CN112560539A

CN112560539A - 虹膜采集设备的分辨力测试方法、装置及系统

Info

Publication number: CN112560539A
Application number: CN201910850888.0A
Authority: CN
Inventors: 王文峰; 宋继伟; 钟陈; 宋敏; 刘炳顺; 杨扬; 赵倩; 何召锋; 李星光; 周水子
Original assignee: Beijing Irisking Science & Technology Co ltd; Yangzijiang Pharmaceutical Group Jiangsu Longfengtang Traditional Chinese Medicine Co ltd; China Electronics Standardization Institute
Current assignee: Beijing Irisking Science & Technology Co ltd; Yangzijiang Pharmaceutical Group Jiangsu Longfengtang Traditional Chinese Medicine Co ltd; China Electronics Standardization Institute
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: CN112560539B

Abstract

本发明提供一种虹膜采集设备的分辨力测试方法、装置及系统，该方法包括：接收待测虹膜采集设备采集到的设备分辨力测试卡的图像；检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框，基于对外框的检测结果确定测量区域，通过测量区域计算待测虹膜采集设备的分辨力。该方案避开传统方法中人工标记测试区域，排除主观影响，能够取得稳定可复现的测试结果。

Description

虹膜采集设备的分辨力测试方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及生物特征识别技术领域，特别涉及一种虹膜采集设备的分辨力测试方法、装置及系统。

背景技术

虹膜采集设备的分辨力指的是设备对细微条纹的分辨能力，即能够分辨出黑白线对的能力，简称MTF，其对虹膜纹理成像质量具有至关重要的影响。目前国际上已经发布了摄像头分辨力的测试方法标准ISO 12233-2014，现有的虹膜采集设备的分辨力测试方法，采用ISO 12233-2014规定的测试卡，设备采集测试卡图像传输到计算机，图像分析软件显示采集的图像，测试员在图像中人工标记一块黑白相间的矩形区域，由软件计算MTF值。而采用该方法存在如下缺点：

(1)对测试员标记的待测区域没有任何限定，该区域的选择具有很大随机性，MTF值随标定区域的改变而发生变化，测试员主观因素造成计算所得MTF值不稳定，多次测试结果之间缺乏可比性；

(2)由于所采集图像的中心位置受红外光照均匀、清晰度较高，因此测试员很容易选取图像中心的区域，而虹膜采集包括双眼模式和单眼模式，在双眼模式中虹膜位于图像的左右两侧，图像中心区域计算出来的MTF值可能与图像左右区域的MTF值存在误差，不能准确的表达设备对双眼虹膜的分辨能力。

发明内容

第一方面，本发明实施例提供了一种虹膜采集设备的分辨力测试方法，解决了现有技术中测试员人为对区域标记，主观因素造成计算所得MTF值不稳定，多次测试结果之间缺乏可比性的技术问题。

该虹膜采集设备的分辨力测试方法包括：

接收待测虹膜采集设备采集到的如上所述的设备分辨力测试卡的图像；

检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框，基于对外框的检测结果确定测量区域，通过测量区域计算待测虹膜采集设备的分辨力。

第二方面，本发明实施例还提供了一种虹膜采集设备的分辨力测试装置，包括：

图像接收模块，用于接收待测虹膜采集设备采集到的设备分辨力测试卡的图像；

检测标记模块，用于检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框；

分辨力计算模块，用于根据对外框的检测结果确定测量区域，通过测量区域计算待测虹膜采集设备的分辨力。

第三方面，本发明实施例还提供了一种虹膜采集设备的分辨力测试系统，包括：背光板、待测虹膜采集设备、设备分辨力测试卡、上述所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置；

其中，背光板的光源波段与待测虹膜采集设备主动光源的波段保持一致，背光板用于：固定设备分辨力测试卡，通电后使设备分辨力测试卡在待测虹膜采集设备主动光源照射下清晰成像。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

在本发明实施例中，针对多种采集模式中人眼在图像中的位置变化，本发明提出的测试方法适用于测试多种采集模式的虹膜采集设备分辨力，通过自动检测测量区域计算设备分辨力，避开传统方法中人工标记测试区域，排除测试员主观因素的影响，能够取得稳定可复现的测试结果。

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。

图1是本发明实施例提供的一种虹膜采集设备的分辨力测试方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种当待测虹膜采集设备具有两颗摄像头，分别采集左右眼虹膜图像时，虹膜采集设备的分辨力测试方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种当待测虹膜采集设备具有一颗摄像头，采集单眼或者双眼虹膜图像时，虹膜采集设备的分辨力测试方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种虹膜采集设备的分辨力测试装置结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅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。

