CN110889356A - 一种基于红外相机解锁ar眼镜的方法、装置及ar眼镜 - Google Patents

一种基于红外相机解锁ar眼镜的方法、装置及ar眼镜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法、解锁装置及AR眼镜，涉及身份认证安全技术领域，用于实现：通过在数据库中预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥；通过红外相机模块采集待验证对象的巩膜信息；根据采集到的巩膜信息与数据库中的解锁密钥进行相似度匹配判断；若匹配成功则开放使用权限。本发明的有益效果为：加入红外相机后进一步提升巩膜识别的场景适应能力，基于主动打光可以避免暗光情况下普通RGB相机采集到的巩膜图像质量太差的问题，提升暗光情况下的解锁成功率。

Description

一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法、装置及AR眼镜
技术领域
本发明涉及身份认证安全技术领域，特别涉及一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法、装置及AR眼镜。
背景技术
目前，由于大部分AR眼镜没有锁定及解锁机制，当用户摘下AR眼镜时，用户的隐私和设备安全性得不到保障。为此，部分厂商提供了AR眼镜的锁定解锁方法，通过于势或者手柄等输入方式输入密码未解锁AR眼镜。采用上述解锁方式，用户每次进行解锁操作时，都需要配合头部的注视点，在虚拟键盘「选择字母输入，但是这种方式导致密码输入的准确性不高，输入速度慢，极大地影响了用户的体验。
因此，基于生物识别解锁装置的方法应运而生，其中尤以人眼识别最受研究者青睐，人眼结构由巩膜，虹膜和瞳孔三部分构成，虹膜即是位于其他二者之间的圆环状部分，属于眼球中层，负责自动调节瞳孔大小，从而适应不同光照环境。而交叉错杂的细丝，斑点和条纹等细微之物构成虹膜大量独一无二的信息特征，也因此具备了某种与生俱来的不可复制性。
部分厂商基于上述特点，研发了一种基于虹膜识别的解锁AR眼睛的方法和装置，通过对待验证对象的虹膜信息进行识别匹配，从而达到安全使用装置的目的，同时还有基于巩膜识别的产品，但是无一例外都具有以下缺点：
1)不具备活体检测能力；
2)在使用环境照明情况糟糕时，采集到的图像质量太差，识别率大大降低。
发明内容
为至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法、解锁装置及AR眼镜，通过在数据库中预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥；通过红外相机模块采集待验证对象的巩膜信息；根据采集到的巩膜信息与数据库中的解锁密钥进行相似度匹配判断；若匹配成功则开放使用权限。
本发明解决其问题所采用的技术方案第一方面是：一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、在数据库中预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；S20、通过红外相机模块采集待验证对象的巩膜信息；S30、根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；S40、根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
有益效果：加入红外相机可以进一步提升巩膜识别的场景适应能力，基于主动打光可以避免暗光情况下普通RGB相机采集到的巩膜图像质量太差的问题，提升暗光情况下的解锁成功率。
根据本发明第一方面所述的解锁AR眼镜的方法，还包括活体检测步骤：红外相机模块向待验证对象眼球处发射红外光；所述红外光在角膜上反光形成耀点，并反射光线；接收反射光线，得到眼球图像信息，判断所述眼球图像信息是否具有耀点，若是则判断所述待验证对象为活体，否则为非活体。
根据本发明第一方面所述的，S10还包括：S11、通过交互界面引导被采集对象转动眼球，从而采集多个眼球角度以及注视焦点不同的巩膜图像；S12、对所述巩膜图像进行质量评估，若评估合格则进行特征提取，否则返回执行步骤S11；S13、将巩膜图像及对应的特征关联并注册，录入数据库，同时设置对应权限。
根据本发明第一方面所述的，S20还包括：S21、检测环境光线强度，当低于设置阈值时，调用红外相机模块开启红外补光功能并进入步骤S22，否则直接执行步骤S22；S22、根据待验证对象的眼部中心点，调整图像采集模块的焦点，并根据所述焦点确定拍摄角度。
根据本发明第一方面所述的，S10和所述S30还包括：截取步骤、对所述巩膜信息中的巩膜图像进行截取，提取出巩膜部分；特征增强步骤、使用特征增强算法滤除血管纹理之外的其他背景图像；特征提取步骤、根据预先设置的描述符从已增强的图像中提取特征描述符；特征匹配步骤、以特征描述符集合作为巩膜特征与数据库中存储的所述解锁密钥进行相似度匹配判断。
