CN1515952B - 用于虹膜识别系统的虹膜识别照相机和虹膜识别照相机的操作方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种虹膜识别照相机，它包括驱动筒，被配置来支撑镜头；移动单元，被配置来往复地移动驱动筒以便进行聚焦和变焦距操作；和位置传感器，被配置来检测所述驱动筒的位置。

Description

用于虹膜识别系统的虹膜识别照相机和虹膜识别照相机的操作方法

发明背景

本发明涉及用于虹膜识别系统的虹膜识别照相机和虹膜识别照相机的操作方法。

相关技术背景

近几年，用于验证个人身份的系统广泛地用于安全目的。这种系统检验个人身份并允许通过检验的个人进入限制区域或访问限制信息。这种系统，接触或非接触类型卡系统，指纹识别系统和虹膜识别系统是已知的。

特别是，近几年越来越多地使用虹膜识别系统。使用虹膜识别系统，就不需要具有个人信息、存储装置或接触用户身体的任一部分。

图1示出相关技术的虹膜识别系统的示意图。

如图1所示，当用户接近虹膜识别系统10时，诸如传感器的距离测量装置9测量到用户的距离。随后，将被测量的距离值通过驱动器7传输到控制器5且控制器5确定该被测量的距离值是否在工作范围内。在确定了应修正该距离时，就通报用户。在确定了该距离在工作范围内时，控制器5将控制信号传输给驱动器7，从而系统能够准备扫描虹膜图像。

此外，驱动器7将工作信号发送给显示器8以便让用户知道即将开始系统的操作。随后，在用户通过光学窗10将他/她的眼睛和照相机3的光轴对准时，冷光镜2允许红外线从用户的眼睛传送到照相机同时阻断可见光线。此时，系统1显示用户的虹膜的位置，从而用户可以确定他/她的眼睛是否位于光轴上。

此外，基于从距离测量传感器9传送的距离值计算变焦距(zoom)和聚焦值，图像控制器5进行放大/缩小目标和聚焦控制。之后，根据被测量的距离值，控制器5通过驱动器7调整照明装置6的亮度并使用照相机3拍摄虹膜的照片。响应取景刻划器(frame graver)4中的虹膜图像分析对被拍摄的虹膜图像进行信号处理，且控制器5使用信号处理过的虹膜图像信息进行虹膜的识别。

在上述相关技术领域的虹膜识别系统中，照相机3执行放大/缩小功能，以及聚焦功能。即，虹膜识别照相机3具有变焦距镜头系统，用于执行放大/缩小功能；和聚焦镜头系统，用于执行聚焦操作。变焦距镜头系统和聚焦镜头系统被独立地操作并调整到它们各自的位置。此外，变焦距镜头系统和聚焦镜头系统由各自的驱动部分相互地控制。

但是，因为通过各自的驱动部分独立地操作各变焦距镜头系统和聚焦镜头系统，所以结构很复杂，这增加了制造成本。

此外，由于顺次地独立实现变焦距和聚焦功能，所以需要很多时间用于照相机的操作。

其间，已经设计出了其它常规技术的虹膜识别系统，以使变焦距和聚焦的操作不在照相机内进行，而是照相机让用户知道用户必须移动到的方向和距离。但是，在这种情况中，由于用户必须自己移上移下、移左移右、移前移后以使他/她的眼睛和光轴对准，所以对用户来说是很不方便的。

发明内容

本发明的目的在于整体或部分地基本解决至少一个或多个上述问题和/或缺点，以提供至少以下描述的优点。

为了整体或部分地实现上述目的，并根据具体和广泛描述的本发明的用途，提供了一种虹膜识别照相机，它包括驱动筒，被配置来支持镜头；移动单元，被配置来往复地移动驱动筒以便进行聚焦和变焦距操作；和位置传感器，被配置来检测驱动筒的位置。

为了进一步整体或部分地实现至少上述目的，并根据具体和广泛描述的本发明的用途，提供了一种虹膜识别照相机，它包括步进马达，被配置来提供精确的旋转量；驱动筒，被配置来由从步进马达传送的旋转力往复移动；和广角镜头，位于驱动筒上并被配置来允许通过将驱动筒移动到对用户合适的图像获取位置来捕获用户的图像。

为了进一步整体或部分地实现至少上述目的，并根据具体和广泛描述的本发明的用途，提供了一种虹膜识别照相机，它包括驱动马达；广角镜头，被配置来通过从驱动马达传送的动力往复移动并具有约11.8±1mm的聚焦距离；和图像获取装置，被配置来将广角镜头折射的光转换成用户的虹膜的图像。

