CN113505672A - 虹膜采集装置、虹膜采集方法、电子设备和可读介质 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例公开了虹膜采集装置、虹膜采集方法、电子设备和可读介质。该虹膜采集装置包括：虹膜采集装置包括：摄像头、白光光源、俯仰转动装置、第一红外光源、第二红外光源、处理单元、壳体、驱动电机和图像显示单元，其中：摄像头、第一红外光源、第二红外光源和白光光源设置于俯仰转动装置一侧；俯仰转动装置设置于壳体第一侧；图像显示单元嵌入设置于壳体第二侧；驱动电机和处理单元设置于壳体内部；摄像头、第一红外光源、第二红外光源、白光光源、图像显示单元和驱动电机均与处理单元通信连接；驱动电机与俯仰转动装置驱动连接，以驱动俯仰转动装置转动。该实施方式减少了计算资源的消耗，同时降低了硬件成本。

Description

虹膜采集装置、虹膜采集方法、电子设备和可读介质

技术领域

本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及虹膜采集装置、虹膜采集方法、电子设备和可读介质。

背景技术

目前，基于生物特征的身份识别技术广泛地应用于各个领域。相比于指纹等其它生物特征，人的虹膜纹理具有独一无二，且不会发生变化的特点。因此虹膜识别技术被广泛应用。目前，在进行虹膜识别时，通常采用的方式为：分别采用虹膜摄像头和人脸摄像头采集虹膜图像和人脸图像。

然而，当采用上述方式时，经常会存在如下技术问题：

对于多个摄像头采集的人脸图像和虹膜图像，需要消耗较多的计算资源用于图像处理。

发明内容

本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本公开的一些实施例提出了虹膜采集装置、虹膜采集方法、电子设备和可读介质，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。

第一方面，本公开的一些实施例提供了一种虹膜采集装置，其中，上述虹膜采集装置包括：摄像头、第一红外光源、第二红外光源、白光光源、处理单元、图像显示单元、俯仰转动装置、驱动电机和壳体，其中：上述摄像头、上述第一红外光源、上述第二红外光源和上述白光光源设置于上述俯仰转动装置一侧；上述俯仰转动装置设置于上述壳体第一侧；上述图像显示单元嵌入设置于上述壳体第二侧；上述驱动电机和上述处理单元设置于上述壳体内部；上述摄像头、上述第一红外光源、上述第二红外光源、上述白光光源、上述图像显示单元和上述驱动电机均与上述处理单元通信连接；上述驱动电机与上述俯仰转动装置驱动连接，以驱动上述俯仰转动装置转动。

第二方面，本公开的一些实施例提供了一种虹膜采集方法，应用于上述虹膜采集装置，该方法包括：获取上述摄像头采集的人脸图像；

对上述人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息，其中，上述人脸信息包括：眼间距数值，人脸角度信息和眼睛张合度信息；获取上述摄像头的参数信息，其中，上述参数信息包括：摄像头焦距；根据上述眼间距数值、上述摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离，其中，上述目标距离为上述目标用户距离上述虹膜采集装置的距离；响应于确定上述人脸角度信息、上述眼睛张合度信息和上述目标距离满足预设条件组，获取上述摄像头采集的虹膜图像，以及对上述虹膜图像进行虹膜分割；响应于对上述虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

第三方面，本公开的一些实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。

第四方面，本公开的一些实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现上述第一方面任一实现方式所描述的方法。

本公开的上述各个实施例中具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的虹膜采集装置，减少了用于图像处理的计算资源的消耗。具体来说，造成计算资源消耗较多的原因在于：采用多个摄像头采集人脸图像和虹膜图像。基于此，本公开的一些实施例的虹膜采集装置，通过缩减摄像头的数量，即，通过一个摄像头采集虹膜图像和人脸图像。从而减少了用于图像处理的计算资源的消耗，同时降低了硬件成本。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

