CN111160112A - 提升景深的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物识别技术领域，提供了一种提升景深的装置及方法，该提升景深的装置包括：图像采集单元，所述图像采集单元包括位于不同高度的主虹膜相机和从虹膜相机；所述主虹膜相机的图像传感器的分辨率等于所述从虹膜相机的图像传感器的分辨率，所述主虹膜相机的景深小于所述从虹膜相机的景深，所述主虹膜相机和所述从虹膜相机的视场范围存在重叠。该提升景深的装置可以应用于虹膜识别门禁、虹膜识别闸机、虹膜识别采集器等大人流应用设备，可在较宽工作距离内采集待识别的虹膜图像，改善了虹膜采集识别设备工作距离过小，体验感极差的缺陷。

Description

提升景深的装置及方法
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域，特别涉及一种提升景深的装置及方法。
背景技术
虹膜识别是一种基于眼睛中的虹膜进行身份识别的技术，其具有快捷方便、可靠性高、不需物理接触、配置多样性等优点。如今虹膜识别技术在煤矿、银行、监狱、门禁、社保、医疗等多种行业得到越来越广泛的使用。
虹膜识别设备主要用来完成虹膜的采集比对识别，然而以往的虹膜设备在对虹膜图像进行采集或者比对识别时，大多使用定焦的小景深单个采集相机，使用时需要在很窄的范围内不断调节眼睛与设备的距离，以便找到能够采集到足够清晰虹膜图像的位置。使得用户在使用虹膜采集或者识别设备，尤其是在不熟悉设备工作距离时，需要反复长时间调整位置，导致识别效率很低、体验极差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种提升景深的装置及方法，以解决现有的虹膜识别设备识别效率很低、体验极差的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，第一方面，本发明提供一种提升景深的装置，包括：图像采集单元，所述图像采集单元包括位于不同高度的主虹膜相机和从虹膜相机；
所述主虹膜相机的图像传感器的分辨率等于所述从虹膜相机的图像传感器的分辨率，所述主虹膜相机的景深小于所述从虹膜相机的景深，所述主虹膜相机和所述从虹膜相机的视场范围存在重叠。
其中，所述提升景深的装置还包括多个用于为所述图像采集单元提供照明的辅助发光单元。
其中，所述辅助发光单元包括第一近红外补光灯和第二近红外补光灯；
所述第一近红外补光灯和所述第二近红外补光灯分别位于所述图像采集单元的两侧。
其中，所述提升景深的装置还包括用于对所述主虹膜相机和所述从虹膜相机发送的待识别的虹膜图像进行处理以提取虹膜特性信息，并把预先存储的用户虹膜模板信息和所述虹膜特性信息进行比对的图像处理单元。
其中，所述提升景深的装置还包括与所述图像处理单元信号相连的上位机。
其中，所述提升景深的装置还包括与所述上位机信号相连的用于测量所述主虹膜相机或者所述从虹膜相机与人眼之间的距离信息的测距单元。
其中，所述测距单元为红外测距单元、声波测距单元、激光测距单元或者雷达测距单元。
其中，所述提升景深的装置还包括与所述上位机信号相连的用于发出语音信息以提示用户移动的发声单元。
第二方面，本发明提供一种提升景深的方法，包括：
当用户在主虹膜相机的工作范围内时，通过所述主虹膜相机采集待识别的虹膜图像；当用户在从虹膜相机的工作范围内时，通过所述从虹膜相机采集待识别的虹膜图像；用户在预设位置处时，所述主虹膜相机和所述从虹膜相机切换工作状态。
其中，还包括：基于所述主虹膜相机或者所述从虹膜相机与人眼之间的距离信息，从而通过发出语音信息以提示用户移动。
(三)有益效果
本发明提供的提升景深的装置及方法，主虹膜相机的图像传感器的分辨率等于从虹膜相机的图像传感器的分辨率，主虹膜相机的景深小于从虹膜相机的景深，主虹膜相机和从虹膜相机的视场范围存在重叠。当用户在主虹膜相机的工作范围内时，主虹膜相机采集待识别的虹膜图像，当用户在从虹膜相机的工作范围内时，从虹膜相机采集待识别的虹膜图像，主虹膜相机和从虹膜相机在D2处接力，从而保证用户在D1～D3内任意位置均可采集到清晰的待识别的虹膜图像。该提升景深的装置可以应用于虹膜识别门禁、虹膜识别闸机、虹膜识别采集器等大人流应用设备，可在较宽工作距离内采集待识别的虹膜图像，改善了虹膜采集识别设备工作距离过小，体验感极差的缺陷。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1是本发明实施例提供的提升景深的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的提升景深的装置的光路示意图；