为了进一步整体或部分地实现至少上述目的，并根据具体和广泛描述的本发明的用途，提供了一种操作虹膜识别照相机的方法，它包括检测用户；在位置探测器检测用户之后将照相机镜头移动到由位置探测器检测的初始位置；将照相机镜头移动到可以捕获用户虹膜的图像获取位置；以及使用图像获取装置执行图像获取。

为了进一步整体或部分地实现至少上述目的，并根据具体和广泛描述的本发明的用途，提供了一种操作虹膜识别照相机的方法，它包括打开虹膜识别照相机的电源；将镜头移动到初始位置；检测用户；提供将镜头移动到将虹膜图像聚焦的位置来捕获用户的虹膜图像；以及存储镜头的当前位置。

附图概述

所包括的附图可提供对本发明的进一步理解并结合附图构建本申请的一部分，附图示出了本发明的较佳实施例并和描述一起用于说明本发明的原理。附图中：

图1是相关技术的虹膜识别系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的虹膜识别照相机的示意性的横向剖视图；

图3是根据本发明实施例的虹膜识别照相机的示意性的纵向剖视图；

图4和5是根据本发明实施例的虹膜识别照相机的镜头的最大往复距离的示意性的横向剖视图；

图6是示出根据本发明实施例的虹膜识别照相机操作的方法的流程图；以及

图7是根据本发明另一个实施例的虹膜识别照相机操作的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图详细讨论本发明的实施例，其中类似的标号将用来表示类似的元件。以下的实施例并不旨在限制权利要求书的范围。对于本技术领域内熟练的技术人员，许多比较方案、修改和变化是显而易见的。

本发明基于扫描位置应靠近虹膜识别照相机的概念。例如，申请人决定当将广角镜头用于虹膜识别照相机中时，变焦距和聚焦功能可以同时进行。即，由于和标准镜头相比广角镜头具有较短的聚焦距离，具有这种广角镜头的虹膜识别照相机可以方便地以放大的尺寸拍摄位置较近的物体。也就是，常规技术的虹膜识别照相机系统被设计成当用户接近地走近镜头时扫描虹膜。相反，在将广角镜头用于虹膜识别系统或照相机时，可以简化结构同时仍旧以精确度和高分辨率扫描用户的虹膜。

图2是根据本发明实施例的虹膜识别照相机的示意性的横向剖视图。如图2所示，虹膜识别照相机30包括定义照相机30的外套的前外壳31和后外壳32。照相机30还包括折射镜头33，被配置来折射入射光；驱动筒34，被配置来支持和保护折射镜头33；和马达35，通过外部电源(未示出)可旋转来往复地移动驱动筒34。提供其外圆周具有螺纹的导螺杆(lead screw)36并连接到马达35的输出端。齿条(rack)342形成于驱动筒34上并和导螺杆36的外圆周螺旋耦合以便通过导螺杆36的旋转而往复移动。导杆37和38形成于驱动筒34的相对侧上并允许在它往复移动时通过支撑驱动筒34而稳定地移动驱动筒34。照相机30还包括图像获取装置40，诸如电荷耦合器件(CCD)，被配置来将由镜头33折射的光转换成图像。

较佳地，折射镜头33包括适于捕获靠近用户的图像的广角镜头。在该实施例中，镜头具有约11.8±1mm的聚焦距离；约20-70cm的图像获取距离范围，在该范围内可以在镜头往复运动的同时实现图像获取；以及约4.6的光圈数(F number)。但是，根据特殊的使用或应用，其它的聚焦距离、图像获取距离范围和F值也可以是合适的。

例如，可以设定约20-70mm的图像获取距离范围，从而照相机可以用于个人计算机，以及用于虹膜识别系统。即，常规的虹膜识别照相机具有约10-30cm的图像获取距离范围，而个人计算机照相机具有约45cm的图像获取距离。因此，根据本发明实施例的图像获取距离范围可以设定成覆盖两者的图像获取距离范围。此外，为了使照相机即使在用户位置较远时也扫描虹膜图像，可以将图像获取距离范围延伸到70cm。

如图3所示，第一和第二导杆37和38形成于驱动筒34的左侧和右侧上，且部分驱动筒34绕第一和第二导杆37和38配置，以便提供驱动筒34的稳定的往复运动。在第二导杆38上配置了马达35、导螺杆36和齿条342来使驱动筒34往复移动。镜头33配置在驱动筒34的中央部分上，且图像获取装置40形成于镜头的中央部分上。

位置传感器39形成于照相机主体内的上表面上，它允许将驱动筒34的位置信息传送给虹膜识别系统并调整镜头33的位置来聚焦用户的虹膜。即，位置传感器39和形成于驱动筒34的后侧上的检测部分341通信。检测部分341根据来自位置传感器39的开/关信号检测驱动筒34的位置。即，位置传感器39由检测部分341打开/关闭。例如，位置传感器39可以是具有光接收和发射两部分的光学传感器。在这种情况中，在检测部分341中断位置传感器39的操作时就可实现位置传感器39的开/关操作。但是，本发明不限于此。即，各种传感器，诸如接触传感器、声音传感器或其它类型的传感器也可以用作位置传感器。