图1是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的结构示意图；

图2是本公开的一些实施例的白光光源的结构示意图；

图3是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的另一个结构示意图；

图4是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的左侧视图；

图5是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的右侧视图；

图6是本公开的一些实施例的俯仰转动装置的结构示意图；

图7是本公开的一些实施例的感光元件与滤光片的位置关系图；

图8是本公开的一些实施例的虹膜采集装置与目标存储的通信示意图；

图9是本公开的一些实施例的虹膜采集方法的一些实施例的流程图；

图10是本公开的一些实施例的摄像头采集人脸图像的示意图；

图11是本公开的一些实施例的虹膜采集方法的另一些实施例的流程图；

图12是本公开的一些实施例中的人脸中心轴的示意图；

图13是根据本公开的虹膜采集方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

首先，请参阅图1，图1是根据本公开的一些实施例的虹膜采集装置的结构示意图。如图1所示。上述虹膜采集装置包括：摄像头1、白光光源2、俯仰转动装置3、第一红外光源4、第二红外光源5、处理单元(图中未示出)、壳体6、驱动电机(图中未示出)和图像显示单元7。其中，上述摄像头1、上述第一红外光源4、上述第二红外光源5和上述白光光源2可以设置于上述俯仰转动装置3一侧。上述俯仰转动装置3可以设置于上述壳体6第一侧。上述图像显示单元7可以嵌入设置于上述壳体6第二侧。上述驱动电机和上述处理单元可以设置于上述壳体6内部。上述摄像头1、上述第一红外光源4、上述第二红外光源5、上述白光光源2、上述图像显示单元7和上述驱动电机均可以与上述处理单元通信连接。上述驱动电机与上述俯仰转动装置3可以驱动连接，以驱动上述俯仰转动装置3转动。其中，上述图像显示单元7可以用于显示上述摄像头1实时采集的人脸图像。

可选地，上述第一红外光源4和上述第二红外光源5中的红外光珠数量均可以是2个。

可选地，如图2所示的白光光源的结构示意图。其中，上述白光光源2中可以侧向安装6颗LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)白光光珠8。上述LED白光光珠可以发出白光。安装有上述6颗LED白光光珠8的板材上覆盖有匀光片9。上述匀光片9用于将上述6颗LED白光光珠8发出的白光均匀化。实际情况中，光线可能影响采集的人脸图像的质量。例如，当光线不足时，可能导致采集的人脸图像噪点较多。因此，通过增加白光光源，即在光线不足的情况下，对人脸进行补光，以使得采集得到更加清晰的人脸图像。从而，提高采集的人脸图像的质量。

可选地，上述摄像头可以用于采集目标用户的虹膜图像和人脸图像。上述目标用户可以是待采集虹膜信息的用户。

本公开的上述各个实施例中具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的虹膜采集装置，减少了用于图像处理的计算资源的消耗。具体来说造成计算资源消耗较多的原因在于：采用多个摄像头采集人脸图像和虹膜图像。基于此，本公开的一些实施例的虹膜采集装置，通过缩减摄像头的数量，即，通过一个摄像头采集虹膜图像和人脸图像。从而减少了用于图像处理的计算资源的消耗，同时降低了硬件成本。

其次，请进一步参阅图3、图4、图5和图6。其中，图3是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的另一个结构示意图。图4是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的左侧视图。图5是本公开的一些实施例的虹膜采集装置的右侧视图。图6是公开的一些实施例的俯仰转动装置的结构示意图。

如图3、图4、图5和图6所示。上述摄像头1、上述第一红外光源4和上述第二红外光源5可以水平设置于上述俯仰转动装置3一侧。其中，上述第一红外光源4可以设置于上述摄像头1第三侧。上述第二红外光源5可以设置于上述摄像头1第四侧。上述第一红外光源4和上述第二红外光源5可以用于在上述摄像头1采集上述虹膜图像时，进行补光。上述白光光源2可以设置于上述摄像头1的第五侧。其中，上述白光光源2可以用于在上述摄像头1采集上述人脸图像时，进行补光。上述图像显示单元7可以包括：人脸图像显示单元11和眼部图像显示单元10。上述人脸图像显示单元11和上述眼部图像显示单元10均可以与上述处理单元通信连接。上述人脸图像显示单元11可以位于上述眼部图像显示单元10的第六侧。上述人脸图像显示单元11用于实时显示上述人脸图像。上述眼部图像显示单元10用于实时显示上述人脸图像对应的眼部图像。

可选地，上述驱动电机可以与上述俯仰转动装置3通过齿轮连接，上述驱动电机在接收到驱动信号后，驱动齿轮转动。从而，驱动上述俯仰转动装置3转动。

可选地，上述虹膜采集装置还可以包括：扬声装置(图中未示出)。上述扬声装置用于播放提示音。其中，上述提示音用于提示上述目标用户矫正姿态。例如，当用户低头时，上述扬声装置播放的提示音可以是“请抬头”。又如当用户距离虹膜采集装置较远时，扬声装置播放的提示音可以是“请靠近虹膜采集装置”。

可选地，上述人脸图像显示单元11还可以用于显示提示信息。其中，上述提示信息用于提示上述目标用户矫正姿态。例如，当用户距离上述虹膜采集装置较近时，上述提示信息可以是“请往后移动，以保证面部在识别区内”。

