CN109697419A - 一种双摄虹膜采集设备与双摄同步图像传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双摄虹膜采集设备与双摄同步图像传输方法，包括双摄像头，红外光光源，可见光光源，本发明能够在不遮挡人眼区域的基础上，避免光影现象掩盖虹膜纹理，增强图像质量，同时虹膜采集设备可实现将双摄像头采集的图像通过USB直接传输到计算机，无需使用FPGA或者CPU，极大减少硬件成本，并且与常规双摄采集方案相比，实现了双摄同步图传的技术效果。

Description

一种双摄虹膜采集设备与双摄同步图像传输方法

技术领域

本发明涉及虹膜采集设备领域，具体的涉及种双摄虹膜采集设备与双摄同步图像传输方法。

背景技术

传统的近距离双摄虹膜采集设备，通常具备两套成像系统，其中一套成像系统的光源容易对其相邻的成像系统造成影响，在虹膜成像区域形成光影，掩盖虹膜纹理，降低虹膜图像质量。

常规的双摄采图方案需采用FPGA或者CPU方案，带来高昂的硬件成本，并且仅支持异步传输。

发明内容

针对上述出现的问题，本发明提供一种提升虹膜图像质量的双摄虹膜采集设备，以及改进的双摄图传方法。

本发明的技术方案：一种双摄虹膜采集设备，包括虹膜采集模块、外壳、眼罩，其中所述虹膜采集模块包括：

双摄像头，所述双摄像头包括第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头用于同时分别采集左右眼虹膜图像；

红外光光源，位于设备中心位置，排成两列，左侧红外光光源朝向左侧眼睛，右侧红外光光源朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于增强虹膜成像质量；

可见光光源，位于设备左右两侧，左、右两侧各排成一列，左侧可见光光源朝向左侧眼睛，右侧可见光光源朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于照亮人眼前方的可视区域，

所述双摄像头、红外光光源前方安装半透半反镜，用于透过红外光照射在用户眼部，增强虹膜成像质量，并且能够反射用户双眼，为用户提供视觉反馈；

所述可见光源前方分别安装磨砂板用于使可见光发射均匀、柔和；

所述外壳呈腔体，腔体一端连接虹膜采集模块；

所述眼罩设置于外壳腔体的另一端，用户将双眼靠近眼罩进行虹膜采集；双摄像头与USB芯片连接用于进行数据传输，所述USB芯片支持并行数据传输。

优选的，所述半透半反镜、磨砂板前方安装丝印PC板，用于覆盖虹膜采集模块，和用于固定半透半反镜、磨砂板。

优选的，所述外壳下方设置接口，用于连接支架。

优选的，所述眼罩中间增设挡板，用于遮挡来自另一侧成像系统的光源产生的光污染，从而起到去除虹膜成像区域光影，提升虹膜图像质量的效果，不会遮挡眼部、眼周区域。

优选的，所述虹膜采集模块上安装陀螺仪，检测设备是否正向放置，如果设备翻转，陀螺仪会输出翻转提醒。

一种利用所述的虹膜采集设备进行双摄同步图像传输的方法，其特征在于，第一虹膜摄像头的传感器为主传感器，第二虹膜摄像头的传感器为从传感器，其中第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头的传感器设置为同步状态，由主传感器向从传感器发送同步信号，从传感器按照同步信号执行采图操作，每个摄像头传输并行数据到USB芯片，计算机的接口从USB芯片读取数据的频率远远高于第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头向USB芯片写入数据的频率。

第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头各传输8bit位宽的并行数据到USB芯片，USB芯片接收两颗虹膜摄像头输入的16bit位宽的并行数据，通过USB芯片传输到计算机。

本发明的有益效果：本发明虹膜采集设备的结构能够在不遮挡人眼区域的基础上，避免光影现象掩盖虹膜纹理，增强图像质量；

本发明的虹膜采集设备可实现将双摄像头采集的图像通过USB直接传输到计算机，无需使用FPGA或者CPU，极大减少硬件成本，并且与常规双摄采集方案相比，实现了双摄同步图传的技术效果。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1a～图1b示意性示出本发明的双摄虹膜采集设备的结构图；