根据本发明第一方面所述的，截取步骤还包括对所述巩膜图像进行归一化处理。
根据本发明第一方面所述的，归一化处理包括以下至少一种：巩膜图像缩放、巩膜图像角度调节、巩膜图像位置调节以及巩膜图像亮度调节。
根据本发明第一方面所述的，特征匹配步骤还包括：
使用机器学习算法输入多组巩膜图像用于模型训练，其中所述多组巩膜图像包括暗光巩膜图像、反光巩膜图像、多角度巩膜图像以及双胞胎巩膜图像。
本发明解决其问题所采用的技术方案第二方面是：一种基于红外相机解锁AR眼镜的解锁装置，其特征在于，包括：数据库库，用于预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；采集模块，用于采集待验证对象的巩膜信息；验证模块，用于根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；授权模块，用于根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
有益效果：采集方式更为便捷，采集设备更为低廉、耐用，对比虹膜识别，只需大于100万像素的普通RGB摄像头即可，同时巩膜相对于虹膜形状大小一般不会改变，稳定性较高，生物特征较为明显难以被外界环境干扰，加强识别的稳定性。
本发明解决其问题所采用的技术方案第三方面是：一种AR眼镜，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储并支持处理器执行所述解锁方法的程序。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是根据本发明优选实施例的方法流程示意图；
图2是根据本发明优选实施例的系统结构示意图；
图3是根据本发明优选实施例的活体检测流程示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
参照图1，是本发明优选实施例的方法流程示意图：
S10、在数据库中预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；
S20、通过红外相机模块采集待验证对象的巩膜信息；
S30、根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；
S40、根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
S10还包括：
S11、通过交互界面引导被采集对象转动眼球，从而采集多个眼球角度以及注视焦点不同的巩膜图像；
S12、对所述巩膜图像进行质量评估，若评估合格则进行特征提取，否则返回执行步骤S11；
S13、将巩膜图像及对应的特征关联并注册，录入数据库，同时设置对应权限。
还包括活体检测步骤：
红外相机模块向待验证对象眼球处发射红外光；
所述红外光在角膜上反光形成耀点，并反射光线；
接收反射光线，得到眼球图像信息，判断所述眼球图像信息是否具有耀点，若是则判断所述待验证对象为活体，否则为非活体。
S20还包括：
S21、检测环境光线强度，当低于设置阈值时，调用红外相机模块开启红外补光功能并进入步骤S22，否则直接执行步骤S22；
S22、根据待验证对象的眼部中心点，调整图像采集模块的焦点，并根据所述焦点确定拍摄角度。
S10和所述S30还包括：
截取步骤、对所述巩膜信息中的巩膜图像进行截取，提取出巩膜部分；
特征增强步骤、使用特征增强算法滤除血管纹理之外的其他背景图像；
特征提取步骤，根据预设设置的描述符从已增强的图像中提取特征描述符；
特征匹配步骤，以特征描述符集合作为巩膜特征与数据库中存储的所述解锁密钥进行相似度匹配判断。
截取步骤还包括对所述巩膜图像进行归一化处理。
归一化处理包括以下至少一种：巩膜图像缩放、巩膜图像角度调节、巩膜图像位置调节以及巩膜图像亮度调节。
特征匹配步骤还包括：
使用机器学习算法输入多组巩膜图像用于模型训练，其中所述多组巩膜图像包括暗光巩膜图像、反光巩膜图像、多角度巩膜图像以及双胞胎巩膜图像。
参照图2，是本发明优选实施例的系统结构示意图，包括：
数据库库，用于预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；
红外相机模块，用于根据环境情况选择是否开启红外补光以采集待验证对象的巩膜信息；
验证模块，用于根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；
授权模块，用于根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
参照图3，是根据本发明优选实施例的活体检测流程示意图：
巩膜图像采集装备对待验证对象的眼球进行采集，并在显示模组上呈现对应图像信息，首先通过感光元件判断周围环境光线强度，若低于预设的阈值，则认为环境光线不足，开启红外补光，否则则不开启对应功能，由此可分别适配白天和黑夜的使用场景。