可选地，上述白光光源2可以是点阵光源。例如，LED点阵光源。

可选地，上述摄像头1的分辨率可以大于等于2000万DPI(Dots Per Inch，每英寸点数)。

可选地，上述摄像头1的感光元件上可以覆盖有滤光片。其中，上述滤光片上可以覆盖有第一滤膜和第二滤膜。上述滤光片尺寸可以与上述感光元器件尺寸一致。作为示例，如图7所示的感光元件与滤光片的位置关系图。其中，上述感光元件12上覆盖有尺寸与上述感光元件12一致的滤光片13。上述滤光片13上半部分覆盖有上述第一滤膜14，下半部分覆盖有上述第二滤膜15。上述第一滤膜14为红外带通镀膜。上述红外带通镀膜只可以通过红外光。上述第二滤膜15为红外截至镀膜。上述红外截至镀膜可以通过除红外光之外的可见光。

可选地，上述虹膜采集装置还可以包括：发送单元(图中未示出)。其中，上述发送单元可以嵌入设置于上述壳体6内部。上述发送单元可以与上述处理单元通信连接。上述发送单元可以用于将上述处理单元从上述虹膜图像中提取得到的虹膜信息，发送至目标存储。上述目标存储可以用于存储虹膜信息。例如，上述目标存储可以是分布式数据库。

作为示例，如图8所示，示出了上述虹膜采集装置与上述目标存储16的通讯示意图。其中，上述虹膜采集装置可以实时地将采集到的虹膜信息，通过无线方式，发送至上述目标存储16。上述虹膜采集装置还可以定时地将采集到的虹膜信息，通过无线方式，发送至上述目标存储16。

作为又一示例，当虹膜采集装置开启后，首先，上述虹膜采集装置可以根据进光量，选择是否开启上述白光光源2，上述第一红外光源4和上述第二红外光源5。然后，上述摄像头1会采集人脸图像和虹膜图像。进一步，上述摄像头1会将采集得到的人脸图像和虹膜图像发送至处理单元。上述处理单元可以通过人脸检测算法，例如AdaBoost算法。确定上述目标用户的人脸在人脸图像中的位置。当上述目标用户的人脸未处于人脸图像的中心时，上述处理单元会向上述驱动电机发送驱动信号。上述驱动电机在接收到上述驱动信号后，会驱动上述俯仰转动装置转动，以使得上述摄像头1与目标用户的面部共线，并重新采集上述目标用户的人脸图像和虹膜图像。此外，上述处理单元还可以将上述摄像头实时采集的人脸图像和虹膜图像，实时的发送至上述眼部图像显示单元10和人脸图像显示单元11，以供显示。并且，当上述目标用户距离上述虹膜采集装置较远或较近时，上述处理单元可以向上述扬声装置或上述人脸图像显示单元11发送提示信号，以供上述扬声器播放提示音。以及供上述人脸图像显示单元11显示提示信息。

上述虹膜采集装置，通过增加眼部图像显示单元10和人脸图像显示单元11，从而，可以实时地显示上述摄像头1采集的虹膜图像和人脸图像。使得用户可以根据上述眼部图像显示单元10和上述人脸图像显示单元11中实时显示的虹膜图像和人脸图像，调整自身位置。此外，通过增加上述扬声器，以及通过上述人脸图像显示单元11，以播放提示音和显示提示信息。从而，提高了用户体验，以及提高了虹膜信息采集的效率。

继续参考图9，示出了根据本公开的虹膜采集方法的一些实施例的流程900。该虹膜采集方法，包括以下步骤：

步骤901，获取摄像头采集的人脸图像。

在一些实施例中，虹膜采集方法的执行主体(例如图1所示的虹膜采集装置包括的处理单元)可以通过有线连接，或无线连接的方式获取上述虹膜采集装置包括的上述摄像头采集的人脸图像。需要指出的是，上述无线连接的方式可以包括但不限于：3G/4G连接、WiFi连接、蓝牙连接、WiMAX连接、Zigbee连接、UWB(ultra wideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

作为示例，如图10所示摄像头采集人脸图像的示意图。上述执行主体控制上述摄像头采集图像，并获取上述摄像头采集的图像，可以包括以下步骤：

第一步，响应于确定上述目标用户1001进入上述摄像头的拍摄区域，上述执行主体可以控制上述摄像头采集图像1002。

例如，上述执行主体可以向上述摄像头发送图像采集信号。上述摄像头接收到上述图像采集信号后，开始采集图像。上述拍摄区域可以是上述虹膜采集前方的区域。

第二步，上述执行主体获取上述摄像头采集得到的上述图像1002。

第三步，响应于确定上述图像1002满足图像获取条件，将上述图像1002确定为上述人脸图像。

其中，上述图像获取条件可以为：上述图像1002包含人脸，且上述人脸位于上述图像1002的中心区域1003。

第四步，响应于确定上述图像1002中包含人脸，但上述人脸未位于上述图像的中心区域1003，根据上述人脸在上述图像1002中的位置，向上述俯仰转动装置发送驱动信号，以控制上述俯仰转动装置转动，从而使得上述目标用户1001的人脸位于上述图像1002的中心区域1003。