图1c所示为本发明的双摄虹膜采集设备的新型眼罩结构图；

图2a为不具备挡板的设备采集的图像；

图2b所示为本发明的具备挡板的设备采集的图像；

图3a为本发明的双摄同步图传的示意图；

图3b所示为本发明的USB芯片读入、读出数据示意图；

图3c所示为现有技术中采用FPGA芯片的双摄图传的示意图；

图3d所示为现有技术中采用CPU方案的双摄图传的示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

双摄虹膜采集设备结构

图1a～图1b所示为本发明的双摄虹膜采集设备的结构图，其中图1a为本发明双摄虹膜采集设备的主视图(未显示外壳、眼罩)；图 1b为双摄虹膜采集设备的俯视图；

如图1a所示，虹膜采集设备包括双摄像头，虹膜摄像头101a和虹膜摄像头101b，其中双摄像头横向排列，朝向正前方，虹膜摄像头101a为主摄像头，虹膜摄像头101b为从摄像头，用于同时分别采集左右眼虹膜图像；

虹膜采集设备中心位置配置红外光光源，其中所述红外光光源呈左右两侧排列，左侧红外光光源102a朝向左侧眼睛，右侧红外光光源102b朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于增强虹膜成像质量；

虹膜采集设备左右两侧配置可见光光源，其中所述可见光光源呈左右两侧排列，左侧可见光光源103a朝向左侧眼睛，右侧可见光光源103b朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于照亮人眼前方的可视区域，一方面能够使用户眼部贴近设备时保持可视状态，不至于眼前一片黑暗；另一方面，能够在使用过程中调节环境光亮度，在瞳孔伸缩率超出一定限值时，增加可见光补光，使瞳孔缩小到合适范围之内，瞳孔伸缩率可选范围为20％-70％；

所述双摄像头、所述红外光源前方安装半透半反镜104，用于透过红外光照射在用户眼部，增强虹膜成像质量，并且能够反射用户双眼，为用户提供视觉反馈；

所述可见光源前方分别安装磨砂板105a、磨砂板105b，用于使可见光发射均匀、柔和；

所述半透半反镜104、磨砂板前方安装丝印PC板106，覆盖包括双摄像头、红外光源、可见光源的整个核心虹膜采集模块，用于固定半透半反镜、磨砂板。

虹膜采集设备下方留有接口，用于连接支架。

如图1b所示，虹膜采集设备除了包括核心虹膜采集模块111之外，还包括外壳112、眼罩113等结构特征，设备外壳下方留有接口 (图中未显示)，用于连接支架。用户将双眼靠近眼罩进行虹膜采集。

图1c所示为本发明的双摄虹膜采集设备的新型眼罩结构图如图 1c所示，眼罩中间增设挡板121，能够遮挡来自另一侧成像系统的光源产生的光污染，保证单侧人眼接受本侧红外光和可见光光源的照射，避免另一侧红外光和可见光光源的干扰，从而起到去除虹膜成像区域光影，提升虹膜图像质量的效果。并且该挡板不会遮挡眼部、眼周区域，不会缩小眼部的可采集范围。

图2a为不具备挡板的设备采集的图像，在虹膜区域201处形成光影，遮挡虹膜纹理，对虹膜注册、识别造成不利影响；图2b为具备挡板的设备采集的图像，可以发现光影得以有效的去除。

虹膜采集设备还包括陀螺仪，在设备的控制板上安装陀螺仪(微小元件，图中未显示)，检测设备是否正向放置，如果设备翻转，陀螺仪会输出翻转提醒。

双摄同步图像传输方法

图3a为本发明双摄同步图传的示意图，虹膜摄像头101a的传感器设定为主传感器，虹膜摄像头101b的传感器为从传感器，虹膜摄像头101a和虹膜摄像头101b的传感器为同步状态，由主传感器向从传感器发送同步信号，从传感器按照同步信号执行采图操作。虹膜摄像头101a和虹膜摄像头101b与USB芯片连接，该USB芯片支持并行数据传输，每个摄像头传输8bit位宽的并行数据到USB芯片，USB 芯片接收两颗虹膜摄像头输入的16bit位宽的并行数据，通过USB芯片传输到计算机。

一般情况下计算机的USB2.0高速接口从USB芯片读取数据的频率远远高于虹膜摄像头101a和虹膜摄像头101b2向USB芯片写入数据的频率，如图3b所示USB芯片读入、读出数据示意图，双摄像头写入USB芯片的频率远小于计算机的USB2.0高速接口从USB芯片读取数据的频率，所以不会存在图像丢失问题，从而保证图像无损且不丢帧上传至计算机。