齿条342可以在两个或更多的位置螺旋耦合到导螺杆36。还可以提供弹簧343，它被配置来安全地支撑齿条342。由于通过导螺杆36的旋转移动齿条342，所以可以稳定地实现齿条342的位移。

图4和5示出以上讨论的虹膜识别照相机的镜头的最大往复距离。

图4示出镜头33位于最前面的位置，而图5示出镜头33位于最后面的位置。随着镜头33在最前面和最后面的位置之间移动，聚焦用户的虹膜。

更特别地，将位置传感器39和检测部分341设计成当驱动筒34位移到最后面的位置时它们可互相检测以改善用户的方便性。更详细地，如果位置传感器位于驱动筒34的移动轨迹内时，驱动筒34的其它部分会错误地打开/关闭位置传感器39。因此，位置传感器39设置在驱动筒34的移动轨迹之外的驱动筒的最后面的位置处。

上述虹膜识别照相机通常如下操作。当第一次检测到用户的走近时，虹膜识别系统的控制器就驱动虹膜识别照相机。当虹膜识别照相机30开始驱动时，驱动筒34向后移动直到位置传感器39检测到检测部分341。

当位置传感器39检测到检测部分341时，停止驱动筒34的移动。位置传感器39停止检测部分341的位置预先存储于虹膜识别系统的存储器中，从而由驱动筒停止的镜头的位置可以被记录下(note)。

其间，在记录用户的当前位置时，驱动马达35，使之将镜头33移动到可以最适当地捕获用户虹膜图像的位置。通过导螺杆36和齿条342将马达35的驱动力传送到驱动筒34，并位移或移动在驱动筒34前侧上的镜头33。

例如，通过检测马达35的RPM或旋转角度可以将关于驱动筒34的位移信息存储于虹膜识别系统的存储器中，从而可以记录驱动筒34的位置。为了精确地记录驱动筒的位置，马达35可以包含具有精确旋转角度的步进马达，而其它类型的马达也可以是合适的。

在将镜头33移动到预定的聚焦位置时，停止马达35的操作，且图像获取装置44获取虹膜的图像并将所获取的图像传送到虹膜识别系统，之后停止照相机的操作。

其间，在图像获取装置40的操作之前操作照相机的虹膜，从而接收到合适的光量。但是由于镜头的位移是通过广角镜头的位置估计实现的，这可以响应用户位置实现清楚的图像而不进行单独的聚焦和放大/缩小操作，所以可以快速地捕获用户的虹膜图像。此外，当不需要调整聚焦距离时，可以进一步进行图像获取的再处理。

仅在电源被初始施加到虹膜识别系统来初始地操作照相机时产生上述操作。但是，在连续地操作虹膜识别系统时，即在电源处于接通状态时，可将前一用户的图像获取的镜头位置信息存储在存储器内。随后，可以计算在前一用户的镜头位置和当前用户的图像获取位置之间的差值，从而在将镜头只位移所计算的差值之后就可实现当前用户虹膜的图像获取。并将当前用户的镜头位移信息更新及存储为前一图像获取位置信息，从而可以将它和另一个用户的图像获取位置进行比较，且可以将镜头位移其位置差。对于下一个虹膜图像获取操作，同样地重复上述处理。

通过本发明的虹膜识别照相机的上述操作，可以更快速地实现虹膜图像获取操作。

以下参考图6的流程图详细地讨论根据本发明实施例的虹膜识别照相机操作的方法。

如图6所示，在步骤S110中，当用户移动入虹膜识别范围内时，传感器检测用户。随后，虹膜识别系统将虹膜识别照相机移动到初始位置。即，向后移动虹膜识别照相机直到由位置传感器的检测停止驱动筒的移动。在步骤S125中，除了将镜头移动到初始位置，还通过虹膜识别系统的距离测量装置来检测用户的位置。随后，在步骤S130中，旋转马达来将镜头移动到用户虹膜的图像获取的合适位置。在步骤S140中，当镜头位于该合适位置时，图像获取装置捕获用户的虹膜图像并将其发送给虹膜识别系统的取景刻划器，由此结束虹膜识别照相机的操作。

如上所述，只是必须将镜头移动到适用于用户的合适位置。换句话说，由于在将单个镜头移动到初始位置之后通过一次操作将照相机移动到合适的位置，所以与现有技术的装置相比减少了照相机的操作时间。