一个典型的巩膜识别系统包括：截取、特征增强、特征提取和特征匹配。首先从原始眼睛图像中截取出巩膜部分，用特征增强算法滤除血管纹理之外的背景，根据描述符的设计从已增强的图像中提取特征描述符，以特征描述符集合作为巩膜特征与已有其他巩膜特征比对从而达到生物识别的目的。
巩膜识别注册方式：为了获取更完整的用户巩膜图像，提升样本库的完成性，最终提升解锁成功率。需要引导用户完成注册。整理思想，引到用户观察不同角度的图像，这样可获取更完整的用户巩膜图像，通过在AR眼镜的交互界面上对客户给出引导提示，指示用户注视不同方向，从而获得不同角度、不同焦点的巩膜图像。
AR眼镜内部安装一种巩膜图像采集设备，该设备可以是普通RGB摄像头模组、黑白摄像头模组、红外摄像头模组中的一种，通过巩膜图像采集设备，采集巩膜图像，利用算法分析巩膜特征点建立数据集，在用户解锁时，采集用户巩膜图像，处理后与数据集存储的特征点比对，实现解锁AR设备的功能。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、在数据库中预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；
S20、红外相机模块根据环境情况选择是否开启红外补光以采集待验证对象的巩膜信息；
S30、根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；
S40、根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
2.根据权利要求1所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，还包括活体检测步骤：
红外相机模块向待验证对象眼球处发射红外光；
所述红外光在角膜上反光形成耀点，并反射光线；
接收反射光线，得到眼球图像信息，判断所述眼球图像信息是否具有耀点，若是则判断所述待验证对象为活体，否则为非活体。
3.根据权利要求1所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述S10还包括：
S11、通过交互界面引导被采集对象转动眼球，从而采集多个眼球角度以及注视焦点不同的巩膜图像；
S12、对所述巩膜图像进行质量评估，若评估合格则进行特征提取，否则返回执行步骤S11；
S13、将巩膜图像及对应的特征关联并注册，录入数据库，同时设置对应权限。
4.根据权利要求1所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述S20还包括：
S21、检测环境光线强度，当低于设置阈值时，调用红外相机模块开启红外补光功能并进入步骤S22，否则直接执行步骤S22；
S22、根据待验证对象的眼部中心点，调整图像采集模块的焦点，并根据所述焦点确定拍摄角度。
5.根据权利要求1所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述S10和所述S30还包括：
截取步骤、对所述巩膜信息中的巩膜图像进行截取，提取出巩膜部分；
特征增强步骤、使用特征增强算法滤除血管纹理之外的其他背景图像；
特征提取步骤、根据预先设置的描述符从已增强的图像中提取特征描述符；
特征匹配步骤、以特征描述符集合作为巩膜特征与数据库中存储的所述解锁密钥进行相似度匹配判断。
6.根据权利要求4所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述截取步骤还包括对所述巩膜图像进行归一化处理。
7.根据权利要求5所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述归一化处理包括以下至少一种：巩膜图像缩放、巩膜图像角度调节、巩膜图像位置调节以及巩膜图像亮度调节。
8.根据权利要求1所述的基于红外相机解锁AR眼镜的方法，其特征在于，所述特征匹配步骤还包括：
使用机器学习算法输入多组巩膜图像用于模型训练，其中所述多组巩膜图像包括暗光巩膜图像、反光巩膜图像、多角度巩膜图像以及双胞胎巩膜图像。
9.一种基于红外相机解锁AR眼镜的解锁装置，其特征在于，包括：
数据库，用于预输入一组以上的巩膜特征信息，作为解锁密钥，并设置对应权限；
红外相机模块，用于根据环境情况选择是否开启红外补光以采集待验证对象的巩膜信息；
验证模块，用于根据采集到的所述巩膜信息与数据库中的所述解锁密钥进行相似度匹配判断；
授权模块，用于根据判断结果结合数据库的记录的信息开放AR眼镜的对应权限。
10.一种AR眼镜，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储并支持处理器执行权利要求1至8中任一项所述方法的程序。
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