图3c为常规采用FPGA芯片的双摄图传的示意图，双摄像头通过 FPGA芯片连接到USB芯片，FPGA采集图像数据进行缓存，然后发送给USB芯片，计算机再从USB读取图像数据，为异步传输方式，不能保证多路数据的同步图传。

图3d为常规采用CPU方案的双摄图传的示意图，双摄像头通过 CPU连接到USB芯片，CPU采集图像数据进行缓存，然后发送给USB 芯片，计算机再从USB读取图像数据，为异步传输方式，不能保证多路数据的同步图传。

支持本地采集、远程应用的工作模式

设备通过USB线连接至计算机，采集虹膜图像并传输到计算机，远程虹膜识别设备通过调用计算机上的网络版SDK，实现读取设备采集图像的功能，由此实现本地注册、远程注册或者远程识别的功能。

实施例1

本设备广泛应用于儿童建库、公安采集建库等场景，用户只需将双眼贴近设备眼罩即可完成相应功能，在大规模人员建库应用中，可满足平均注册时间≤2s，平均识别时间≤1s，能够有效的提升非熟练人员的虹膜注册、虹膜识别速度，同时获取到高质量的虹膜图像。

实施例2

本设备支持本地采集、远程应用的工作模式，将设备通过USB 线连接至计算机，在计算机上安装设备的网络版SDK，由远端虹膜识别设备调用该网络版SDK中的虹膜数据。用户在本发明的设备A上完成虹膜图像采集，传输到计算机，之后在另外一台虹膜识别设备B上进行虹膜识别，设备B采集用户的虹膜图像，调用设备A的网络版SDK，读取其存储的虹膜特征，与本次采集图像的虹膜特征进行比对，输出识别结果。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种双摄虹膜采集设备，包括虹膜采集模块、外壳、眼罩，其中所述虹膜采集模块包括：

双摄像头，所述双摄像头包括第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头用于同时分别采集左右眼虹膜图像；

红外光光源，位于设备中心位置，排成两列，左侧红外光光源朝向左侧眼睛，右侧红外光光源朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于增强虹膜成像质量；

可见光光源，位于设备左右两侧，左、右两侧各排成一列，左侧可见光光源朝向左侧眼睛，右侧可见光光源朝向右侧眼睛，在设备采集图像时开启，采集完成之后关闭，用于照亮人眼前方的可视区域，

所述双摄像头、红外光光源前方安装半透半反镜，用于透过红外光照射在用户眼部，增强虹膜成像质量，并且能够反射用户双眼，为用户提供视觉反馈；

所述可见光源前方分别安装磨砂板用于使可见光发射均匀、柔和；

所述外壳呈腔体，腔体一端连接虹膜采集模块；

所述眼罩设置于外壳腔体的另一端，用户将双眼靠近眼罩进行虹膜采集；双摄像头与USB芯片连接用于进行数据传输，所述USB芯片支持并行数据传输。

2.根据权利要求1所述的虹膜采集设备，其特征在于，所述半透半反镜、磨砂板前方安装丝印PC板，用于覆盖虹膜采集模块，和用于固定半透半反镜、磨砂板。

3.根据权利要求1所述的虹膜采集设备，其特征在于，所述外壳下方设置接口，用于连接支架。

4.根据权利要求1所述的虹膜采集设备，其特征在于，所述眼罩中间增设挡板，用于遮挡来自另一侧成像系统的光源产生的光污染，从而起到去除虹膜成像区域光影，提升虹膜图像质量的效果，不会遮挡眼部、眼周区域。

5.根据权利要求1所述的虹膜采集设备，其特征在于，所述虹膜采集模块上安装陀螺仪，检测设备是否正向放置，如果设备翻转，陀螺仪会输出翻转提醒。

6.一种利用权利要求1所述的双摄同步图像传输方法，其特征在于，第一虹膜摄像头的传感器为主传感器，第二虹膜摄像头的传感器为从传感器，其中第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头的传感器设置为同步状态，由主传感器向从传感器发送同步信号，从传感器按照同步信号执行采图操作，每个摄像头传输并行数据到USB芯片，计算机的接口从USB芯片读取数据的频率远远高于第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头向USB芯片写入数据的频率。

7.根据权利要求6所述的虹膜采集方法，其特征在于，第一虹膜摄像头和第二虹膜摄像头各传输8bit位宽的并行数据到USB芯片，USB芯片接收两颗虹膜摄像头输入的16bit位宽的并行数据，通过USB芯片传输到计算机。