CN107451533A - 控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外光源组件的控制方法，用于虹膜识别模组。红外光源组件包括致动器和与致动器连接的红外光源。控制方法包括：采集人脸对应的人脸图像；处理人脸图像以识别人眼的位置；控制致动器调整红外光源的红外光束的发射法相以使红外光束覆盖人眼，红外光束在人脸上的光斑尺寸与人眼的尺寸配合。本发明还公开了一种控制装置、电子装置和计算机可读存储介质。本发明实施方式的控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质通过控制红外光源的发射方向以使红外光源能准确地照射在人眼部分以辅助获取高质量的虹膜图像。

Description

控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及生物识别特征技术领域，特别涉及一种控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质。

背景技术

虹膜识别一般需要红外光源补光辅助获取清晰的虹膜图像，现在的红外光源照明范围覆盖红外摄像头的整个视场，功耗大，而且单位面积的照明强度低，补光效果差。

发明内容

本发明的实施例提供了一种控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质。

本发明实施方式的红外光源组件的控制方法用于虹膜识别模组，所述红外光源组件包括致动器和与所述致动器连接的红外光源，所述控制方法包括以下步骤：

采集人脸对应的人脸图像；

处理所述人脸图像以识别人眼的位置；和

控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

本发明实施方式的控制装置用于虹膜识别模组。所述红外光源组件包括致动器和与所述致动器连接的红外光源。所述控制装置包括采集单元、处理单元和控制单元。所述采集单元用于采集人脸对应的人脸图像；所述处理单元用于处理所述人脸图像以识别人眼的位置；所述控制单元用于控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

本发明实施方式的电子装置包括虹膜识别模组。所述虹膜识别模组包括红外光源组件，所述红外光源组件包括致动器和与致动器连接的红外光源。电子装置还包括摄像头、一个或多个处理器、存储器和一个或多个程序。所述摄像头用于采集人脸对应的人脸图像；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行以下步骤的指令：

处理所述人脸图像以识别人眼的位置；和

控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

本发明实施方式的计算机可读存储介质宝库与能够摄像的电子装置结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成上述的控制方法。

本发明实施方式的控制方法、控制装置、电子装置和计算机可读存储介质通过控制红外光源的发射方向以使红外光源能准确地照射在人眼部分以辅助获取高质量的虹膜图像。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的控制方法的流程示意图。

图2是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图3是本发明某些实施方式的红外光源组件的模块示意图。

图4是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图5是本发明某些实施方式的控制方法的原理示意图。

图6是本发明某些实施方式的控制方法的流程示意图。

图7是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图8是本发明某些实施方式的控制方法的流程示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请一并参阅图1至3，本发明实施方式的红外光源组件211的控制方法用于虹膜识别模组21。红外光源组件211包括致动器2112和与所述致动器2112连接的红外光源2111，所述控制方法包括以下步骤：

91：采集人脸对应的人脸图像；

92：处理人脸图像以识别人眼的位置；和

93：控制致动器2112调整红外光源2111的红外光束的发射方向以使红外光束覆盖人眼，红外光束在人脸上的光斑尺寸与人眼的尺寸配合。

请再参阅图2，本发明实施方式的控制方法可以由本发明实施方式的控制装置10实现。本发明实施方式的控制装置10可以用于虹膜识别模组21。红外光源组件211包括致动器2112和与致动器2112连接的红外光源2111。控制装置10包括采集单元11、处理单元12和控制单元13。步骤91可以由采集单元11实现；步骤92可以由处理单元12实现，步骤93可以由控制单元13实现。

也即是说，采集单元11可用于采集人脸对应的人脸图像；处理单元12可用于处理人脸图像以识别人眼的位置；控制单元13可用于控制致动器2112调整红外光源2111的红外光束的发射方向以使红外光束覆盖人眼，红外光束在人脸上的光斑尺寸与人眼的尺寸配合。其中，采集单元11可以为摄像头212/22，也可以为与摄像头212/22连接或通信的单元，此时，可先由摄像头212/22拍摄人脸对应的人脸图像，然后采集单元11从摄像头212/22中采集该人脸图像。