其中，101、主虹膜相机；102、从虹膜相机；103、测距单元；104、第一近红外补光灯；105、第二近红外补光灯。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
图1是本发明实施例提供的提升景深的装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的提升景深的装置，包括：图像采集单元，图像采集单元包括位于不同高度的主虹膜相机101和从虹膜相机102；
主虹膜相机101和从虹膜相机102安装于安装座上，安装座可以为矩形的安装座，主虹膜相机101和从虹膜相机102位于不同的高度，且主虹膜相机101和从虹膜相机102均位于安装座的同一条垂线上，该垂线的方向与该安装座的宽度方向相一致；
其中，主虹膜相机101可以用来采集近焦范围内的待识别的虹膜图像，从虹膜相机102可以用来采集远焦范围内的待识别的虹膜图像；
主虹膜相机101的图像传感器的分辨率等于从虹膜相机102的图像传感器的分辨率，主虹膜相机101的景深小于从虹膜相机102的景深，主虹膜相机101和从虹膜相机102的视场范围存在重叠；
具体地，如图2所示，C1为主虹膜相机，C2为从虹膜相机，V1为主虹膜相机视场，V2为从虹膜相机视场，主虹膜相机视场和从虹膜相机视场具有较大部分的重叠区，用户在重叠区内进行虹膜的采集识别。D1为可有效采集到清晰虹膜图像的最近使用位置，D3为有效采集到清晰虹膜图像的最远使用位置，D2为两虹膜相机工作距离接力位置。
需要说明的是，主虹膜相机101的镜头像方焦距可以等于从虹膜相机102的镜头像方焦距，主虹膜相机101的光圈值可以小于从虹膜相机102的光圈值。
需要说明的是，主虹膜相机101的分辨率等于从虹膜相机102的分辨率；主虹膜相机101的镜头像方焦距f1等于从虹膜相机102的镜头像方焦距为f2，主虹膜相机101的光圈值F1小于从虹膜相机102的光圈值F2；主虹膜相机101的物方焦距为L1小于从虹膜相机102的物方焦距L2，主虹膜相机101的有效工作范围D1～D2与从虹膜相机102的有效工作范围D2～D3存在重叠，主虹膜相机101的景深ΔL1小于从虹膜相机102的景深ΔL2。
其中，主虹膜相机101所用的图像传感器为AR0237，主虹膜相机101的分辨率可以为210万像素(尺寸大小1/2.7inch)；主虹膜相机101的镜头像方焦距f1可以为17.5mm，主虹膜相机101的光圈值F1可以为F4，主虹膜相机101的物方焦距为L1可以为350mm，主虹膜相机101的有效工作范围D1～D2可以为300mm～400mm，主虹膜相机101的景深ΔL1＝100mm。
从虹膜相机102所用的图像传感器为AR0237，从虹膜相机102的分辨率可以为210万像素(尺寸大小1/2.7inch)；从虹膜相机102的镜头像方焦距f2可以为17.5mm，从虹膜相机102的光圈值F2可以为F5.6，从虹膜相机102的物方焦距为L2可以为475mm，从虹膜相机102的有效工作范围D2～D3可以为400mm～550mm，从虹膜相机102的景深ΔL2＝150mm。其中，L3与D2的大小一致即L3＝400mm。
在本发明实施例中，主虹膜相机101的图像传感器的分辨率等于从虹膜相机102的图像传感器的分辨率，主虹膜相机101的景深小于从虹膜相机102的景深，主虹膜相机101和从虹膜相机102的视场范围存在重叠。当用户在主虹膜相机101的工作范围内时，主虹膜相机101采集待识别的虹膜图像，当用户在从虹膜相机102的工作范围内时，从虹膜相机102采集待识别的虹膜图像，主虹膜相机101和从虹膜相机102在D2处接力，从而保证用户在D1～D3内任意位置均可采集到清晰的待识别的虹膜图像。该提升景深的装置可以应用于虹膜识别门禁、虹膜识别闸机、虹膜识别采集器等大人流应用设备，可在较宽工作距离内采集待识别的虹膜图像，改善了虹膜采集识别设备工作距离过小，体验感极差的缺陷。
可以理解的是，主虹膜相机101和从虹膜相机102的景深，以下式为理论参考，结合实际进行调整。
Figure BDA0002309309250000051
式中，f为镜头像方焦距，F为光圈值，L为物方焦距，δ为镜头容许弥散圆直径。
在上述实施例的基础上，提升景深的装置还包括多个用于为图像采集单元提供照明的辅助发光单元。
