CN110490096A - 一种远距离无感人脸虹膜一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种远距离无感人脸虹膜一体机，包括前盖板、结构侧壳和结构后壳形成的容置空间；容置空间内安装一光学支架，第二虹膜摄像头模组均通过虹膜镜头模组支架安装在光学支架的虹膜模组安装孔内，第一虹膜摄像头模组安装在光学支架底部，人脸摄像头模组安装在光学支架顶部并与第一虹膜摄像头模组和第二虹膜摄像头模组上下分布且保证中心垂直重合。本发明的有益效果是可无感采集90％人群(身高范围为150cm～185cm)虹膜信息，进行高精度的虹膜采集/识别，促进虹膜识别多方位、多场合的应用；可实现虹膜信息的远距离识别，友好性好；人脸摄像头模组采用宽动态模组，动态范围大于105db，解决光照环境过亮或者过暗情况下，人脸难识别难采集的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种虹膜采集装置，特别涉及一种远距离无感人脸虹膜一体机。
背景技术
人脸识别是目前主流的一种识别方式。其主要采集面部信息(核心为五官信息)进行比对识别。但随着是识别对象面容的改变、识别有血缘关系、甚至双胞胎这种面部特征相似的情形，识别人群范围广泛的情况，均普遍存在识别率低和误识别的风险。
虹膜识别是一种更为精确、稳定，适用性较高的识别方法。其主要是通过对不同人群的虹膜纹理进行识别。因人眼虹膜具有独特性，唯一性、稳定性等特点，即使基因相近的双胞胎也存在虹膜纹理差异，因此识别准确性很高。传统的虹膜识别设备有两种摄像头形态。一种为固定定焦镜头模组，由于不同人群身高差异，采集者被迫弯腰和踮脚去配合设备，友好性低。另外一种是采用转动镜头模组。在虹膜识别中，转动镜头模组系统需要转动成像器件，设备需具有一定的联动装置或配备云台，设备的复杂性增大。同时转动成像镜头模组的瞬间如果采集虹膜信息必然带来一定运动模糊，出现误识别或者难识别的情况。此外，虹膜识别最大的技术难点在于高质量虹膜图像的获取。由于虹膜本身尺寸很小，虹膜识别要求分辨率高，即使使用最好的光学组件，虹膜模组也只能拍摄到人脸大小的图像，且成像景深短(常规在5cm左右)，因此虹膜图像获取不方便，在距离大于50cm或者更远的距离，很难精确定位用户正确位置，确保高质量的虹膜图像。本发明在传统虹膜识别设备的基础上，设计了一种远距离无感虹膜人脸一体机。在距离50-80cm的范围内，可精准定位人员虹膜位置和人脸位置，获得高质量的虹膜像素值。同时，虹膜识别模块采用隐藏式设计，从外形上保证与常规的人脸识别设备无差异化设计，减少设备外观的复杂性，实现简洁化设计。采用两种生物识别方式的结合，减小了生物识别的难度的同时，推动多种生物识别技术的发展，特别是虹膜生物识别的发展，未来虹膜识别将可能实现类似人脸识别的方便，减少用户的主观配合。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种远距离无感人脸虹膜一体机，实现虹膜信息的远距离识别，采用多模组多角度设计，实现无感采集90％人群(身高范围为150cm～185cm)虹膜信息，增加装置的适用性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种远距离无感人脸虹膜一体机，包括前盖板、结构侧壳和结构后壳，以及所述前盖板、所述结构侧壳和所述结构后壳形成的容置空间；所述容置空间内安装一光学支架，第二虹膜摄像头模组均通过虹膜镜头模组支架安装在所述光学支架的虹膜模组安装孔内，第一虹膜摄像头模组安装在所述光学支架底部，人脸摄像头模组安装在所述光学支架顶部并与所述第一虹膜摄像头模组和所述第二虹膜摄像头模组上下分布且保证中心垂直重合。
优选的，为了增加装置的适用性，所述前盖板为钢化玻璃材质。
优选的，为了增加装置的实用性，所述光学支架两侧通过螺丝安装有红外光源角度架，两个所述红外光源角度架上均通过螺丝紧固有红外补光灯板。
优选地，为了增加装置的使用性，所述红外光源角度架与所述光学支架呈垂直分布，所述红外补光灯板与所述红外光源角度架呈水平分布。
优选的，为了增加装置的使用性，所述红外补光灯板为铝制基板。
优选的，为了增加装置的实用性，所述远距离无感人脸虹膜一体机的使用距离为L，所述第一虹膜摄像头模组所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L1，所述第二虹膜摄像头模组所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L2，其中L≤L1+L2。