例如，上述执行主体首先，可以通过人脸检测算法，确定上述目标用户的人脸在上述图像中的位置，并生成包含上述人脸的感兴趣框。其次，响应于确定上述感兴趣框和上述中心区域的交并比小于预设阈值，根据上述人脸在上述图像1002中的位置，向上述俯仰转动装置发送驱动信号。上述预设阈值可以是0.9。其中，上述交并比可以是上述感兴趣框和上述中心区域相交的子区域的面积，与上述感兴趣框和上述中心区域的总面积的比值。上述人脸检测算法可以是但不限于以下任意一项：YOLO-V2(You Only Look Once-Version2)算法，YOLO-V3(You Only Look Once-Version3)算法，RetinaFace算法和SVM(SupportVector Machines，支持向量机)算法。

第五步，响应于上述俯仰转动装置转动结束，重新执行第一步-第五步。

步骤902，对人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息。

在一些实施例中，上述执行主体对人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息，可以包括以下步骤：

第一步，通过上述人脸检测算法，确定上述人脸图像中包括的人脸。

第二步，确定上述人脸图像中包括的人脸中的双眼之间的眼间距，以生成上述人脸信息包括的眼间距数值。

其中，上述眼间距数值可以表征上述人脸图像中的人脸的双眼之间的距离。上述执行主体，首先，可以通过人眼定位算法，确定上述人脸图像中包括的人脸中的双眼的位置。其次，通过两点之间距离公式和双眼的位置对应的像素坐标，生成上述眼间距数值。其中，上述双眼的位置对应的像素坐标是像素坐标系下的坐标。上述像素坐标系可以是以上述人脸图像的左上角为原点，与长边平行的线为横轴，与短边平行的线为纵轴，构建的坐标系。上述人眼定位算法可以是但不限于以下任意一项：霍夫变换算法和边缘检测特征提取算法。

第三步，确定上述人脸图像中包括的人脸的角度，以生成上述人脸信息包括的人脸角度信息。

其中，上述人脸角度信息可以表征上述人脸图像中的人脸的俯仰角度。上述执行主体可以通过人脸姿态检测算法，确定上述人脸图像中包括的人脸的角度。上述人脸姿态检测算法可以是但不限于以下任意一项：MobileNet(深度级可分离卷积网络)算法，ShuffleNet(An Extremely Efficient Convolutional Neural Network for MobileDevices，一种应用于移动设备的高效卷积神经网络)算法和SqueezeNet(深度神经网络)算法。

第四步，确定上述人脸图像中包括的人脸中的双眼的眼睛张合度数值，得到眼睛张合度数值组，并根据上述眼睛张合度数值组，生成上述人脸信息包括的眼睛张合度信息。

其中，上述眼睛张合度信息可以用于表征上述人脸图像中的人脸包括的眼睛的张合程度。其中，上述执行主体可以通过上述人眼定位算法，生成与上述人脸图像对应的双眼的眼睛感兴趣框。其中，上述眼睛感兴趣框可以为椭圆形感兴趣框。上述眼睛张合度数值组中的眼睛张合度数值可以是椭圆形感兴趣框的短轴。上述执行主体可以将上述眼睛张合度数值组中的眼睛张合度数值的均值，确定为上述眼睛张合度信息。

步骤903，获取摄像头的参数信息。

在一些实施例中，上述执行主体可以通过有线连接，或无线连接的方式，获取上述摄像头的上述参数信息。其中，上述参数信息可以包括：摄像头焦距。需要指出的是，上述无线连接的方式可以包括但不限于：3G/4G连接、WiFi连接、蓝牙连接、WiMAX连接、Zigbee连接、UWB(ultra wideband)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

步骤904，根据眼间距数值、摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离。

在一些实施例中，上述执行主体可以根据上述眼间距数值、上述摄像头焦距和上述目标眼间距数值，通过各种方法，确定上述目标距离。其中，上述目标眼间距数值可以是通过大数据统计得到的人眼的平均眼间距数值。

可选地，上述执行主体可以根据上述眼间距数值、上述摄像头焦距和目标眼间距数值，通过以下公式，确定上述目标距离：

其中，f表示上述摄像头焦距。h表示上述眼间距数值。H表示上述目标间距数值。D表示上述目标距离。

步骤905，响应于确定人脸角度信息、眼睛张合度信息和目标距离满足预设条件组，获取摄像头采集的虹膜图像，以及对虹膜图像进行虹膜分割。

在一些实施例中，上述执行主体响应于确定人脸角度信息、眼睛张合度信息和目标距离满足预设条件组，通过有线连接，或无线连接的方式获取摄像头采集的虹膜图像，以及对虹膜图像进行虹膜分割。其中，上述执行主体可以通过虹膜分割算法，对上述虹膜图像进行虹膜分割。上述虹膜分割算法可以是但不限于以下任意一项：分水岭算法，Canny边缘检测算法。

