CN109063674A - 一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，包括以下步骤：设置一组或多组红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；点亮红外照明光源，并获取被检测目标的图像；检测图像中是否有红外照明光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。本发明还提供了一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测装置，包括虹膜采集摄像模组，虹膜采集摄像模组连接处理器，处理器连接一组或多组红外照明光源；虹膜采集模组包括虹膜采集摄像头，虹膜采集摄像头连接图像传感器，图像传感器连接处理器。本发明的检测方法及检测装置，实施简单，使用友好，用时短，效率高。

Description

一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法及检测装置

一、技术领域

本发明涉及图像识别领域，具体涉及一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法及检测装置。

二、背景技术

虹膜是人体里唯一外部可见的内部器官，虹膜纹理具有高度的稳定性、唯一性、不可复制性。虹膜识别利用人眼图像中虹膜区域的特征进行识别，是目前生物特征识别中识别率最高的一种识别技术。虹膜的这些特点决定了虹膜识别技术是在包括指纹、人脸在内的所有生物识别技术中最稳定、准确的识别技术。因而虹膜识别技术得到越来越广泛的应用。

同时，虹膜识别的安全性也受到了更多的关注。出于安全性的考虑，通常情况下需要在虹膜识别的同时对虹膜进行活体检测。业界通常考虑到的虹膜活体检测方法是检测虹膜振颤特性、瞳孔对可见光源强度的收缩扩张反应特性等。由于虹膜振颤、瞳孔的收缩扩张等变化是缓慢，特征变化微小，导致这些检测方法实现困难，用时长、效率低。

三、发明内容

本发明提供了一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法及检测装置，实施简单，使用友好，用时短，效率高。

本发明的一个实施例提供了一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，包括以下步骤：

设置一组或多组红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；

点亮红外照明光源，并获取被检测目标的眼部图像；

检测图像中是否有红外照明光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。

本发明的一个实施例还提供了一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测装置，包括虹膜采集摄像模组，虹膜采集摄像模组连接处理器，处理器连接一组或多组红外照明光源，红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；虹膜采集模组包括虹膜采集摄像头，虹膜采集摄像头连接图像传感器，图像传感器连接处理器，处理器检测所述摄像头采集的图像中是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

本发明提供的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法及检测装置，具有如下有益技术效果：

1、根据透镜成像原理，瞳孔视界范围内的光源通过瞳孔和晶状体在视网膜成像，这个明亮的像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中就会呈现出光斑；另外虹膜区域对光源有反射，虹膜相当于一个反射镜，如果光源落在在该区域内会形成镜像，这个镜像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中也会呈现出光斑。同时，不同位置和数量的光源在瞳孔区域内或者虹膜区域范围内时就会产生相应位置和数量的光斑。根据这个特点，在虹膜检测装置中设置有一组以上的主动光源，通过程序控制这些主动光源的亮灭、变化，那么在瞳孔区域内或虹膜区域内的光斑就会呈现相应的变化；光斑呈现相应的变化的那么就是真实的虹膜，没有光斑或者光斑不呈现相应的变化那么就是伪造的虹膜。因此，这种检测方法和检测装置实施简单，使用友好，用时短，效率高。

2.通过程序控制主动光源按不同的方式变动，同时检测相应的光斑的变动规律是否和主动光源变动的规律是否匹配。变动规律匹配的就是真实的虹膜，变动规律不匹配的就是伪造的虹膜。因为伪造者事先并不知道程序指令主动光源按何种方式变动，更加难以伪造。