本发明实施方式的控制装置10可以应用于本发明实施方式的电子装置100。换句话说，电子装置100可包括控制装置10。

请参阅图4，本发明实施方式的电子装置100包括摄像头212/22、一个或多个处理器30、存储器40和一个或多个程序41。其中，摄像头212/22用于采集人脸对应的人脸图像。一个或多个程序41被存储在存储器40中，并且被配置成由一个或多个处理器30执行。程序41包括用于执行以下步骤的指令：

S12：处理人脸图像以识别人眼的位置；和

S13：控制致动器2112调整红外光源2111的红外光束的发射方向以使红外光束覆盖人眼，红外光束在人脸上的光斑尺寸与人眼的尺寸配合。

在某些实施方式中，电子装置100包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔等。在本发明的具体实施例中，电子装置100为手机。

可以理解，大多数人的虹膜的颜色较深，在虹膜图像采集时需要利用红外光源2111进行补光才能获得纹理清晰的虹膜图像。但现有的很多红外光源采用的是面光源以扩大红外光源发射的红外光束的覆盖范围，一方面导致电子装置的功耗较大，另一方面红外光源的照明强度较低，能量较不集中，导致补光效果较差从而无法得到高质量的虹膜图像。本发明实施方式的控制方法采用发散角较低即能量较为集中的红外光源2111进行补光，且红外光源2111的红外光束的发射方向可以由致动器2112进行调整。如此，红外光源2111的红外光束的能量较为集中，照明强度较大，补光效果较好。另外，在采集虹膜图像时可以准确对准虹膜，进一步提升虹膜图像的采集质量。

在某些实施方式中，红外光源2111的发射的红外光束的发散角小于5度。例如，红外光束的发散角可以为5度、4.6度、3.5度、3度等值。

如此，红外光束的发散角较小，红外光束的能量相对集中，照射到虹膜上的红外光束的照明强度较强，从而使采集到的虹膜图像中的虹膜纹理更加清晰明显。

在某些实施方式中，虹膜识别模组21的工作距离大于预定阈值，当人脸位于预定阈值时所红外光束在人脸上的光斑与人眼尺寸相同。

可以理解，虹膜识别模组21采集虹膜图像时，拍摄画面中虹膜部分占据整幅图像的比例应该足够大以确保虹膜纹理足够清晰，方便后续虹膜特征提取。此外，还要确保虹膜识别模组21能够采集到完整的虹膜图像，也即是说，虹膜部分要完全落入虹膜识别模组21的视场内。因此，虹膜识别模组21的工作距离，即人眼与虹膜识别模组21之间的距离要大于预定阈值，其中，预定阈值是虹膜识别模组21采集虹膜图像时的最佳距离，既能获得完整的虹膜图像，且获得的虹膜图像的纹理较为清晰。而当虹膜识别模组21的工作距离为预定阈值时，此时红外光束在人脸上的光斑要与人眼尺寸相同。其中，人眼的尺寸指的是虹膜的尺寸，由于不同人的虹膜的尺寸的大小可能不相同，因此，此处虹膜的尺寸指的是人类虹膜的尺寸的平均值。如此，红外光斑完整覆盖虹膜部分，使得拍摄的虹膜图像的清晰度更佳，纹理也更明显，便于后续的虹膜图像处理。

红外光源2111由致动器2112进行驱动以调整红外光束的发射方向。具体地，红外光源2111与致动器2112连接，致动器2112驱动红外光源2111旋转以改变红外光源2111的红外光束的发射方向。具体地，请参阅图5，以显示屏所在平面为参考平面，显示屏所在平面为x-y平面所在平面。红外光源2111可沿x轴进行旋转或沿y轴进行旋转以改变红外光束的发射方向。

在某些实施方式中，致动器2112可以是MEMS致动器(Micro-electromechanicalSystems Actuator)，即微机电致动器。MEMS致动器具有结构微型化、集成化，功能上多样化、智能化，应用上能耗低、灵敏度高、工作效率高等特点，可以被集成到电子装置100中进行器件的运动控制，且不会增大电子装置100的体积。