作为示例，当上述虹膜分割算法为Canny边缘检测算法时，上述执行主体可以通过以下步骤，对上述虹膜图像进行虹膜分割：

第一步，通过高斯滤波器，对上述虹膜图像进行降噪处理，以生成降噪处理后的虹膜图像。

第二步，对上述降噪处理后的虹膜图像，求二阶偏导，以确定上述降噪处理后的虹膜图像的梯度变换方向。

第三步，通过MNS(Non-Maximum Suppression，非极大值抑制)算法和双阈值法，确定潜在边缘。

第四步，通过滞后的阈值跟踪边缘，抑制所有其它弱的并且没有连接到强边缘的边缘点，以完成边缘检测。

第五步，对边缘内的图像进行分割，以完成对上述虹膜图像的虹膜分割。

可选地，上述预设条件组可以包括：第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件，上述第一预设条件为人脸角度信息对应的人脸角度在预设角度范围内，上述第二预设条件为上述眼睛张合度信息对应的张合度在预设张合度范围内，上述第三预设条件为上述目标距离在预设距离范围内。上述预设角度范围、上述预设张合度范围和上述预设距离范围，均可以是人工设定的。例如，上述预设角度范围可以是[3度，-3度]。上述预设张合度范围可以是[20毫米，60毫米]。上述预设距离范围可以是[20厘米，50厘米]。

步骤906，响应于对虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

在一些实施例中，上述执行主体响应于对虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息，可以包括以下步骤：

第一步，通过SIFT(Scale-invariant Feature Transform，尺度不变特征转换)算法，提取上述虹膜区域图像中的特征点，得到至少一个特征点。

第二步，对上述至少一个特征点中的特征点进行编码，以生成上述虹膜信息。

本公开的上述各个实施例中具有如下有益效果：通过本公开的一些虹膜采集方法，提高了提取的虹膜信息的质量。具体来说造成提取的虹膜信息的质量较差原因在于：虹膜采集装置往往是安装到固定的位置，以及设置固定的角度，然后，进行虹膜信息的采集。基于此，本公开的一些实施例的虹膜采集方法，首先，获取摄像头采集的人脸图像，通过判断人脸图像中的人脸是否位于图像的中心区域，从而确定是否需要调整俯仰转动装置的拍摄角度重新采集人脸图像。通过此种方式，能够减少，因被采集对象的身高存在的差异，所造成的采集的图像质量不佳的问题。此外，根据眼间距数值、摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离。实际情况中，摄像头在拍摄图像时存在远小近大的情况，例如，当用户距离上述虹膜采集装置较近时，人脸在摄像头采集的图像中的占比较大。当用户距离上述虹膜采集装置较远时，人脸在摄像头采集的图像中的占比较小。由于虹膜采集需要从人眼中提取虹膜信息，因此对于被采集对象和虹膜采集装置的距离有一定要求。通过生成目标距离，能够很好地判断被采集对象和虹膜采集装置之间的距离是否符合虹膜采集要求。然后，响应于确定人脸角度信息、眼睛张合度信息和目标距离满足预设条件组，获取摄像头采集的虹膜图像，以及对虹膜图像进行虹膜分割。如前文论述的，由于虹膜采集需要从人眼中提取虹膜信息，当用户抬头或低头，亦或是眼睛张合度较小时，都会导致虹膜信息提取失败。因此，通过预设条件组，对被采集对象对应的人脸角度信息、眼睛张合度信息和目标距离进行判断。从而，提高了虹膜分割，以及虹膜信息提取的成功率。

进一步参考图11，其示出了虹膜采集方法的另一些实施例的流程1100。该虹膜采集方法的流程1100，包括以下步骤：

步骤1101，获取摄像头采集的人脸图像。

步骤1102，对人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息。

步骤1103，获取摄像头的参数信息。

步骤1104，根据眼间距数值、摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离。

在一些实施例中，步骤1101至步骤1104的具体实现及所带来的技术效果可以参考图9对应的那些实施例中的步骤901至步骤904，在此不再赘述。

步骤1105，响应于确定人脸角度信息不满足第一预设条件，显示和\或播放第一提示信息。

在一些实施例中，上述执行主体可以响应于确定人脸角度信息不满足第一预设条件，显示和\或播放第一提示信息。其中，上述第一预设条件可以是人脸角度信息对应的人脸角度在预设角度范围内。上述第一提示信息可以是用于提示上述目标用户调整头部角度，以保证上述目标用户的头部与上述虹膜采集装置水平，从而使得上述采集得到人脸图像中的人脸位于上述人脸图像中的中心区域的信息。