在本发明实施例中，提出了一种设备分辨力测试卡，该设备分辨力测试卡包括：边框，所述边框用于框定有效目标区域；所述有效目标区域包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域为空白区域，第二区域和第三区域中包括黑白线条；所述第一区域中包括中心点CL，用于左眼模式分辨力测试的中心点对准，第二区域中包括中心点C，用于双眼模式分辨力测试的中心点对准，所述第三区域中包括中心点CR，用于右眼模式分辨力测试的中心点对准；所述第一区域的中心点CL、第二区域的中心点C、第三区域的中心点CR处用预设标记和预设标记外框标记；预设标记可以采用十字标记，预设标记外框可以采用圆形标记，也可以采用其他的标记。

所述第一区域和所述第三区域均以各自的中心为准分为多个象限，所述第一区域的象限个数与所述第三区域的象限个数相同；每个象限中黑白线条的方向不同，每个象限用于测试不同类型的分辨力，所述第一区域的多个象限中的黑白线条分布方向与所述第三区域的多个象限的黑白线条分布方向以第二区域的中心点C为准呈对称状态。

该设备分辨力测试卡能够很好的模拟设备对人眼虹膜的分辨能力，适用于一颗摄像头采集双眼虹膜的采集模式，单颗摄像头采集左眼或者右眼的采集模式，以及单颗摄像头采集双眼的采集模式，覆盖全面。

在本发明实施例中，所述多个象限可以为四个象限，其中，第1象限分布垂直的黑白线条，用于测试第1分辨力，第2象限分布由垂直方向逆时针旋转45°的倾斜的黑白线条，用于测试第2分辨力，第3象限分布水平的黑白线条，用于测试第3分辨力，第4象限分布由水平方向逆时针旋转45°的倾斜的黑白线条，用于测试第4分辨力。测试卡左侧以CL为中心的黑白线条区域与右侧呈对称状态。

在本发明实施例中，所述多个象限还可以为六个象限，第1象限分布垂直的黑白线条，用于测试第1分辨力，第2-6象限的黑白线条依次逆时针旋转30°，分别用于测试第2-6分辨力。测试卡左侧以CL为中心的黑白线条区域与右侧呈对称状态。

所述多个象限还可以为八个象限，第1象限分布垂直的黑白线条，用于测试第1分辨力，第2-8象限的黑白线条依次逆时针旋转22.5°，分别用于测试第2-8分辨力。测试卡左侧以CL为中心的黑白线条区域与右侧呈对称状态。

在本发明实施例中，所述黑白线条呈等间距分布，所述间距可以为1/4mm、1/6mm、1/8mm或1/10mm，分别对应的设备分辨力为2lp/mm、3lp/mm、4lp/mm、5lp/mm。

在本发明实施例中，所述设备分辨力测试卡上还包括4个独立箭头和4个箭头对；其中，每个独立箭头位于所在边框的中点处，指向垂直于有效目标区域的方向；每个箭头对位于边框的边角处，用于定义有效目标区域的长宽比。

本发明基于上述提出的设备分辨力测试卡，提出了一种虹膜采集设备的分辨力测试系统，包括：背光板、待测虹膜采集设备、设备分辨力测试卡、虹膜采集设备的分辨力测试装置(也就是计算机)。其中，背光板的光源波段与待测虹膜采集设备主动光源的波段基本保持一致，背光板用于：固定设备分辨力测试卡，通电后使设备分辨力测试卡在待测虹膜采集设备主动光源照射下清晰成像。

使用该系统进行正式测试时的基本准备步骤包括：

1)将分辨力测试卡固定在背光板(背光板的电源波长优选700-1000nm)上，背光板通电。

选定的分辨力测试卡的第一区域设定为C1区域(即上述所说的CL区域，下面统一用C1表示CL)，第二区域设定为C2区域(即上述所说的C区域，下面统一用C2表示C)，第三区域设定为C3区域(即上述所说的CR区域，下面统一用C3表示CR)。分辨力测试卡规格为2lp/mm。

2)将待测虹膜采集设备以有限采集距离放置在分辨力测试卡前方，摄像头正对测试卡，设备的采集窗与测试卡尽量保持水平，采集设备分辨力测试卡的图像。采集过程应保证将分辨力测试卡平面平行于待测虹膜采集设备显示框的平面，放置在有效采集距离范围内，其黑色边框与显示框的边缘线平行或垂直，使分辨力测试卡的中心正对显示框中心。