优选的，为了增加装置的适用性，所述远距离无感人脸虹膜一体机安装高度为H1，其相对于水平安装角度为θ1，所述第一虹膜摄像头模组与水平方向夹角为θ0 2，其中θ0 2＝θ1；所述第二虹膜摄像头模组与水平方向夹角同所述虹膜镜头模组支架一致，均为θ1 2。
优选的，为了增加装置的使用性，所述第一虹膜摄像头模组视场角为β0，其水平视场角为β0 1，垂直视场角为β0 2，且所述第二虹膜摄像头模组视场角为β1，其水平视场角为β1 1，垂直视场角为β1 2，且所述人脸摄像头模组视场角为α1，其水平视场角为α1 1，垂直视场角为α1 2，且其中α1≥β0≥β1。
优选的，为了增加装置的适用性，所述远距离无感人脸虹膜一体机可采集到虹膜图像的人群身高范围在所述第一虹膜摄像头模组可采集到虹膜图像人群的下限和所述第二虹膜摄像头模组可采集到虹膜图像人群的上限之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、可无感采集90％人群(身高范围为150cm～185cm)虹膜信息，进行高精度的虹膜采集/识别，促进虹膜识别多方位、多场合的应用，可适用范围广。
2、可实现虹膜信息的远距离识别，减少采集者配合，友好性好。
3、人脸摄像头模组采用宽动态模组，动态范围大于105db，解决光照环境过亮或者过暗情况下，人脸难识别难采集的情况。
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1示意性示出了本发明的整体结构示意图；
图2示意性示出了本发明无感一体机的光学原理图。
图中：
101、前盖板 102、光学支架
103、红外光源角度架 104、红外补光灯板
105、虹膜镜头模组支架 106、第一虹膜摄像头模组
107、第二虹膜摄像头模组 108、人脸摄像头模组
109、结构侧壳 110、结构后壳
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。
如图1至图2所示，本实施例提供一种，包括前盖板、结构侧壳和结构后壳，以及前盖板101、结构侧壳109和结构后壳110形成的容置空间；容置空间内安装一光学支架102，第二虹膜摄像头模组107通过虹膜镜头模组支架105安装在光学支架102的虹膜模组安装孔内，第一虹膜摄像头模组106安装在光学支架102底部，人脸摄像头模组108安装在光学支架102顶部并与第一虹膜摄像头模组106和第二虹膜摄像头模组107上下分布且保证中心垂直重合；前盖板101为钢化玻璃材质；光学支架102两侧通过螺丝安装有红外光源角度架103，两个红外光源角度架103上均通过螺丝紧固有红外补光灯板104；红外光源角度架103与光学支架102呈垂直分布，红外补光灯板104与红外光源角度架103呈水平分布；红外补光灯板104为铝制基板。
远距离无感人脸虹膜一体机的使用距离为L，第一虹膜摄像头模组106所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L1，第二虹膜摄像头模组107所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L2，其中L≤L1+L2。
远距离无感人脸虹膜一体机安装高度为H1，其相对于水平安装角度为θ1，第一虹膜摄像头模组106与水平方向夹角为θ0 2，其中θ0 2＝θ1；第二虹膜摄像头模组107与水平方向夹角同虹膜镜头模组支架105一致，均为θ1 2。
第一虹膜摄像头模组106视场角为β0，其水平视场角为β0 1，垂直视场角为β0 2，且第二虹膜摄像头模组107视场角为β1，其水平视场角为β1 1，垂直视场角为β1 2，且人脸摄像头模组108视场角为α1，其水平视场角为α1 1，垂直视场角为α1 2，且其中α1≥β0≥β1。
远距离无感人脸虹膜一体机可采集到虹膜图像的人群身高范围在第一虹膜摄像头模组106可采集到虹膜图像人群的下限和第二虹膜摄像头模组107可采集到虹膜图像人群的上限之间。
实施例一。
初始化第一虹膜摄像头模组106、第二虹膜摄像头模组107、初始化人脸摄像头模组108。开始检测人脸，并采集人脸图像，通过通讯接口，传输到控制模块；控制模块通过检测人脸，定位人眼位置，启动第一虹膜摄像头模组106，第二虹膜摄像头模组107采集虹膜图像，通过虹膜算法，选择虹膜质量优良的图像进行特征提取，虹膜注册、虹膜识别。