在本发明实施中，由于人眼虹膜在一定波长的红外光(一般在700～900纳米之间)照射下，总体上呈现一种由里到外的放射状结构，包含许多相互交错的类似于斑点、条纹、隐窝等形状的细微结构，这些细微特征称为虹膜的纹理特征，因此采集虹膜图像时需要提供一个近红外的补光。当主虹膜相机101和从虹膜相机102采集待识别的虹膜图像时，该辅助发光单元给虹膜图像的采集提供一个良好的采集环境，以使得到更加清晰、完整的虹膜特性信息图像。
在上述实施例的基础上，辅助发光单元包括第一近红外补光灯104和第二近红外补光灯105；
第一近红外补光灯104和第二近红外补光灯105分别位于图像采集单元的两侧。
在本发明实施中，第一近红外补光灯104位于主虹膜相机101和从虹膜相机102的左侧，第二近红外补光灯105位于主虹膜相机101和从虹膜相机102的右侧。
在上述实施例的基础上，提升景深的装置还包括用于对主虹膜相机101和从虹膜相机102发送的待识别的虹膜图像进行处理以提取虹膜特性信息，并把预先存储的用户虹膜模板信息和虹膜特性信息进行比对的图像处理单元。
在本发明实施中，由于采集的待识别的虹膜图像不仅仅只有虹膜，还包含幢孔、睫毛、眼睑等部分，并且在虹膜图像的采集过程中会受到光照等许多不确定因素的影响，所以需要对该虹膜图像进行针对性预处理以便后续对该虹膜图像的处理。其中，该虹膜图像的预处理过程包括图像增强、图像滤波、图像分割等操作，但不限定于此。
由于虹膜的不同主要在于虹膜纹理的不同，需要提取出虹膜纹理中的细节特征并对其进行编码，从而得到该虹膜图像中的虹膜特性信息。其中，提取虹膜特性信息的过程可包括图像模板制作、特征提取、目标识别、算法编码等操作，但不仅限于此。
将虹膜特性信息与预先存储的用户虹膜模板信息进行比对以得到匹配相似度，若所述匹配相似度在预设的范围内，则判定虹膜图像通过识别，否则，判定虹膜图像不通过识别。
在上述实施例的基础上，提升景深的装置还包括与图像处理单元信号相连的上位机。
在本发明实施中，上位机可以为电脑或者单片机，用于对虹膜图像的采集和比对的控制和通讯。上位机可以用于逻辑控制、通信控制、算法控制、权限设置控制或者流程控制。
在上述实施例的基础上，提升景深的装置还包括与上位机信号相连的用于测量主虹膜相机或者从虹膜相机与人眼之间的距离信息的测距单元103。
需要说明的是，测距单元103可以为红外测距单元、声波测距单元、激光测距单元或者雷达测距单元。
在本发明实施中，声波测距单元可根据发射信号和遇到障碍物后的回响信号之间的时间间隔计算出两者之间的距离。
在上述实施例的基础上，提升景深的装置还包括与上位机信号相连的用于发出语音信息以提示用户移动的发声单元。
在本发明实施中，由于虹膜识别算法对待识别的虹膜图像有一定要求，因此需要限定用户人眼位置与图像传感器之间的距离。上位机将测距单元103测量得到的结果与虹膜识别算法要求的距离进行对比。上位机根据对比结果向发声单元发送控制命令以控制发声单元发出语音信息以提示用户向前或向后移动，例如可发出"用户向前移动"、"用户向后移动"或者是"请保持不动"等语音信息以提示用户进行相应动作，待用户重新站定后，再重新获得满足要求的图像信息。
本发明实施例还提供一种根据上述各实施例提供的提升景深的装置的提升景深的方法，包括：
当用户在主虹膜相机的工作范围内时，通过主虹膜相机采集待识别的虹膜图像；当用户在从虹膜相机的工作范围内时，通过从虹膜相机采集待识别的虹膜图像；用户在预设位置处时，主虹膜相机和从虹膜相机切换工作状态。
需要说明的是，主虹膜相机101的分辨率等于从虹膜相机102的分辨率；主虹膜相机101的镜头像方焦距f1等于从虹膜相机102的镜头像方焦距为f2，主虹膜相机101的光圈值F1小于从虹膜相机102的光圈值F2；主虹膜相机101的物方焦距为L1小于从虹膜相机102的物方焦距L2，主虹膜相机101的有效工作范围D1～D2与从虹膜相机102的有效工作范围D2～D3存在重叠，主虹膜相机101的景深ΔL1小于从虹膜相机102的景深ΔL2。
其中，主虹膜相机101所用的图像传感器为AR0237，主虹膜相机101的分辨率可以为210万像素(尺寸大小1/2.7inch)；主虹膜相机101的镜头像方焦距f1可以为17.5mm，主虹膜相机101的光圈值F1可以为F4，主虹膜相机101的物方焦距为L1可以为350mm，主虹膜相机101的有效工作范围D1～D2可以为300mm～400mm，主虹膜相机101的景深ΔL1＝100mm。