然后进入正式的测试分析环节，如图1所示，包括：

步骤101：接收待测虹膜采集设备采集到的设备分辨力测试卡的图像；

步骤102：虹膜采集设备的分辨力测试装置检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框，基于对外框的检测结果确定测量区域，通过测量区域计算待测虹膜采集设备的分辨力。

具体的，本发明提出两种采集模式：第一种，当虹膜采集设备具有两颗摄像头，分别采集左右眼虹膜图像时，如图2所示，步骤102具体包括：

判断检测到的预设标记(可以为“十字”)是否均为C2，若是，则重新采集图像，若否，则继续进行下一步判断检测到的预设标记的个数；

当检测到0个或者超过4个预设标记时，发送人工标记外框提示信息至测试人员，提示人工标记，测试人员预览图像，当所述图像中显示C1的全部(即完整)区域和C3的全部区域，则标记C1的预设标记外框和C3的预设标记外框(可以为定位圆，标记C1定位圆上3个点和C3定位圆上3个点)，在图像上显示标记结果；当所述图像中只显示C1的全部区域或C3的全部区域，相应的标记C1的预设标记外框或C3的预设标记外框(可以为定位圆，标记C1定位圆上3个点或C3定位圆上3个点)，在图像上显示标记结果；人工检查标记结果是否准确，如果准确，则触发虹膜采集设备的分辨力测试装置计算设备分辨力，否则清除本次标记结果，重新人工标记；

当检测到1-4个预设标记时，检测预设标记外框，将检测结果标记在所述图像上，人工检查检测结果是否准确，如果准确，则触发虹膜采集设备的分辨力测试装置计算设备分辨力，否则清除本次标记结果，启动人工标记流程。

虹膜采集设备的分辨力测试装置接收已获得预设标记外框信息的图像，根据人工标记或者自动检测得到的预设标记外框信息检测出测量区域，计算设备分辨力数值。

其中，当检测到1个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记或第三区域的中心点标记，即C1或者C3；

当检测到2个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记三者中的任意两个，即C1和C3、C1和C2或者C2和C3；

当检测到3个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记，即C1、C2和C3；

当检测到4个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记，即C1、C2、C2和C3。

注：人工标记的圆上的3个点应尽量分布均匀，不要集中在一起。

第二种，当待测虹膜采集设备具有一颗摄像头，采集单眼或者双眼虹膜图像时，如图3所示，步骤102具体包括：

判断检测到的预设标记是否均为第二区域的中心点C2，若是，则重新采集图像，若否，则判断检测到的预设标记的个数；

当检测到0个或者超过3个预设标记时，发送人工标记外框提示信息，提示人工标记，测试人员预览图像，当所述图像中显示C1的全部(即完整)区域和C3的全部区域，则标记C1的预设标记外框和C3的预设标记外框(可以为定位圆，标记C1定位圆上3个点和C3定位圆上3个点)，在图像上显示标记结果；当所述图像中只显示C1的全部区域或C3的全部区域，相应的标记C1的预设标记外框或C3的预设标记外框，在图像上显示标记结果；人工检查标记结果是否准确，如果准确，则触发虹膜采集设备的分辨力测试装置计算设备分辨力，否则清除本次标记结果，重新人工标记；

当检测到1-3个预设标记时，检测预设标记外框，将检测结果标记在所述图像上，人工检查检测结果是否准确，如果准确，则触发虹膜采集设备的分辨力测试装置计算设备分辨力，否则清除本次标记结果，启动人工标记流程。

当检测到3个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记，即C1、C2和C3。

本发明中提到的人工标记与现有技术的人工标记不同，具体体现在：

A.本发明的人工标记旨在引导系统准确找到左侧或右侧的测量区域，而现有技术的人工标记则是限定选择某一处黑白对比明显的一小块区域，区域选择具有很大随机性，造成测试结果不稳定；

B.本发明的人工标记只是辅助手段，通常情况下系统能够自动检测到有效的预设标记，例如C1或C3，不需要启动人工标记流程即可完成测量区域检测。

上述测试结束后，断开背光板电源。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种虹膜采集设备的分辨力测试装置，如下面的实施例所述。由于虹膜采集设备的分辨力测试装置解决问题的原理与虹膜采集设备的分辨力测试方法相似，因此虹膜采集设备的分辨力测试装置的实施可以参见虹膜采集设备的分辨力测试方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是本发明实施例的虹膜采集设备的分辨力测试装置的结构框图，如图4所示，包括：