一体机使用距离为L，光学模块安装高度为H1，其相对于水平安装角度为θ1，主要包括两个独立的第一虹膜摄像头模组106和第二虹膜摄像头模组107，单个人脸摄像头模组108。第一虹膜摄像头模组106与第二虹膜摄像头模组107间距为d1，第一虹膜摄像头模组106与虹膜设备边界间距为d2，第一虹膜摄像头模组106与水平方向夹角为θ0 2,此设计案例中θ0 2＝θ1。第一虹膜摄像头模组106视场角为β0，其水平视场角为β0 1，垂直视场角为β0 2，且第一虹膜摄像头模组106在采集距离L1内均能采集到清晰、且像素满足算法需求的虹膜图像。L1为第一虹膜摄像头模组106所满足虹膜直径≥200pixel的使用距离。第二虹膜摄像头模组107与水平方向夹角为θ1 2，其中，θ1 2角度设计由虹膜模组安装支架105实现。第二虹膜摄像头模组107视场角为β1，其水平视场角为β1 1，垂直视场角为β1 2，且第二虹膜摄像头模组107在采集距离L2内均能采集到清晰、且像素满足算法需求的虹膜图像。L2为第二虹膜摄像头模组107所满足虹膜直径≥200pixel的使用距离。其中L1和L2有轻微叠加，且L≤L1+L2；当采集目标在使用距离L内活动时，均能获得清晰有效的虹膜图像。其中β0≥β1。人脸摄像头模组108视场角为α1，其水平视场角为α1 1，垂直视场角为α1 2，且第一虹膜摄像头模组106，第二虹膜摄像头模组107与人脸摄像头模组108的视场角大小关系为，α1≥β0≥β1。人脸摄像头模组108位于第二虹膜摄像头模组107的正上方，且与第一虹膜摄像头模组106、第二虹膜摄像头模组107在同一垂直线上。与第二虹膜摄像头模组107非紧密排布，保证在有效使用范围内可完全覆盖采集人群。
前盖板101采用丝印红外油墨工艺，其截止380-780nm波段光源，保证在800nm-1000nm的近红外光通过。一方面从外观上隐藏多组摄像头模组，美化产品外观。另一方面，可以有效的防止灰尘直接进入摄像头模组，保证了图像的质量；红外补光灯板104与红外光源角度架103存在水平夹角，用于光源的交叉照射，防止采集者因戴眼镜造成光斑而降低虹膜采集的效率。红外补光灯板104采用铝制基板，有效解决红外光源散热慢导致光衰减的问题。红外光源焊接在红外补光灯板104上。红外光源辐射810-940nm的近红外光，其发出的光线经过前盖板101透射后照射到识别对象，为虹膜采集提供光亮度。
虹膜镜头模组支架105用来固定第二虹膜摄像头模组107，位于光学支架102的虹膜模组安装孔之上，用于实现第二虹膜摄像头模组107与虹膜安装孔不同的角度设计，减少虹膜镜头模组之间的视场重合，有效的利用模组在垂直方位的成像区域，最大限度的扩大垂直方位对不同身高范围人群的采集，减少采集对象的配合，实现无感采集。第一虹膜摄像头模组106，第二虹膜摄像头模组107，由两个或者两个以上的独立虹膜摄像头模组组成，采用不同的镜头焦距、不同的高像素、大像面尺寸的传感器，一方面实现不同物距的采集，保证多个镜头模组在水平方位物距的叠加，从而实现远距离50-80cm虹膜识别。另一方面高像素(不小于800万)大像面尺寸的传感器，大的成像尺寸保证物方使用者在水平、垂直方位上有足够的活动范围，减少用户在水平方位的使用限制，降低了用户的配合度。高像素的传感器保证高清晰、高质量的虹膜图像。人脸摄像头模组108为分辨率不小于200万摄像头模组，位于光学支架102顶部，与第二虹膜摄像头模组107上下排布且保证中心垂直重合。有效防止在识别过程中人脸识别与虹膜识别水平定位偏差问题。保证了人眼定位的准确性，减少了虹膜图像采集的时间。具有大于105db的宽动态功能，保证在环境光发生剧烈变化时(太亮或者太暗)，人脸识别的正常运行。
假设人的身高为H2,根据人体比例(人体头部长度约为人体总身高的0.13，人眼占人脸的高度约为人脸的0.51)，可计算出不同身高的人群所对应的虹膜高度H3为：
H3＝0.935H2-5.5 (1)
通过公式(1)可计算出：不同身高范围人群的虹膜位置。根据设备安装角度为θ1，第一虹膜摄像头模组106垂直方向视场角β0 2，结合公式(1)，可计算出第一虹膜摄像头模组106在垂直方向覆盖人群虹膜范围H0 3范围为：
相应的，对应人群范围H0 2范围为：
同样，第二虹膜摄像头模组107与部件在垂直方向覆盖人群的虹膜高度范围为：H1 3
相应的，对应人群范围H1 2范围为：
