CN109840460A - 一种虹膜采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种虹膜采集系统，属于生物识别技术领域。该虹膜采集系统包括：移动终端和与所述移动终端相配合的外挂虹膜镜头。所述外挂虹膜镜头包括：夹持组件和安装于所述夹持组件上的镜头，所述镜头只允许550－700纳米波段的可见光通过。在需要获取虹膜图像时，将所述夹持组件夹持在移动终端上，并使所述镜头与所述移动终端的摄像头的主光轴重叠，以形成复合镜头组。该虹膜采集系统在不外加补光光源的前提下，只利用可见光即可实现对虹膜图像的采集。该外挂虹膜镜头可以有效获取足够清晰的虹膜纹理特征，解决虹膜识别行业在应用中的采集成本问题，还能有效地与移动终端进行结合，做到移动应用和生物识别技术的无缝融合。
Description
技术领域
本发明属于生物识别技术领域，具体涉及一种虹膜采集系统。
背景技术
随着科技的发展，基于生物特征的识别技术逐渐成为了用户识别技术发展的重要方向，其中生物识别技术是指，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等技术手段的密切结合，利用人体固有的生理特性(如指纹、脸相、虹膜等)和行为特征(如笔迹、声音、步态等)来进行个人身份的识别和鉴定。相对于通过文字编码的识别技术来说，基于生物特征的识别技术的安全性更好，尤其是基于虹膜的识别技术，其利用人体虹膜特征的唯一性，在理论上具有其他生物识别技术无可比拟的优点。目前，现有的虹膜图像采集一般采用红外光照明、配备高分辨率摄像头完成，且虹膜图像采集补光，多以照明光源放置在眼睛正前方，光源中心与眼睛虹膜切面90度进行补光。而对于现有的移动设备(手机、PC、笔记本等)自带的摄像头采用370－700纳米波段的可见光获取图像和视频，同时由于其对于700纳米以上的红外波段及其他波段的屏蔽，无法进行红外图像的采集。因此，在不外加补光光源的前提下，即在利用自然光的前提下，如何利用目前的移动设备自带的摄像头采集虹膜图像，便成为了行业内关注的焦点。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种虹膜采集系统，以有效地改善上述问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供了一种虹膜采集系统，包括：移动终端和与所述移动终端相配合的外挂虹膜镜头，所述外挂虹膜镜头，包括：夹持组件和安装于所述夹持组件上的镜头，所述镜头只允许550－700纳米波段的可见光通过。在需要获取虹膜图像时，将所述夹持组件夹持在移动终端上，并使所述镜头与所述移动终端的摄像头的主光轴重叠，以形成复合镜头组。
在本发明可选的实施例中，所述镜头包括：壳体和设置于所述壳体内的光学元件，所述光学元件只允许550－700纳米波段的可见光通过。
在本发明可选的实施例中，所述光学元件包括：平凸透镜、平凹透镜和全凸透镜，光线先经所述平凸透镜的凸面后向所述平凹透镜的中心聚焦，再经所述平凹透镜的凹面射向所述全凸透镜，最后经所述全凸透镜输出平行光，其中，所述平凸透镜、所述平凹透镜和所述全凸透镜中的至少一个元件上涂覆有只允许550－700纳米波段的可见光通过的滤光膜。
在本发明可选的实施例中，所述镜头还包括：镜片盖，所述镜片盖盖设于所述壳体的端面上，用于保护设置于所述壳体内的光学元件。
在本发明可选的实施例中，所述壳体上还设置有用于与所述夹持组件相连接的第一连接件。
在本发明可选的实施例中，所述第一连接件为设置于所述壳体端面边缘的外螺纹。
在本发明可选的实施例中，所述壳体的形状为圆柱体形。
在本发明可选的实施例中，所述夹持组件包括：固定件和夹持件，所述固定件与所述夹持件连接，所述固定件用于固定所述镜头，所述夹持件用于夹持在移动终端上。
在本发明可选的实施例中，所述固定件包括：支撑板和固定环，所述支撑板和所述固定环连接，所述支撑板与所述固定件连接，所述固定环设置有与所述镜头相连接的第二连接件。
在本发明可选的实施例中，所述夹持件包括：第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部连接，所述第二夹持部可相对于所述第一夹持部伸缩。