图像接收模块401，用于接收待测虹膜采集设备采集到的设备分辨力测试卡的图像；

检测标记模块402，用于检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框；

分辨力计算模块403，用于根据对外框的检测结果确定测量区域，通过测量区域计算待测虹膜采集设备的分辨力。

在本发明实施例中，当待测虹膜采集设备具有两颗摄像头，分别采集左右眼虹膜图像时，所述检测标记模块402具体用于：按照图2所示的流程标记实现，重复之处不再赘述。

当待测虹膜采集设备具有一颗摄像头，采集单眼或者双眼虹膜图像时，所述检测标记模块402具体用于：按照图3所示的流程标记及上述描述实现，重复之处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、针对多种采集模式中人眼在图像中的位置变化，发明了适用多种采集模式的虹膜采集设备分辨力的测试方法，通过自动检测测量区域的方法，计算设备分辨力，避开传统方法中人工标记测试区域，排除测试员主观因素的影响，能够取得稳定可复现的测试结果。

2、分辨力测试卡能够很好的模拟设备对人眼虹膜的分辨能力，适用于一颗摄像头采集双眼虹膜的采集模式，单颗摄像头采集左眼或者右眼的采集模式，以及单颗摄像头采集双眼的采集模式，覆盖全面。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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，本发明实施例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

1.一种虹膜采集设备的分辨力测试方法，其特征在于，包括：

接收待测虹膜采集设备采集到的设备分辨力测试卡的图像；

2.如权利要求1所述的虹膜采集设备的分辨力测试方法，其特征在于，当待测虹膜采集设备具有两颗摄像头，分别采集左右眼虹膜图像时，按照如下方式检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框：

判断检测到的预设标记是否均为设备分辨力测试卡中第二区域的中心点，若是，则重新采集图像，若否，则判断检测到的预设标记的个数；

当检测到0个或者超过4个预设标记时，发送人工标记外框提示信息，接收测试人员标记的已标记图像；

当检测到1-4个预设标记时，检测预设标记外框；

其中，按照如下方式标记外框：

当所述图像中显示设备分辨力测试卡中第一区域的全部区域和第三区域的全部区域，标记第一区域的预设标记外框和第三区域的预设标记外框；

当所述图像中显示设备分辨力测试卡中第一区域的全部区域或第三区域的全部区域，相应的标记第一区域的预设标记外框或第三区域的预设标记外框。

3.如权利要求2所述的虹膜采集设备的分辨力测试方法，其特征在于，当检测到1-4个预设标记，包括：

当检测到1个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记或第三区域的中心点标记；

当检测到2个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记三者中的任意两个；

当检测到3个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记；

当检测到4个预设标记，所述预设标记为第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记。

4.如权利要求1所述的虹膜采集设备的分辨力测试方法，其特征在于，当待测虹膜采集设备具有一颗摄像头，采集单眼或者双眼虹膜图像时，虹膜采集设备的分辨力测试装置按照如下方式检测所述图像中的预设标记，当检测到的预设标记数量符合预设要求时，检测预设标记外框：

当检测到0个或者超过3个预设标记时，发送人工标记外框提示信息，接收测试人员标记的已标记图像；

当检测到1-3个预设标记时，检测预设标记外框；

其中，按照如下方式标记外框：

5.如权利要求4所述的虹膜采集设备的分辨力测试方法，其特征在于，当检测到1-3个预设标记，包括：

当检测到3个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记。

6.一种虹膜采集设备的分辨力测试装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置，其特征在于，当待测虹膜采集设备具有两颗摄像头，分别采集左右眼虹膜图像时，所述检测标记模块具体用于：

当检测到1-4个预设标记时，检测预设标记外框；

其中，按照如下方式标记外框：

8.如权利要求7所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置，其特征在于，当检测到1-4个预设标记，包括：

当检测到4个预设标记，所述预设标记为设备分辨力测试卡中第一区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第二区域的中心点标记、第三区域的中心点标记。

9.如权利要求6所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置，其特征在于，当待测虹膜采集设备具有一颗摄像头，采集单眼或者双眼虹膜图像时，所述检测标记模块具体用于：

当检测到1-3个预设标记时，检测预设标记外框；

其中，按照如下方式标记外框：

10.如权利要求9所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置，其特征在于，当检测到1-3个预设标记，包括：

11.一种虹膜采集设备的分辨力测试系统，其特征在于，包括：背光板、待测虹膜采集设备、设备分辨力测试卡、权利要求6至10任一项所述的虹膜采集设备的分辨力测试装置；

12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述方法。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一项所述方法的计算机程序。