附图说明

图1所示为照明光源在人眼的虹膜区域成像成光斑的位置的示意图。

图2所示为照明光源在人眼的虹膜区域成像成光斑的成像原理的示意图。

图3所示为本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法的一个实施例的流程图。

图4所示为本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法的一个实施例的流程图。

图5所示为本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测装置的一个实施例的示意图。

其中，1.虹膜采集摄像头，2.红外照明光源，4.瞳孔，5.虹膜，6.晶状体，7.视网膜，8.眼球，9.红外光源在视网膜上的成像

具体实施方式

下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1～图2，本发明是基于眼球对视界范围内的照明光源会产生光斑提出的虹膜活体检测方法及相关产品。尤其是瞳孔4区域内产生的光斑适合应用在虹膜识别中做活体检测。由于人眼就是一个精细的光学成像系统。我们可以把眼睛抽象成一个简单的光学模型：瞳孔4是一个允许光线进入眼球的通道，瞳孔4后的晶状体6类似于透镜，而视网膜7是成像的光屏。根据透镜成像原理，瞳孔4视界范围内的光源通过瞳孔4和晶状体6在视网膜7成像，这个明亮的像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中就会呈现出光斑，也就是红外光源在视网膜上的成像9。

红外照明光源2发出的光线通过瞳孔4、晶状体6在视网膜7上成一个像9，如果像9被虹膜采集摄像头1接收到，采集到的图像在像9的位置呈现出一个明亮的光斑。通过调节红外照明光源在虹膜采集摄像头1周边合适的位置，使红外照明光源在瞳孔区域形成光斑。

另外虹膜区域对光源有反射，虹膜相当于一个反射镜，如果光源落在在该区域内会形成镜像，这个镜像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中也会呈现出光斑。如果能够调整到红外照明光源2只在瞳孔区域内形成光斑那是最好的效果，但是在实际使用中，因为各种人的瞳孔大小是不一样的。不同使用者使用时，眼睛相对虹膜采集摄像头也可能处在不同位置，红外照明光源2形成的光斑有可能是落在虹膜区域的，所以本发明对光斑的检测包括瞳孔区域和虹膜区域。

参考图3，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，包括以下步骤：

设置一组或多组红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；

点亮红外照明光源，并获取被检测目标的图像；

检测图像中是否有红外照明光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，还可以包括如下步骤：

控制红外照明光源交替点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到一幅或多幅点亮图像，以及一幅或多幅熄灭图像；

检测点亮图像是否有红外照明光源形成的光斑，同时，检测熄灭图像是否没有红外照明光源形成的光斑；如果有，则判断检测目标为真的活体；否则，则判断检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，还可以包括如下步骤：

控制红外照明光源随机点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到多幅点亮图像，以及多幅熄灭图像；

检测点亮图像是否有红外照明光源形成的光斑，检测熄灭图像是否没有红外照明光源形成的光斑，同时，按光斑形成的时间顺序检测点亮图像和所灭图像是否与红外照明光源的变化同步；如果是，则判断检测目标为真的活体；否则，则判断检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，还可以包括如下步骤：

寻找所述主动光源熄灭状态下图像的瞳孔区域或虹膜区域，判断瞳孔区域或虹膜区域是否有光斑，如有，则将光斑定位，以排除环境光源对检测判断的影响。

依次点亮每一组红外照明光源，同时采集被检测目标物体的图像；

寻找图像中位于瞳孔区域或虹膜区域的光斑，并对光斑进行定位和标记，记录红外照明光源与红外照明光源产生的光斑的对应关系。

参考图4，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，可以包括如下步骤：

设置一组或多组红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；

点亮红外照明光源，并获取被检测目标的图像；

寻找图像的瞳孔区域或虹膜区域；

熄灭红外照明光源，采集被检测目标的图像；

检测图像瞳孔区域或虹膜区域是否有光斑，如有将其定位；

依次点亮每一组红外照明光源，同时采集被检测目标物体的图像；

寻找图像中位于瞳孔区域或虹膜区域的光斑，并对光斑进行定位和标记，记录光源与其产生的光斑的对应关系；

控制红外照明光源按一定方式亮灭、变化，同时采集每次光源变化时被检测目标的图像，产生一系列变化的图像；

检测图像瞳孔区域或虹膜区域的光斑并定位；

检测光斑的变动规律和红外照明光源的变动规律是否匹配，如果对应，则认为被检测目标为真实的虹膜；否则为假的虹膜。因为伪造者事先并不知道程序指令红外照明光源按何种方式变动，更加难以伪造。