MEMS致动器有多种驱动方式，如静电力驱动、电磁力驱动、压电驱动、磁致伸缩驱动等。其中，静电力驱动是利用电荷间的吸引力和排斥力的相互作用顺序驱动电极而产生平移或旋转的运动。电磁力驱动的机制是基于电、磁间的互相作用产生的驱动力，与静电力驱动方式相比，采用电磁力驱动的MEMS致动器装配容易，且驱动力大。压电驱动是利用压电材料的逆压电效应，将电能转化为机械能从而产生驱动力。压电驱动的驱动方式响应速度快、微小位移输出稳定，非常适合制作微小的致动器元件。磁致伸缩驱动是利用电磁线圈产生激励磁场以使具有磁致伸缩效应的磁致伸缩材料产生形变，从而产生驱动力。磁致伸缩驱动具有高响应速度。低驱动电压、大机电转换效应等有点。在本发明的具体实施例中，可以采用上述任意一种或两种及以上相结合的驱动方式驱动MEMS致动器。

请参阅图6，在某些实施方式中，虹膜识别模组21包括与红外光源2111配合的红外摄像头212，步骤91采集人脸对应的人脸图像包括以下步骤：

911：启动红外摄像头212；和

912：控制红外摄像头212采集人脸图像。

请参阅图7，在某些实施方式中，控制装置10还包括启动单元14。步骤911可以由启动单元14实现，步骤912可以由控制单元13实现。

也即是说，启动单元14可用于启动红外摄像头212，控制单元13可用于控制红外摄像头212采集人脸图像。

请再参阅图4，在某些实施方式中，程序41还包括用于执行以下步骤的指令：

911：启动红外摄像头212；和

912：控制红外摄像头212采集人脸图像。

可以理解，人脸图像可以由红外摄像头212拍摄得到。其中，人脸图像为单通道红外图像。后续步骤中，处理单元12通过处理人脸图像即可获取人眼位置。在获取到人眼位置后，红外光源2111可根据人眼位置进行红外光束反射方向的旋转。

请参阅图8，在某些实施方式中，虹膜识别模组21用于电子装置100，电子装置100包括可见光摄像头22。步骤91采集人脸对应的人脸图像包括以下步骤：

913：启动可见光摄像头22；和

914：控制可见光摄像头22采集人脸图像。

请再参阅图7，在某些实施方式中，步骤913可以由启动单元14实现，步骤914可以由控制单元13实现。

也即是说，启动单元14还可用于启动可见光摄像头22；控制单元13还可用于控制可见光摄像头22采集人脸图像。

请再参阅图4，在某些实施方式中，程序41还包括执行以下步骤的指令：

913：启动可见光摄像头22；和

914：控制可见光摄像头22采集人脸图像。

可以理解，人脸图像可以由可见光摄像头22拍摄得到。其中，人脸图像为多通道彩色图像。后续步骤中，处理单元12通过处理人脸图像即可获取人眼位置。在获取到人眼位置后，红外光源2111可根据人眼位置进行红外光束反射方向的旋转。

具体地，以由可见光摄像头22采集的人脸图像为例对步骤92和步骤93进行详细说明。可见光摄像头22获取人脸图像后，处理单元12首先对人脸图像进行处理以识别人眼位置。人眼位置的识别有多种识别方法，例如基于模板匹配方法、基于灰度投影的方法等。其中，基于模板匹配的方法是在人脸图像的搜索区内逐点平移参考模板图像，遍历搜索区内的每一个位置点，同时根据某个相似性测度原则，计算搜索区内该位置点的图像区域和参考模板的相关值，然后根据相关值的大小来判定该位置点是否为人眼所在位置点。基于灰度投影的方法是通过水平和垂直方法将人脸的灰度图像进行投影，并分别对水平和垂直方向上的灰度值及其函数进行统计，结合人脸的先验知识及与人眼的几何分布，找出各个变化点与之相对应的人脸及人眼位置。在可见光摄像头22的视场上建立一个平面坐标系X-Y，并在可见光摄像头22拍摄的人脸图像上建立与平面坐标系X-Y具有一定映射关系的另一平面坐标系X’-Y’。平面坐标系X’-Y’中，人脸图像中的每一个像素点均具有一个坐标值，如此，可映射到平面坐标系X-Y中以确定各个像素点在视场内对应的位置。在人脸图像上识别出人眼位置时，由于人眼对应的像素点可能有多个，因此，可选取其中一个像素点作为人眼位置的像素点。随后，在平面坐标系X’-Y’中确定该像素点的坐标(x’,y’)，并根据平面坐标系X-Y与平面坐标系X’-Y’之间的映射关系，确定该像素点在平面坐标系X-Y中的坐标(x,y)。致动器2112驱动红外光源2111进行旋转以调整红外光束的发射方向，红外光源2111的旋转角度与平面坐标系X-Y中各个坐标点也具有一定的映射关系，该映射关系是由前期进行大量实验测试得到的经验数据。因此，在确定像素点在平面坐标系X-Y中的坐标(x,y)后，可根据旋转角度与坐标点的映射关系确定红外光源2111所需的旋转角度，控制单元13根据该旋转角度控制红外光源2111旋转，从而使红外光源2111的红外光束覆盖人眼。如此，虹膜识别模组21可采集到纹理较为清晰的虹膜图像。