根据虹膜镜头模组的安装位置，第一虹膜摄像头模组106涉及虹膜采集人群的下限，第二虹膜摄像头模组107涉及虹膜采集人群的上限，根据公式(4)、(9)即可采集到虹膜图像的人群身高范围为：
对比采集对象的人群范围，输入摄像头模组β1 2，β0 2，L2max，L1min调节H1、d1、d2、θ1、θ0 2、θ1 2，根据公式(10)、(11)即可获取最佳H2min、H2max参数，保证一体设计的虹膜、人脸采集范围覆盖所需身高的采集人群的虹膜范围，不需要人员配合，在使用距离L范围内，实现无感采集。图2为无感一体机的光学原理图。
实施例二。
此方案不仅仅适应于2个虹膜模组，也适用于2个模组以上的虹膜模组图像的采集。
本发明的有益效果是：可无感采集90％人群(身高范围为150cm～185cm)虹膜信息，进行高精度的虹膜采集/识别，促进虹膜识别多方位、多场合的应用，可适用范围广；可实现虹膜信息的远距离识别，减少采集者配合，友好性好；人脸摄像头模组采用宽动态模组，动态范围大于105db，解决光照环境过亮或者过暗情况下，人脸难识别难采集的情况。
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 (9)
1.一种远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述远距离无感人脸虹膜一体机包括：前盖板、结构侧壳和结构后壳，以及所述前盖板、所述结构侧壳和所述结构后壳形成的容置空间；
所述容置空间内安装一光学支架，第二虹膜摄像头模组均通过虹膜镜头模组支架安装在所述光学支架的虹膜模组安装孔内，第一虹膜摄像头模组安装在所述光学支架底部，人脸摄像头模组安装在所述光学支架顶部并与所述第一虹膜摄像头模组和所述第二虹膜摄像头模组上下分布且保证中心垂直重合。
2.根据权利要求1所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述前盖板为钢化玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述光学支架两侧通过螺丝安装有红外光源角度架，两个所述红外光源角度架上均通过螺丝紧固有红外补光灯板。
4.根据权利要求3所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述红外光源角度架与所述光学支架呈垂直分布，所述红外补光灯板与所述红外光源角度架呈水平分布。
5.根据权利要求3所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述红外补光灯板为铝制基板。
6.根据权利要求1所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述远距离无感人脸虹膜一体机的使用距离为L，所述第一虹膜摄像头模组所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L1，所述第二虹膜摄像头模组所满足虹膜直径大于/等于200pixel的使用距离为L2，其中L≤L1+L2。
7.根据权利要求6所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述远距离无感人脸虹膜一体机安装高度为H1，其相对于水平安装角度为θ1，所述第一虹膜摄像头模组与水平方向夹角为θ0 2，其中θ0 2＝θ1；所述第二虹膜摄像头模组与水平方向夹角同所述虹膜镜头模组支架一致，均为θ1 2。
8.根据权利要求7所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述第一虹膜摄像头模组视场角为β0，其水平视场角为β0 1，垂直视场角为β0 2，且所述第二虹膜摄像头模组视场角为β1，其水平视场角为β1 1，垂直视场角为β1 2，且所述人脸摄像头模组视场角为α1，其水平视场角为α1 1，垂直视场角为α1 2，且其中α1≥β0≥β1。
9.根据权利要求8所述的远距离无感人脸虹膜一体机，其特征在于，所述远距离无感人脸虹膜一体机可采集到虹膜图像的人群身高范围在所述第一虹膜摄像头模组可采集到虹膜图像人群的下限和所述第二虹膜摄像头模组可采集到虹膜图像人群的上限之间。
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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