作为示例，上述第一提示信息可以是“请抬头”。上述执行主体可以控制扬声装置播放上述第一提示信息：“请抬头”。上述执行主体也可以将上述第一提示信息：“请抬头”发送至上述人脸图像显示单元以供显示。

可选地，响应于确定上述目标用户按上述第一提示信息调整完成姿态，重新执行步骤1101-步骤1104。

步骤1106，响应于确定眼睛张合度信息不满足第二预设条件，显示和\或播放第二提示信息。

在一些实施例中，上述执行主体可以响应于确定眼睛张合度信息不满足第二预设条件，显示和\或播放第二提示信息。其中，上述第二预设条件可以是上述眼睛张合度信息对应的张合度在预设张合度范围内上述第二提示信息可以是用于提示上述目标用户张大眼睛的信息。

作为示例，上述第二提示信息可以是“请睁大眼睛”。上述执行主体可以控制扬声装置播放上述第二提示信息：“请睁大眼睛”。上述执行主体也可以将上述第二提示信息：“请睁大眼睛”发送至上述人脸图像显示单元以供显示。

步骤1107，响应于确定目标距离不满足第三预设条件，显示和\或播放第三提示信息。

在一些实施例中，上述执行主体可以响应于确定目标距离不满足第三预设条件，显示和\或播放第三提示信息。其中，上述第三预设条件可以是上述目标距离在预设距离范围内。上述第三提示信息可以是用于提示用户控制与上述虹膜采集装置距离的信息。

作为示例，上述第三提示信息可以是“请后退”。上述执行主体可以控制扬声装置播放上述第三提示信息：“请后退”。上述执行主体也可以将上述第三提示信息：“请后退”发送至上述人脸图像显示单元以供显示。

步骤1108，响应于确定人脸角度信息、眼睛张合度信息和目标距离满足预设条件组，获取摄像头采集的虹膜图像，以及对虹膜图像进行虹膜分割。

步骤1109，响应于对虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

在一些实施例中，步骤1108至步骤1109的具体实现及所带来的技术效果可以参考图9对应的那些实施例中的步骤905至步骤906，在此不再赘述。

步骤1110，响应于对虹膜图像中的目标数量个子虹膜图像虹膜分割失败，对人脸图像进行面部要素分割，以确定人脸中心轴。

在一些实施例中，上述执行主体可以响应于对虹膜图像中的目标数量个子虹膜图像虹膜分割失败，对人脸图像进行面部要素分割，以确定人脸中心轴。其中，上述目标数量可以是1。面部要素可以是面部中的器官。例如，眼睛，鼻子和嘴巴等。子虹膜图像是上述目标用户单只眼睛对应的虹膜图像。其中，上述人脸中心轴是上述人脸图像包含的人脸的中心轴。

上述执行主体对人脸图像进行面部要素分割，以确定人脸中心轴可以包括以下步骤：

第一步，通过人脸分割算法，对上述人脸图像进行面部要素分割，以确定上述人脸图像包含的面部要素的位置，得到至少一个位置信息。

其中，上述至少一个位置信息中的位置信息，可以用于表征面部要素在上述人脸图像中的位置。上述人脸分割算法可以是但不限于以下任意一项RefineNet(Multi-PathRefinement Networks for High-Resolution Semantic Segmentation，用于高分辨率语义分割的多路径细化网络)算法，SegNet(A Deep Convolutional Encoder-DecoderArchitecture for Image Segmentation，一种用于图像分割的深度卷积编码-解码结构模型)算法，DeepLab(Semantic Image Segmentation with Deep Convolutional Nets，Atrous Convolution and Fully Connected CRFs，采用深度卷积网络，Atrous卷积和全连接CRF的语义图像分割)算法和HRNet(Deep High-Resolution Representation Learningfor Visual Recognition，用于视觉识别的高分辨率表示学习)算法。

作为示例，上述至少一个位置信息可以是：{[面部要素类型：“眼睛”，详细类型：“左眼”，面部要素中心坐标：(12，20)]，[面部要素类型：“眼睛”，详细类型：“右眼”，面部要素中心坐标：(42，20)]，[面部要素类型：“眉毛”，详细类型：“左眉毛”，面部要素中心坐标：(12，15)]，[面部要素类型：“眉毛”，详细类型：“右眉毛”，面部要素中心坐标：(42，15)]}。

第二步，从上述至少一个位置信息中筛选出包含的面部要素类型相同的位置信息，作为面部信息，得到面部信息组集合。

第三步，对于上述面部信息组集合中的每组面部信息组，根据上述面部信息组中的面部信息包括的面部要素中心坐标，生成目标坐标。

其中，目标坐标可以是面部信息组中面部信息包括的面部要素中心坐标对应的目标线段的中心点坐标。上述目标线段可以是以面部信息组中面部信息包括的面部要素中心坐标为终点和起点的线段。