图7示出一流程图，说明了根据本发明另一个实施例的虹膜识别照相机操作的方法。

在图7的方法中，仅当打开虹膜识别系统的电源时，记录镜头的特定位置。但是，当虹膜识别系统继续工作时，计算镜头的前一位置和适于捕获当前用户虹膜图像的当前位置之间的差值，从而仅将镜头位移该差值。

更详细地，在步骤S210中，打开虹膜识别系统，在步骤S220中，当被位置传感器检测到时将驱动筒向后移动到初始位置。当停止驱动筒时，被停止的位置被设定并被用于虹膜识别系统中作为用于驱动筒和镜头的初始位置的参考位置。

接着，在步骤S230中检测到用户走近。随后，在步骤S240中检测用户的位置，且在步骤S245中镜头移动到一位置，在该位置中可以清晰地聚焦用户的虹膜图像并进行图像获取。

在如上进行图像获取之后，在步骤S250中，进行图像获取的当前的镜头位置被存储于存储器中。可由马达的每分钟转数(RPM)来确定当前镜头的位置。由于可以通过齿条和导螺杆的相互操作将马达的RPM精确地转换成镜头移动的往复距离，所以可以可靠地获得镜头的位置。

在步骤S260中，检测是否有新用户走近虹膜识别系统。当确定新用户走近虹膜识别系统时，在步骤S270中，检测新用户的位置，它适于当前用户的图像获取。随后，在步骤S275中，将新用户的镜头位置和所存储的镜头位置比较。接着，在步骤S280中，将镜头移动所计算的差值，且在步骤S285中，存储新用户的位置。过程随后返回到步骤S240。如果在步骤S240中检测到没有要被扫描的用户，则过程结束。

本发明提供了至少以下优点。

本发明提供了一种具有简单结构的虹膜识别照相机，它可以精确地识别用户的虹膜。此外，本发明提供了一种虹膜照相机，由于其简化的结构，它可以节省制造成本。此外，本发明提供了一种虹膜识别照相机，它可以快速地识别用户保持不动的状态中的虹膜图像。同样，由于使用了廉价的广角镜头，相对于现有技术的装置可以降低虹膜识别系统的制造成本。

同样，如上所述，相对于现有技术的装置可以减少将镜头移动到适于用户的虹膜图像获取的位置所需的时间。即，不需要镜头的聚焦和放大/缩小操作。当用户走近到广角镜头进行图像获取的预定范围内时，单个广角镜头移动到适于图像获取的位置并捕获虹膜图像。此外，在第一个用户之后，不需要再次将镜头移动到初始位置因此进一步减少了镜头的移动时间。此外，由于减少了镜头的移动时间，因此减少了照相机用于识别用户的操作时间。

前述实施例和优点仅仅是示例性的且不构成本发明的限制。本说明可以易于应用到其它类型的装置上。本发明的描述旨在是说明性的，而不限制权利要求书的范围。对于本技术领域内熟练的技术人员，许多比较方案、修改和变化是显而易见的。在权利要求中，装置加功能条款意在覆盖这里描述为进行所述功能和不仅结构的等效而且等效的结构的结构。

Claims (12)

1.一种虹膜识别照相机，其特征在于，包括：

驱动筒，被配置来支撑镜头；

移动单元，被配置来往复地移动驱动筒以便进行聚焦和变焦距操作；

位置传感器，被配置来检测所述驱动筒的位置；以及

设置在驱动筒一侧上的检测部分，被配置来与位置传感器通信以便所述位置传感器检测所述驱动筒的位置。

2.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述移动单元包括：

马达；

导螺杆，其一端连接到所述马达；以及

齿条，耦合所述导螺杆的外圆周。

3.如权利要求2所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述马达包含步进马达。

4.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述镜头包含广角镜头。

5.如权利要求4所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述广角镜头具有约11.8±1mm的聚焦距离。

6.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，还包括一个或多个导杆，被配置来在往复移动期间引导所述驱动筒。

7.如权利要求6所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述一个或多个导杆包含一对导杆，分别设置于所述驱动筒的相对侧上。

8.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述位置传感器设置于所述镜头后面。

9.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述镜头具有约20-70cm的图像获取距离范围。

10.如权利要求1所述的虹膜识别照相机，其特征在于，所述位置传感器包含光学传感器和接触传感器中的一种。

11.一种虹膜识别系统，其特征在于，包含权利要求1所述的虹膜识别照相机。

12.一种虹膜识别照相机，其特征在于，包含：

步进马达，被配置来提供精确的旋转量；

驱动筒，被配置来由从所述步进马达传送的旋转力而往复移动；

广角镜头，位于所述驱动筒上并被配置来允许通过将驱动筒移动到对用户合适的图像获取位置来捕获用户的图像；

位置传感器，被配置来检测所述驱动筒的位置；以及

设置在驱动筒一侧上的检测部分，被配置来与位置传感器通信以便所述位置传感器检测所述驱动筒的位置。

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