常用的瞳孔检测方法有投影函数法、模板匹配法、霍夫变换法、基于Gabor变换的方法和基于神经网络的方法等。因为人的虹膜区域直径大约是1厘米，虹膜区域的检测方法可以是在检测出瞳孔后以瞳孔中心为圆心画一个直径为1厘米的圆来粗略确定虹膜区域。简单的光斑检测方法有阈值法：光斑通常灰度值都比较高，远高于周边区域的像素，可以根据下面的式子判断是否属于光斑：

I(x,y)>K

I是像素的灰度值,其中(x,y)为像素值的坐标值；如果图像中像素点的灰度值I大于预制的阈值K，认为该点是光斑点。

也可以采用其他一些光斑检测算法，例如2D Gabor滤波器等方法。

参考图5，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的虹膜活体检测装置包括虹膜采集摄像模组，虹膜采集摄像模组连接处理器，处理器连接一组或多组红外照明光源，红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，红外照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；虹膜采集模组包括虹膜采集摄像头，虹膜采集摄像头连接图像传感器，图像传感器连接处理器，处理器检测摄像头采集的图像中是否有光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。

在本发明的一个实施例中，处理器可以连接存储器，存储器上设有控制程序，控制程序控制红外照明光源交替点亮或熄灭，或者控制红外照明光源随机点亮或熄灭。

在本发明的一个实施例中，处理器连接智能终端，智能终端设有控制程序，能够自动控制红外照明光源点亮或熄灭，以及人工控制红外照明光源点亮或熄灭。终端设备可以是计算机、手机、平板电脑、PDA、POS或车载电脑。

智能终端处理和存储处理器发送过来的虹膜图像和其他信息；智能设备通过处理器操作虹膜采集模组和红外照明光源。

在本发明的一个实施例中，摄像头上设有红外滤光片，只允许红光通过，可以有效的减小环境光的影响。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置一组或多组红外照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，所述光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；

点亮所述光源，并获取被检测目标的图像；

检测所述图像中是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断所述检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

控制所述光源交替点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到一幅或多幅点亮图像，以及一幅或多幅熄灭图像；

检测所述点亮图像是否有所述光源形成的光斑，同时，检测所述熄灭图像是否没有所述光源形成的光斑；如果是，则判断所述检测目标为真的活体；否则，则判断所述检测目标为假的活体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

控制所述光源随机点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到多幅点亮图像，以及多幅熄灭图像；

检测所述点亮图像是否有所述光源形成的光斑，检测所述熄灭图像是否没有所述光源形成的光斑，同时，按光斑形成的时间顺序检测所述点亮图像和所述熄灭图像是否与所述光源的变化同步；如果是，则判断所述检测目标为真的活体；否则，则判断所述检测目标为假的活体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述红外照明光源熄灭的状态下寻找所述图像的瞳孔区域或虹膜区域，判断所述瞳孔区域或虹膜区域是否有光斑，如有，则将所述光斑定位，以排除环境光源对检测判断的影响。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

依次点亮每一组红外照明光源，同时采集被检测目标物体的图像；

寻找所述图像中位于瞳孔区域里或虹膜区域的光斑，并对所述光斑进行定位和标记，记录所述光源与所述光源产生的光斑的对应关系。

6.一种基于眼球上光斑的虹膜活体检测装置，其特征在于，包括虹膜采集摄像模组，所述模组连接处理器，所述处理器连接一组或多组红外照明光源，所述光源对被检测目标的眼部区域进行照明，所述光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域内或虹膜区域；所述虹膜采集模组包括虹膜采集摄像头，所述摄像头连接图像传感器，所述图像传感器连接处理器，所述处理器检测所述摄像头采集的图像中是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器连接存储器，所述存储器上设有控制程序，所述控制程序控制所述光源交替点亮或熄灭，或者控制所述光源随机点亮或熄灭。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器连接智能终端，所述智能终端设有控制程序，能够自动控制所述光源点亮或熄灭，以及人工控制所述光源点亮或熄灭。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述摄像头上设有红外滤光片。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述终端设备包括计算机、手机、平板电脑、PDA、POS、车载电脑。