从虹膜相机102所用的图像传感器为AR0237，从虹膜相机102的分辨率可以为210万像素(尺寸大小1/2.7inch)；从虹膜相机102的镜头像方焦距f2可以为17.5mm，从虹膜相机102的光圈值F2可以为F5.6，从虹膜相机102的物方焦距为L2可以为475mm，从虹膜相机102的有效工作范围D2～D3可以为400mm～550mm，从虹膜相机102的景深ΔL2＝150mm。其中，L3与D2的大小一致即L3＝400mm。
在本发明实施例中，主虹膜相机101的图像传感器的分辨率等于从虹膜相机102的图像传感器的分辨率，主虹膜相机101的景深小于从虹膜相机102的景深，主虹膜相机101和从虹膜相机102的视场范围存在重叠。当用户在主虹膜相机101的工作范围内时，主虹膜相机101采集待识别的虹膜图像，当用户在从虹膜相机102的工作范围内时，从虹膜相机102采集待识别的虹膜图像，主虹膜相机101和从虹膜相机102在D2处接力，从而保证用户在D1～D3内任意位置均可采集到清晰的待识别的虹膜图像。该提升景深的方法可以应用于虹膜识别门禁、虹膜识别闸机、虹膜识别采集器等大人流应用设备，可在较宽工作距离内采集待识别的虹膜图像，改善了虹膜采集识别设备工作距离过小，体验感极差的缺陷。
在上述实施例的基础上，还包括：
基于主虹膜相机或者从虹膜相机与人眼之间的距离信息，从而通过发出语音信息以提示用户移动。
在本发明实施中，由于虹膜识别算法对待识别的虹膜图像有一定要求，因此需要限定用户人眼位置与图像传感器之间的距离。上位机将测距单元103测量得到的结果与虹膜识别算法要求的距离进行对比。上位机根据对比结果向发声单元发送控制命令以控制发声单元发出语音信息以提示用户向前或向后移动，例如可发出"用户向前移动"、"用户向后移动"或者是"请保持不动"等语音信息以提示用户进行相应动作，待用户重新站定后，再重新获得满足要求的图像信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种提升景深的装置，其特征在于，包括：图像采集单元，所述图像采集单元包括位于不同高度的主虹膜相机和从虹膜相机；
所述主虹膜相机的图像传感器的分辨率等于所述从虹膜相机的图像传感器的分辨率，所述主虹膜相机的景深小于所述从虹膜相机的景深，所述主虹膜相机和所述从虹膜相机的视场范围存在重叠。
2.根据权利要求1所述的提升景深的装置，其特征在于，所述提升景深的装置还包括多个用于为所述图像采集单元提供照明的辅助发光单元。
3.根据权利要求2所述的提升景深的装置，其特征在于，所述辅助发光单元包括第一近红外补光灯和第二近红外补光灯；
所述第一近红外补光灯和所述第二近红外补光灯分别位于所述图像采集单元的两侧。
4.根据权利要求1所述的提升景深的装置，其特征在于，所述提升景深的装置还包括用于对所述主虹膜相机和所述从虹膜相机发送的待识别的虹膜图像进行处理以提取虹膜特性信息，并把预先存储的用户虹膜模板信息和所述虹膜特性信息进行比对的图像处理单元。
5.根据权利要求4所述的提升景深的装置，其特征在于，所述提升景深的装置还包括与所述图像处理单元信号相连的上位机。
6.根据权利要求5所述的提升景深的装置，其特征在于，所述提升景深的装置还包括与所述上位机信号相连的用于测量所述主虹膜相机或者所述从虹膜相机与人眼之间的距离信息的测距单元。
7.根据权利要求6所述的提升景深的装置，其特征在于，所述测距单元为红外测距单元、声波测距单元、激光测距单元或者雷达测距单元。
8.根据权利要求6所述的提升景深的装置，其特征在于，所述提升景深的装置还包括与所述上位机信号相连的用于发出语音信息以提示用户移动的发声单元。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述的提升景深的装置的提升景深的方法，其特征在于，包括：
当用户在主虹膜相机的工作范围内时，通过所述主虹膜相机采集待识别的虹膜图像；当用户在从虹膜相机的工作范围内时，通过所述从虹膜相机采集待识别的虹膜图像；用户在预设位置处时，所述主虹膜相机和所述从虹膜相机切换工作状态。
10.根据权利要求9所述的提升景深的方法，其特征在于，还包括：
基于所述主虹膜相机或者所述从虹膜相机与人眼之间的距离信息，从而通过发出语音信息以提示用户移动。
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Application publication date: 20200515

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