本发明实施例提供的虹膜采集系统，包括：移动终端和与所述移动终端相配合的外挂虹膜镜头。所述外挂虹膜镜头包括：夹持组件和安装于所述夹持组件上的镜头，所述镜头只允许550－700纳米波段的可见光通过。在现有的移动终端上，通过加装该外挂虹膜镜头即可实现利用可见光进行虹膜图像的采集，进一步地，当需要对虹膜图像进行采集时，将该外挂虹膜镜头置于移动终端的摄像头前，使其与移动终端的摄像头形成复合镜头组，用户将眼部对准该复合镜头组，即可进行虹膜图像的采集。该虹膜采集系统在不外加补光光源的前提下，只利用可见光即可实现对虹膜图像的采集。该外挂虹膜镜头可以有效获取足够清晰的虹膜纹理特征，解决虹膜识别行业在应用中的采集成本问题，还能有效地与移动终端进行结合，做到移动应用和生物识别技术的无缝融合。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1示出了本发明实施例提供的一种虹膜采集系统的结构示意图。
图2示出了本发明实施例提供的外挂虹膜镜头的第一的结构示意图。
图3示出了本发明实施例提供的外挂虹膜镜头的第二的结构示意图。
图4示出了本发明实施例提供的镜头的结构示意图。
图5示出了本发明实施例提供的夹持组件的第一结构示意图。
图6示出了本发明实施例提供的夹持组件的第二结构示意图。
图7示出了本发明实施例提供的虹膜采集系统获取虹膜图像的示意图。
图8A示出了本发明实施例提供的虹膜采集系统在550纳米波段下获得的虹膜纹理特征图。
图8B示出了本发明实施例提供的虹膜采集系统在600纳米波段下获得的虹膜纹理特征图。
图8C示出了本发明实施例提供的虹膜采集系统在700纳米波段下获得的虹膜纹理特征图。
图标：30－虹膜采集系统；10－外挂虹膜镜头；11－镜头；111－壳体；112－光学元件；1121－平凸透镜；1122－平凹透镜；1123－全凸透镜；12－夹持组件；121－固定件；1211－支撑板；1212－固定环；122－夹持件；1221－第一夹持部；1222－第二夹持部；20－移动终端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前在虹膜识别行业中，现有的虹膜图像采集一般采用红外光照明、配备高分辨率摄像头完成，且虹膜图像采集补光，多以照明光源放置在眼睛正前方，光源中心与眼睛虹膜切面90度进行补光。而对于现有的移动设备(手机、PC、笔记本等)自带的摄像头采用370－700纳米波段的可见光获取图像和视频，同时由于其对于700纳米以上的红外波段及其他波段的屏蔽，无法进行红外图像的采集。
基于此，本实施例提供了一种在不外加补光光源的前提下，利用目前的移动设备(手机、PC、笔记本等)自带的摄像头即能实现对虹膜图像进行采集的虹膜采集系统30，请参阅图1，该虹膜采集系统30包括：移动终端20和与所述移动终端20相配合的外挂虹膜镜头10。
在需要获取虹膜图像时，将该外挂虹膜镜头10置于该移动终端20的摄像头处，使其与摄像头的主光轴重合，以形成复合镜头组，待用户将眼睛对准外挂虹膜镜头10后，再通过下载于移动终端20上的应用APP(如相机)，即可控制摄像头对用户的虹膜图像进行采集。其中，该移动终端20可以是手机、PC、平板电脑等，本实施例中，仅以手机为例，进行说明。
请参阅图2和图3，该外挂虹膜镜头10包括：夹持组件12和镜头11。所述镜头11作为核心器件，该镜头11只允许550－700纳米波段的可见光通过。作为一种实施方式，如图4所示，该镜头11包括：壳体111和设置于所述壳体111内的光学元件112。
所述壳体111用户保护所述光学元件112，以及固定该光学元件112。该壳体111的形状可以有多种，例如，可以是长方体形，也可以是圆柱体形，还可以是三菱柱形等，于本实施例中，优选地，该壳体111的形状为圆柱体形。优选地，所述壳体111的材质为塑料，例如，可以是PC塑料，也可以是ABS塑料，还可以是PVC塑料，也还可以是PP塑料等，在此，不作进一步限定。
其中，所述壳体111上设置有用于与所述夹持组件12相连接的第一连接件。该第一连接件的结构可以有多种，例如，当壳体111与夹持组件12采用螺纹的方式连接时，第一连接件为设置于所述壳体111端面边缘的外螺纹，此时夹持组件12上设置有与之相对应的内螺纹；当该壳体111与夹持组件12采用卡扣的方式连接时，作为一种实施方式，第一连接件为设置于所述壳体111端面边缘的卡扣件，如间隔设置于壳体111端面边缘的多个凸起部，此时夹持组件12上设置有与之相对应的卡槽；作为另一种实施方式，该第一连接件为设置于所述壳体111端面边缘的多个卡槽，此时夹持组件12上设置有与之相对应的凸起部。
所述光学元件112置于所述壳体111内，该光学元件112只允许550－700纳米波段的可见光通过。作为一种可选的实施方式，该光学元件112包括：平凸透镜1121、平凹透镜1122和全凸透镜1123。光线先经所述平凸透镜1121的凸面后向所述平凹透镜1122的中心聚焦，再经所述平凹透镜1122的凹面射向所述全凸透镜1123，最后经所述全凸透镜1123输出平行光。