作为示例，上述面部信息组可以是{[面部要素类型：“眼睛”，详细类型：“左眼”，面部要素中心坐标：(12，20)]，[面部要素类型：“眼睛”，详细类型：“右眼”，面部要素中心坐标：(42，20)]}。则生成的目标坐标可以是(27，20)。

第四步，根据得到的目标坐标集合，进行曲线拟合，生成上述人脸中心轴。

其中，上述人脸中心轴为直线。

作为示例，可以如图12所示。其中，图12中包含了上述人脸中心轴1201和两个目标坐标1202。

步骤1111，根据人脸中心轴和虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像，重新对虹膜分割失败的子虹膜图像，进行虹膜分割。

在一些实施例中，上述执行主体可以根据人脸中心轴和虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像，重新对虹膜分割失败的子虹膜图像，进行虹膜分割。其中，上述执行主体可以根据上述人脸图像中的人脸关于上述人脸中心轴对称的特性。确定上述人脸图像中的人脸中，关于虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像，然后，通过上述虹膜分割算法，对上述虹膜区域图像进行虹膜分割。

步骤1112，响应于虹膜分割成功，从虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

在一些实施例，上述执行主体可以响应于虹膜分割成功，采用步骤906的具体实现，从虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像中提取虹膜信息，在此不再赘述。

从图11可以看出，与图9对应的一些实施例的描述相比，本公开增加了根据人脸中心轴，对重新对虹膜分割失败的子虹膜图像，进行虹膜分割。实际情况中，由于拍摄角度等问题，可能会造成采集得到的虹膜图像的图像质量不高。进而造成虹膜分割失败。由于人脸具有对称性。因此，当一只眼睛的虹膜分割失败时，可以通过人脸的对称性，辅助对虹膜分割失败的虹膜图像重新进行虹膜分割，此种方式大大提高了虹膜分割的成功率。

下面参考图13，其示出了适于用来实现本公开的一些实施例的电子设备(如图1所示的计算设备101)1300的结构示意图。图13示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图13所示，电子设备1300可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)1301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1302中的程序或者从存储装置1308加载到随机访问存储器(RAM)1303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1303中，还存储有电子设备1300操作所需的各种程序和数据。处理装置1301、ROM 1302以及RAM 1303通过总线1304彼此相连。输入/输出(I/O)接口1305也连接至总线1304。

通常，以下装置可以连接至I/O接口1305：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置1306；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置1307；包括例如磁带、硬盘等的存储装置1308；以及通信装置1309。通信装置1309可以允许电子设备1300与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图13示出了具有各种装置的电子设备1300，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图13中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。

特别地，根据本公开的一些实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的一些实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的一些实施例中，该计算机程序可以通过通信装置1309从网络上被下载和安装，或者从存储装置1308被安装，或者从ROM 1302被安装。在该计算机程序被处理装置1301执行时，执行本公开的一些实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开的一些实施例中记载的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的一些实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的一些实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取上述摄像头采集的人脸图像；对上述人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息，其中，上述人脸信息包括：眼间距数值，人脸角度信息和眼睛张合度信息；获取上述摄像头的参数信息，其中，上述参数信息包括：摄像头焦距；根据上述眼间距数值、上述摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离，其中，上述目标距离为上述目标用户距离上述虹膜采集装置的距离；响应于确定上述人脸角度信息、上述眼睛张合度信息和上述目标距离满足预设条件组，获取上述摄像头采集的虹膜图像，以及对上述虹膜图像进行虹膜分割；响应于对上述虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的一些实施例的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (20)

1.一种虹膜采集装置，其中，所述虹膜采集装置包括：摄像头、白光光源、俯仰转动装置、第一红外光源、第二红外光源、处理单元、壳体、驱动电机和图像显示单元，其中：

所述摄像头、所述第一红外光源、所述第二红外光源和所述白光光源设置于所述俯仰转动装置一侧；

所述俯仰转动装置设置于所述壳体第一侧；

所述图像显示单元嵌入设置于所述壳体第二侧；

所述驱动电机和所述处理单元设置于所述壳体内部；

所述摄像头、所述第一红外光源、所述第二红外光源、所述白光光源、所述图像显示单元和所述驱动电机均与所述处理单元通信连接；

所述驱动电机与所述俯仰转动装置驱动连接，以驱动所述俯仰转动装置转动。

2.根据权利要求1所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述摄像头用于采集目标用户的人脸图像和所述目标用户的虹膜图像。

