CN1326084C - 非接触式自反馈虹膜图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种非接触式自反馈虹膜图像采集装置。它由采集单元、照明单元、反馈单元和俯仰机构组成，其中，采集单元由微型CCD摄像头和一组红外滤光组成，安装于一个筒状腔体内；照明单元由一组红外LED发光管按环状排列组成，位于红外滤片的后端；反馈单元为一个高亮度液晶屏。采集单元、照明单元、反馈单元的主光轴相交于距离液晶屏几何中心25-35cm处，与定焦摄像头的成像点重合，且三者集成，构成平板状采集装置主体。该主体安装于俯仰机构上。本采集装置能快速、准确地采集虹膜图像。

Description

非接触式自反馈虹膜图像采集装置

技术领域

本发明属光学器件技术领域，具体涉及一种非接触式自反馈虹膜图像采集装置。

背景技术

传统的虹膜图像采集装置分为接触式与非接触式。接触式采集系统一般采用筒状的封闭腔体作为采集设备的外壳，以隔绝环境光线。在筒状腔体后端安装定焦摄像头，筒状腔体的前端安装可见光及红外光源。在采集虹膜图像时，用户眼睛紧靠在腔体前端，主动触发摄像头的采集按钮成像。

该接触式系统的优点是引导眼睛瞄准比较容易，光照设计比较简单，不容易受到外界环境光的影响。但是该采集设备存在先天的弱点，即每次采集都需要使用者与采集设备相接触，对使用者的配合度要求较高，接触式采集同时带来了卫生方面的隐患。因此，设计一种非接触式的采集系统，以便快速、准确地采集虹膜图像具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于设计一种能快速、准确地采集虹膜图像的非接触式虹膜图像采集装置。

本发明提出的非接触式虹膜图像采集装置，由采集单元、照明单元、反馈单元和俯仰机构组成，其中，采用单元由高灵敏度的星光级微型CCD摄像头和一组红外滤光片组成，它们安装在一个筒状的腔体内部。其构成如图1所示。照明单元由呈环形排列的红外LED发光管组成，安装在采集单元腔体内的红外滤光片的后端，红外光束与CCD摄像头的主光轴平行，对虹膜区域进行照明。采集单元与照明单元配合见图3所示，照明单元的结构见图2所示。反馈单元为一分辨率不低于640×480像素的高亮度液晶屏，其结构如图4所示。照明单元和采集单元位于反馈单元的正下方，三者的主光轴相交于距离液晶屏几何中心25-35cm处，与CCD摄像头的成像点重合，见图5所示。采集单元、照明单元、反馈单元三者集成，构成平板状的采集装置主体，该采集主体安装于俯仰机构上，俯仰机构的俯仰角度为0-30度。见图6所示。

该非接触自反馈虹膜图像采集装置采用与摄像头主光轴同轴的红外LED作为照明光源，拍摄的同时，高亮度的液晶实时显示采集到的动态虹膜图像序列，并反馈虹膜位置、边缘、对焦清晰度等相关信息提供者，以调整拍摄姿态，最后采集装置使用虹膜质量评估算法对虹膜序列图像进行自动筛选，将满足质量要求的虹膜图像供识别主算法处理。

附图说明

图1为采集单元图示。

图2为照明单元环形光源排列图示。

图3为采集单元与照明单元组合图示。

图4为反馈单元显示效果图示。

图5为反馈单元、采集单元、照明单元组合图示。其中，图5(a)为平面图示，图5(b)为三者光轴配合图示。

图6为俯仰机构图示。

图中标号：1为采集单元腔体，2为红外滤光片组，3为CCD摄像头，4为液晶显示屏，5为双路视频线，6为视频采集卡，7为图像处理主机，8为红外LED发光管，9为照明单元，10为取景框，11为俯仰机构，12为采集装置主体。

具体实施方式

实施例进一步描述本发明，但不限于下述实施例。

该虹膜图像采集装置分为四个部分：采集单元、照明单元、反馈单元、俯仰机构。

(1)采集单元：

由高灵敏度的星光级微型CCD摄像头3和一组红外滤光片2组成，为了提高系统的集成性，它们安装在一个筒状的腔体1的内部。CCD摄像头3采用定焦镜头，对焦距离25-35cm，接近肉眼的明视距离，红外滤光片选择透射波段为700～900纳米的近红外光。滤光片具有1-3片。