其中，所述平凸透镜1121、所述平凹透镜1122和所述全凸透镜1123中的至少一个元件上涂覆有只允许550－700纳米波段的可见光通过的滤光膜。即该滤光膜可以是只涂覆于其中的一个元件上，例如，可以是只涂覆于平凸透镜1121上，也可以是只涂覆于平凹透镜1122，也可以是只涂覆于全凸透镜1123上；或者是涂敷于其中的两个元件上，还可以是三个元件均涂覆有该滤光膜，在此，不再一一举例说明。
其中，该光学元件112的材质可以是玻璃的，也可以是塑料的，在此不作限定。
其中，应当理解的是，不能将图4所示的光学元件112的具体结构理解成还是对本发明的限制，只要能实现只允许550－700纳米波段的可见光通过的光学元件112均应包含在本发明的保护范围内。也即，在此原理框架下，可以相应的增加或减少光学元件112的数量，或采用类似的元件来替代，例如，用偏振片来替换滤光膜等。
其中，作为一种实施例方式，该镜头11还可以包括：镜片盖(图中未示出)，该镜片盖盖设与所述壳体111的端面上，用于保护设置于所述壳体111内的光学元件112，避免将镜片损坏。
其中，需要说明的是，镜片盖所在的壳体111端面与第一连接件所在的壳体111端面为相对端面，例如，第一连接件所在的壳体111端面为底端，镜片盖所在的壳体111端面为顶端。
所述夹持组件12用于固定该镜头11，以便将其固定于移动终端20上。在使用该镜头11进行虹膜图像的获取时，将固定有镜头11的夹持组件12夹持在移动终端20上，并使所述镜头11与所述移动终端20的摄像头的主光轴重叠，待用户将眼睛对准外置镜头11后，再通过下载于移动终端20上的应用APP(如相机)，即可控制摄像头对用户的虹膜图像进行采集。
所述夹持组件12与所述镜头11的固定方式可以有多种，例如，夹持组件12和镜头11是可以是可拆卸连接的，也可以是非可拆卸连接的，如是一体成型的。而不同的固定方式，决定了该夹持组件12的不同结构，但是不管是何种结构的夹持组件12，其作用大致是相同的，均是用于将镜头11固定于该移动终端20上，即只要具备这种功能的结构均可以统称为夹持组件12，即使是利用多个橡筋圈将该镜头11固定与该移动终端20上，那么这多个橡筋圈也可以称之为夹持组件12。
其中，将镜头11固定于不同类型的移动终端20上的夹持组件12的结构有所不同，例如，将镜头11固定于手机上的夹持组件12与将镜头11固定于笔记本上的夹持组件12可以不同。本实施例中，仅以将该镜头11固定于手机上的夹持组件12为例进行说明，作为一种优选的实施方式，请参阅图5和图6，所述夹持组件12包括：固定件121和夹持件122。
所述固定件121与所述夹持件122连接，所述固定件121用于固定所述镜头11。作为一种可选的实施方式，该固定件121包括：支撑板1211和固定环1212。
所述支撑板1211和所述固定环1212连接，优选地，该固定环1212与所述支撑板1211为一体成型结构。所述支撑板1211与所述固定件121连接，优选地，该支撑板1211与固定件121转动连接，以便适应不同类型的手机，由于不同种类的手机的摄像头的位置不同，通过转动支撑板1211，以使安装于有镜头11的固定环1212可以置于该摄像头上。其中，为了美观或节省材料，可以在该支撑板1211上设置镂空孔，其数量可以是1个，也可以是2个及以上，且可以按照一定的形状设置，在此，不做进一步限定。
所述固定环1212设置有与所述镜头11相连接的第二连接件，用于固定镜头11。进一步地，该固定环1212上开设有通孔，以便光通过，在固定环1212的边缘处设置有与所述镜头11相连接的第二连接件。当固定环1212与镜头11通过螺纹的方式连接时，其第二连接件为设置于该通孔内的内螺纹；当固定环1212与镜头11通过卡扣的方式连接时，其第二连接件可以是设置于固定环1212边缘处的多个凸起部，也可以是设置于固定环1212边缘处的多个卡槽。作为可选的方式，当该当固定环1212与镜头11通过卡扣的方式连接时，还可以在通孔上设置透光材质的密封板，以将该通孔密封。
所述夹持件122用于夹持在移动终端20上。述夹持件122包括：第一夹持部1221和第二夹持部1222。所述第一夹持部1221和所述第二夹持部1222连接。所述第二夹持部1222可相对于所述第一夹持部1221伸缩，以便适应不同尺寸的手机，夹持时，第一夹持部1221位于手机边缘的一侧(如右侧)，第二夹持部1222位于手机边缘的另一侧(如左侧)。
其中，作为一种可选的实施方式，在该第一夹持部1221与手机相接触的位置设置有缓冲层，在该第二夹持部1222与手机相接触的位置设置有缓冲层，以便在夹持时，保护手机。