3.根据权利要求2所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述摄像头、所述第一红外光源和所述第二红外光源水平设置于所述俯仰转动装置一侧，其中，所述第一红外光源设置于所述摄像头第三侧，所述第二红外光源设置于所述摄像头第四侧，所述第一红外光源和所述第二红外光源用于在所述摄像头采集所述虹膜图像时，进行补光。

4.根据权利要求3所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述白光光源设置于所述摄像头的第五侧，其中，所述白光光源用于在所述摄像头采集所述人脸图像时，进行补光。

5.根据权利要求4所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述图像显示单元包括：人脸图像显示单元和眼部图像显示单元，其中：

所述人脸图像显示单元和所述眼部图像显示单元均与所述处理单元通信连接，所述人脸图像显示单元位于所述眼部图像显示单元的第六侧，所述人脸图像显示单元用于实时显示所述人脸图像，所述眼部图像显示单元用于实时显示所述人脸图像对应的眼部图像。

6.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述虹膜采集装置还包括：扬声装置，其中：

所述扬声装置与所述处理单元通信连接，所述扬声装置用于播放提示音，其中，所述提示音用于提示所述目标用户矫正姿态。

7.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述人脸图像显示单元还用于显示提示信息，其中，所述提示信息用于提示所述目标用户矫正姿态。

8.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述白光光源为点阵光源。

9.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述摄像头的分辨率大于或等于2000万DPI。

10.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述摄像头的感光元件上覆盖有滤光片，其中，所述滤光片上覆盖有第一镀膜和第二镀膜，所述滤光片尺寸与所述感光元件尺寸一致。

11.根据权利要求5所述的虹膜采集装置，其特征在于，所述虹膜采集装置还包括：发送单元，其中：

所述发送单元嵌入设置于所述壳体内部，所述发送单元与所述处理单元通信连接，其中，所述发送单元用于将所述处理单元从所述虹膜图像中提取得到的虹膜信息，发送至目标存储。

12.一种虹膜采集方法，应用于如权利要求1至11之一所述的虹膜采集装置，包括：

获取摄像头采集的人脸图像；

对所述人脸图像进行人脸检测处理，以生成人脸信息，其中，所述人脸信息包括：眼间距数值，人脸角度信息和眼睛张合度信息；

获取所述摄像头的参数信息，其中，所述参数信息包括：摄像头焦距；

根据所述眼间距数值、所述摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离，其中，所述目标距离为所述目标用户距离所述虹膜采集装置的距离；

响应于确定所述人脸角度信息、所述眼睛张合度信息和所述目标距离满足预设条件组，获取所述摄像头采集的虹膜图像，以及对所述虹膜图像进行虹膜分割；

响应于对所述虹膜图像虹膜分割成功，从分割出的虹膜区域图像中提取虹膜信息。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括：

响应于对所述虹膜图像中的目标数量个子虹膜图像虹膜分割失败，对所述人脸图像进行面部要素分割，以确定人脸中心轴，其中，所述目标数量为1；

根据所述人脸中心轴和虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像，重新对虹膜分割失败的子虹膜图像，进行虹膜分割；

响应于虹膜分割成功，从虹膜分割成功的子虹膜图像对应的虹膜区域图像中提取所述虹膜信息。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述预设条件组包括：第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件，所述第一预设条件为人脸角度信息对应的人脸角度在预设角度范围内，所述第二预设条件为所述眼睛张合度信息对应的张合度在预设张合度范围内，所述第三预设条件为所述目标距离在预设距离范围内。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述响应于确定所述人脸角度信息、所述眼睛张合度信息和所述目标距离满足预设条件组，获取所述摄像头采集的虹膜图像，以及对所述虹膜图像进行虹膜分割之前，所述方法还包括：

响应于确定所述人脸角度信息不满足所述第一预设条件，显示和\或播放第一提示信息。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述响应于确定所述人脸角度信息、所述眼睛张合度信息和所述目标距离满足预设条件组，获取所述摄像头采集的虹膜图像，以及对所述虹膜图像进行虹膜分割之前，所述方法还包括：

响应于确定所述眼睛张合度信息不满足所述第二预设条件，显示和\或播放第二提示信息。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述响应于确定所述人脸角度信息、所述眼睛张合度信息和所述目标距离满足预设条件组，获取所述摄像头采集的虹膜图像，以及对所述虹膜图像进行虹膜分割之前，所述方法还包括：

响应于确定所述目标距离不满足所述第三预设条件，显示和\或播放第三提示信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述根据所述眼间距数值、所述摄像头焦距和目标眼间距数值，确定目标距离，包括：

根据所述眼间距数值、所述摄像头焦距和目标眼间距数值，通过以下公式，确定所述目标距离：

其中，f表示所述摄像头焦距，h表示所述眼间距数值，H表示所述目标间距数值，D表示所述目标距离。

19.一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，其上存储有一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至18中任一所述的方法。

20.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至18中任一所述的方法。

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