取的虹膜图像；存储器，用于存储虹膜样本信息；

虹膜识别模块，其包括用于识别所述虹膜图像的识别模块以及用于将所述虹膜图像与所述存储器内的虹膜样本信息进行比对的比对模块。

2.根据权利要求1所述的虹膜识别系统，其特征在于，所述感光区域具有两条相对设置的第一侧边和两条分别与所述第一侧边垂直并相对设置的第二侧边，所述成像区域呈圆形，所述第一侧边和所述第二侧边的长度均不小于所述成像区域的直径。

3.根据权利要求2所述的虹膜识别系统，其特征在于，所述第一侧边和所述第二侧边中至少有一个与所述成像区域的边缘相切。

4.根据权利要求1所述的虹膜识别系统，其特征在于，所述图像处理器包括用于以一定长宽比抓取所述虹膜图像的图像抓取模块以及用于选择所述图像抓取模块的抓取角度的旋转模块。

5.根据权利要求4所述的虹膜识别系统，其特征在于，该虹膜识别系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述图像旋转模块电连接。

6.根据权利要求4所述的虹膜识别系统，其特征在于，所述图像处理器还包括用于选择输出虹膜图像的长宽比的图像长宽比选择模块，所述图像长宽比选择模块与所述图像抓取模块电连接。

7.一种如权利要求1所述的虹膜识别系统的虹膜识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1.所述镜片模组获取双眼的虹膜图像，并将所述虹膜图像投射到所述图像传感器的感光区域内，所述摄像头模组输出获取的所述虹膜图像；

S2.所述图像处理器处理所述虹膜图像；

S3.所述识别模块判断双眼的虹膜图像是否处于固有定位位置；若结果为是，则进行下一步，若结果为否，则进行安全锁定；

S4.所述比对模块将所述虹膜图像与所述存储器中的虹膜样本信息进行比对，并判断该虹膜图像是否与存储器内的虹膜样本信息匹配；若匹配，则开启相应功能；若不匹配，则进行安全锁定。

8.根据权利要求7所述的虹膜识别方法，其特征在于，所述图像处理器还包括用于选择输出虹膜图像的长宽比的图像长宽比选择模块、用于以一定长宽比抓取所述虹膜图像的图像抓取模块以及用于选择所述图像抓取模块的抓取角度的旋转模块。

9.根据权利要求8所述的虹膜识别方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21.所述图像长宽比选择模块选择输出虹膜图像的长宽比；

S22.所述旋转模块选择所述图像抓取模块的抓取角度；

S23.所述图像抓取模块以一定长宽比及角度抓取所述虹膜图像。

10.根据权利要求7所述的虹膜识别方法，其特征在于，所述摄像头模组输出的所述虹膜图像呈圆形。