摄像头采用分辨率600线的CCD摄像头，视频信号分两路传输，一路通过采集卡6传输到图像处理主机7，另一路传输到反馈单元供液晶屏4显示，以便用户对焦及参照调整拍摄姿态。见图1所示。

(2)照明单元：

由一组呈环形排布的红外LED发光管8组成，红外LED发光管可以有4-8支。每支红外LED发光管均可独立发射波长800纳米的红外线，且角度及亮度均独立可调。该组环形红外LED安装在采集单元腔体1内红外滤光片2的后端，红外光束与CCD摄像头的主光轴平行，并在距离25-35cm的对焦平面上汇聚形成直径约50mm的红外光斑，对虹膜区域进行照明。见图2和图3所示。

(3)反馈单元：

反馈单元4是一片分辨率不低于640×480像素的高亮度液晶屏。该液晶屏正中心有一个供用户瞄准的矩形取景框10，并可实时显示采集单元拍摄到的虹膜序列图像，其刷新率不低于30帧/秒，并且提供每帧虹膜图像的边缘、位置以及对焦提示信息，以便使用者根据液晶屏图像的清晰度和提示信息快速进行调整。在液晶屏的四周，装有蓝色LED发光管，当采集到符合标准的高清晰虹膜图像时，LED发光管会自动闪烁提示使用者图像采集成功。

照明单元、采集单元安装在反馈单元的正下方，三者的主光轴相交于距离液晶屏几何中心25-35cm处，与定焦摄像头的成像点重合。见图4和图5所示。

(4)俯仰机构：

采集单元、照明单元、反馈单元三者集成，构成平板状的采集设备主体12，该采集设备主体安装在俯仰机构11上。该机构的俯仰角度为0～30度，嵌入墙体内，采集设备主体下边缘距地面高度1500mm，采集设备主体可以由用户手动自主控制俯仰角度，以适应身高1.5～1.8米的用户需要。见图6所示。

本装置采集虹膜图像的流程如下：

(1)用户面向虹膜采集设备站立，面部距离采集设备的液晶屏300mm。

(2)手动调节俯仰机构上的采集设备主体使得不同身高的用户能在液晶屏中清楚地看到自己的虹膜图像。

(3)液晶屏实时显示拍摄到的图像，该图像同时被图像主机中的视频采集卡采集输入主机，并在图像主机中自动检测是否拍摄到虹膜。

(4)用户睁大眼睛，注视液晶屏上的正方形取景框，并调整姿态(上、下、左、右)，让液晶屏所显示的虹膜图像外边缘与取景框相切即可。

(5)后台主机可自动识别虹膜区域的内外边缘，同时采用虹膜质量评估算法对采集到的虹膜序列图像进行评估，自动提取质量最好的虹膜图像进行处理，采集成功后，液晶屏四周的蓝色LED发光管将闪烁以提示用户采集完毕。

(6)虹膜图像采集并经处理完毕后，发声提示用户虹膜识别过程完毕。

Claims (4)

1、一种非接触式自反馈虹膜图像采集装置，其特征在于由采集单元、照明单元、反馈单元和俯仰机构组成，其中，采集单元由微型CCD摄像头和一组红外滤光片组成，该采集单元安装在一个筒状的腔体内部；照明单元由呈环形排列的红外LED发光管组成，安装在采集单元腔体内的红外滤光片的后端，红外光束与CCD摄像头的主光轴平行，对虹膜区域进行照明；反馈单元为一分辨率不低于640×480像素的高亮度液晶屏，照明单元和采集单元位于反馈单元的正下方，三者的主光轴相交于距离液晶屏几何中心25-35cm处，与CCD摄像头的成像点重合；采集单元、照明单元、反馈单元三者集成，构成平板状的采集装置主体，该采集装置主体安装于俯仰机构上，俯仰机构的俯仰角度为0-30度。

2、根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于所述CCD摄像头采用定焦镜头，对焦距离为25-35cm；所述红外滤光片选用透射波段为700-900纳米的近红外光。

3、根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于所述照明单元由4-8支红外LED发光管组成，每支红外LED发光管均可独立发射波长为800纳米的红外光，且角度和亮度均独立可调。

4、根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于所述液晶屏有一个矩形取景框，并可实时显示采集单元拍摄到的虹膜序列图像；液晶屏四周装有能提示图像采集成功的蓝色LED发光管。

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