其中，支撑板1211和夹持件122转动连接，进一步地，在该支撑板1211上设置有一与螺杆相对应的第一通孔，在夹持件122的如第一夹持部1221上设置有一与该螺杆相对应的第一孔，固定时，将位于支撑板1211上的第一通孔置于该第一孔的上方，再将螺杆穿过第一通孔，并置入第一孔内，其中第一孔内设置有与该螺杆相匹配的螺纹，当支撑板1211转动到合适位置时，转动螺杆以便将该支撑板1211固定住。
其中，可以理解的是，也可以采用手持的方式将该镜头11置于移动终端20的摄像头上，使其与摄像头的主光轴重叠，即可以采用手持的方式替代该夹持组件12。
其中，为了使本发明的原理更加清楚，下面将结合图7对该虹膜采集系统30的使用方法进行说明。当需要对虹膜图像进行采集时，将该外挂虹膜镜头10置于移动终端20的摄像头前，并使该镜头11与所述移动终端20的摄像头的主光轴重叠，使其与移动终端20的摄像头形成复合镜头组，用户将眼部对准该复合镜头组，利用可见光对虹膜图像进行采集，外挂虹膜镜头10对20－40CM的虹膜进行成像，输出为平行光，移动终端20的摄像头再将外挂虹膜镜头10输出的平行光成像在移动终端20的COMS上，由COMS采集成图像。其中，本实施例还给出了利用550－700纳米波段的可见光进行虹膜图像采集时，所获得的虹膜纹理特征图，如图8A、图8B以及图8C所示，事实证明，利用550－700纳米波段的可见光进行虹膜图像采集，同样可以获取足够清晰的虹膜纹理特征。利用基于可见光550－700纳米波段的外挂虹膜镜头10进行虹膜采集，不仅可以有效获取足够清晰的虹膜纹理特征，也可以解决虹膜识别行业在应用中的采集成本问题，还可以利用这种外挂虹膜镜头10，有效地与移动终端20进行结合，做到移动应用和生物识别技术的无缝融合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种虹膜采集系统，其特征在于，包括：移动终端和与所述移动终端相配合的外挂虹膜镜头，所述外挂虹膜镜头包括：夹持组件和安装于所述夹持组件上的镜头，所述镜头只允许550－700纳米波段的可见光通过；在需要获取虹膜图像时，将所述夹持组件夹持在移动终端上，并使所述镜头与所述移动终端的摄像头的主光轴重叠，以形成复合镜头组。
2.根据权利要求1所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述镜头包括：壳体和设置于所述壳体内的光学元件，所述光学元件只允许550－700纳米波段的可见光通过。
3.根据权利要求2所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述光学元件包括：平凸透镜、平凹透镜和全凸透镜，光线先经所述平凸透镜的凸面后向所述平凹透镜的中心聚焦，再经所述平凹透镜的凹面射向所述全凸透镜，最后经所述全凸透镜输出平行光，其中，所述平凸透镜、所述平凹透镜和所述全凸透镜中的至少一个元件上涂覆有只允许550－700纳米波段的可见光通过的滤光膜。
4.根据权利要求2所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述镜头还包括：镜片盖，所述镜片盖盖设于所述壳体的端面上，用于保护设置于所述壳体内的光学元件。
5.根据权利要求2所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述壳体上还设置有用于与所述夹持组件相连接的第一连接件。
6.根据权利要求5所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述第一连接件为设置于所述壳体端面边缘的外螺纹。
7.根据权利要求2所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述壳体的形状为圆柱体形。
8.根据权利要求1－7任一项所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述夹持组件包括：固定件和夹持件，所述固定件与所述夹持件连接，所述固定件用于固定所述镜头，所述夹持件用于夹持在移动终端上。
9.根据权利要求8所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述固定件包括：支撑板和固定环，所述支撑板和所述固定环连接，所述支撑板与所述固定件连接，所述固定环设置有与所述镜头相连接的第二连接件。
10.根据权利要求8所述的虹膜采集系统，其特征在于，所述夹持件包括：第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部连接，所述第二夹持部可相对于所述第一夹持部伸缩。
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