其中，平面坐标系X-Y与平面坐标系X’-Y’的映射关系及旋转角度与像素点在平面坐标系X-Y的坐标的映射关系可被存储在存储器40中。在计算红外光源2111的旋转角度时，由处理器30从存储器40中调用上述两个映射关系以确定旋转角度的具体数值。

本发明实施方式的计算机可读存储介质包括与能够摄像的电子装置100结合使用的计算机程序。计算机程序可被处理器30执行以完成上述任意一项实施方式所述的控制方法。

例如，计算机程序可被处理器30执行以完成以下步骤所述的控制方法：

91：采集人脸对应的人脸图像；

92：处理人脸图像以识别人眼的位置；和

93：控制致动器2112调整红外光源2111的红外光束的发射方向以使红外光束覆盖人眼，红外光束在人脸上的光斑尺寸与人眼尺寸配合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种红外光源组件的控制方法，用于虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源组件包括致动器和与所述致动器连接的红外光源，所述控制方法包括以下步骤：

采集人脸对应的人脸图像；

处理所述人脸图像以识别人眼的位置；和

控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述致动器包括MEMS致动器，所述MEMS致动器的驱动方式包括静电力驱动、电磁力驱动、压电驱动或磁致伸缩驱动中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述红外光束的发散角小于5度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述虹膜识别模组还包括与所述红外光源配合的红外摄像头，所述采集人脸对应的人脸图像的步骤包括以下步骤：

启动所述红外摄像头；和

控制所述红外摄像头采集所述人脸图像。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述虹膜识别模组用于电子装置，所述电子装置包括可见光摄像头，所述采集人脸对应的人脸图像的步骤包括以下步骤：

启动所述可见光摄像头；和

控制所述可见光摄像头采集所述人脸图像。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述虹膜识别模组的工作距离大于预定阈值，当所述人脸位于所述预定阈值时所述红外光束在所述人脸上的光斑与所述人眼的尺寸相同。

7.一种红外光源组件的控制装置，用于虹膜识别模组，其特征在于，所述红外光源组件包括致动器和与所述致动器连接的红外光源，所述控制装置包括：

采集单元，所述采集单元用于采集人脸对应的人脸图像；

处理单元，所述处理单元用于处理所述人脸图像以识别人眼的位置；和

控制单元，所述控制单元用于控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

8.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括虹膜识别模组，所述虹膜识别模组包括红外光源组件，所述红外光源组件包括致动器和与所述致动器连接的红外光源，所述电子装置还包括：

摄像头，所述摄像头用于采集人脸对应的人脸图像；

一个或多个处理器；

存储器；和

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行以下步骤的指令：

处理所述人脸图像以识别人眼的位置；和

控制所述致动器调整所述红外光源的红外光束的发射方向以使所述红外光束覆盖所述人眼，所述红外光束在所述人脸上的光斑尺寸与所述人眼的尺寸配合。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述致动器包括MEMS致动器，所述MEMS致动器的驱动方式包括静电力驱动、电磁力驱动、压电驱动或磁致伸缩驱动中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述红外光束的发散角小于5度。

11.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述虹膜识别模组包括与所述红外光源配合的红外摄像头，所述摄像头包括所述红外摄像头，所述程序还包括用于执行以下步骤的指令：

启动所述红外摄像头；和

控制所述红外摄像头采集所述人脸图像。

12.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述摄像头包括可见光摄像头，所述程序还包括用于执行以下步骤的指令：

启动所述可见光摄像头；和

控制所述可见光摄像头采集所述人脸图像。

13.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述虹膜识别模组的工作距离大于预定阈值，当所述人脸位于所述预定阈值时所述红外光束在所述人脸上的光斑与所述人眼的尺寸相同。

14.一种计算机可读存储介质，包括与能够摄像的电子装置结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成权利要求1至6任意一项所述的控制方法。