CN204270321U - 一种虹膜采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种虹膜采集装置，包括镜筒、镜头和图像传感器；所述镜筒呈圆柱形空筒状，所述镜筒内设有镜片，所述镜筒一端作为装置的接收端，另一端与镜头相连接；所述镜头一端与镜筒相连接，另一端一定距离处设有图像传感器；所述图像传感器接收经过镜筒和镜头汇聚的光线。本实用新型结构简单、使用方便；可以有效地降低双眼虹膜识别设备的采集模块中图像传感器的分辨率要求，从而有效降低了系统的成本。镜筒里的镜片可以改变，可以用平面镜，也可以是棱镜，还可以是凹面镜，提高系统的可用性；采集到的双眼虹膜图像的无效区域大大减小，从而可以减小虹膜图像的处理时间，提高虹膜识别的速度。

Description

一种虹膜采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种虹膜采集装置，属于生物识别技术领域。

背景技术

生物识别是用生物特征识别个人身份的一种技术。生物特征包括指纹，手形，视网膜，虹膜，人脸等形态特征，以及签名、语音、步态、击键人类的行为特征。虹膜因其唯一性、稳定性和安全性，逐渐成为一个最有效的生物识别特征。由于高效可用和准确的虹膜识别算法的出现，基于虹膜的自动身份识别和验证系统在过去几年越来越受欢迎。

双眼虹膜识别利用图像传感器同时捕获一对虹膜图像，再对图像进行处理、分析、识别最后判断出使用者的身份。双眼虹膜识别的准确率和可靠性比单眼虹膜识别更高，然而，用双眼虹膜识别设备需要两组一样的虹膜采集模块分别捕获左右眼或者是一个带有高分辨率图像传感器的虹膜采集模块同时采集双眼。如果采用两组一样的虹膜采集模块来捕获双眼会大大增加虹膜识别设备的成本，还增加了系统的复杂度；如果采用一个带有高分辨率的图像传感器的虹膜采集模块，又存在高分辨率的图像传感器成本极高，且市场上大部分图像传感器的分辨率不能达到该分辨率，增加了虹膜识别设备的生产难度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使用一个带有普通分辨率的图像传感器的虹膜采集模块同时采集双眼图像的虹膜采集装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种虹膜采集装置，包括镜筒、镜头和图像传感器；

所述镜筒内设有镜片，所述镜筒一端作为装置的接收端，另一端与镜头相连接；

所述镜头一端与镜筒相连接，另一端一定距离处设有图像传感器；

所述图像传感器接收经过镜筒和镜头汇聚的光线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单、使用方便；可以有效地降低双眼虹膜识别设备的采集模块中图像传感器的分辨率要求，从而有效降低了系统的成本。镜筒里的镜片可以改变，可以用平面镜，也可以是棱镜，还可以是凹面镜，提高系统的可用性；采集到的双眼虹膜图像的无效区域大大减小，从而可以减小虹膜图像的处理时间，提高虹膜识别的速度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述镜片包括两组反射镜片。

采用上述进一步方案的有益效果是，每组反射镜片采集一个虹膜图像，经过反射镜片对从接收端采集的间距较大的两个虹膜图像经过多次反射使其汇聚到镜头上，变为间距较小的两个虹膜图像。

进一步，所述每组反射镜片包括两个相对设置的平面镜，所述两个相对设置的平面镜实现将入射光线经过两次反射平移一定距离。

进一步，所述每组反射镜片包括两个棱镜，所述两个棱镜中一个棱镜的一个面与另一个棱镜的一个面相平行，所述两个相互平行的面实现将入射光线经过两次反射平移一定距离。

进一步，所述镜片包括三个棱镜，中间位置的棱镜的一个面与一侧的一个棱镜的一个面相互平行，中间位置的棱镜的另一个面与另一侧的一个棱镜的一个面相互平行。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使用一个带有普通分辨率的图像传感器的虹膜采集模块同时采集双眼图像的虹膜采集装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种虹膜采集装置，包括镜筒和图像传感器；

所述镜筒内设有镜片，所述镜筒一端作为装置的接收端，另一端一定距离处设有图像传感器；

所述图像传感器接收经过镜筒汇聚的光线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单、使用方便；可以有效地降低双眼虹膜识别设备的采集模块中图像传感器的分辨率要求，从而有效降低了系统的成本。当镜筒中的镜片换成凹面镜时，凹面镜不仅可以改变光路，还可以对光线进行聚焦；从而当选择凹面镜作为镜筒中的镜片时，虹膜采集结构可以省去作为聚焦光线用的镜头，不仅可以降低成本还可以减小虹膜采集结构的体积；采集到的双眼虹膜图像的无效区域大大减小，从而可以减小虹膜图像的处理时间，提高虹膜识别的速度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述镜片包括两组反射镜片。

进一步，所述每组反射镜片包括两个相对设置的凹面镜。

采用上述进一步方案的有益效果是，凹面镜将相距较远的两个虹膜图像经过汇聚后，缩减了两眼之间的距离，实现了通过一个图像传感器同时采集两个虹膜图像的功能。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例1所述的一种虹膜采集装置结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例2所述的一种虹膜采集装置结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例3所述的一种虹膜采集装置结构示意图；

图4为不使用本实用新型所述的采集装置时采集到的虹膜图像示意图；

图5为使用本实用新型所述的采集装置所采集到的虹膜图像示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、镜筒，2、图像传感器，3、镜头，11、平面镜，12、棱镜，13、凹面镜。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型具体实施例1所述的一种虹膜采集装置，包括镜筒1、镜头3和图像传感器2；

所述镜筒1内设有镜片，所述镜筒1一端作为装置的接收端接收人眼的虹膜图像，另一端与镜头3相连接；

所述镜头3一端与镜筒1相连接，另一端一定距离处设有图像传感器2；镜头3内部就是一个透镜，起着汇聚光线的作用；

所述图像传感器2接收经过镜筒1和镜头3汇聚的光线。

所述镜片包括两组反射镜片。

所述每组反射镜片包括两个相对设置的平面镜11，所述两个相对设置的平面镜11实现将入射光线经过两次反射平移一定距离。

如图2所示，为本实用新型具体实施例2所述的一种虹膜采集装置，包括镜筒1、镜头3和图像传感器2；

所述镜筒1内设有镜片，所述镜筒1一端作为装置的接收端接收人眼的虹膜图像，另一端与镜头3相连接；

所述镜头3一端与镜筒1相连接，另一端一定距离处设有图像传感器2；镜头3内部就是一个透镜，起着汇聚光线的作用；

所述图像传感器2接收经过镜筒1和镜头3汇聚的光线。

所述镜片包括三个棱镜12，中间位置的棱镜12的一个面与一侧的一个棱镜12的一个面相互平行，中间位置的棱镜12的另一个面与另一侧的一个棱镜12的一个面相互平行。

如图3所示，为本实用新型具体实施例3所述的一种虹膜采集装置，包括镜筒1和图像传感器2；

所述镜筒1内设有镜片，所述镜筒1一端作为装置的接收端接收人眼的虹膜图像，另一端一定距离处设有图像传感器2；

所述图像传感器2接收经过镜筒汇聚的光线。

所述镜片包括两组反射镜片。

所述每组反射镜片包括两个相对设置的凹面镜13；图像传感器2与镜筒1之间的位置关系和凹面镜13的曲率，凹面镜13与人眼的位置，凹面镜13的大小等都有关系。

如图4是在不使用本实用新型虹膜采集结构时，采集到的虹膜图像的示意图。双眼的瞳距约为60mm，瞳孔中心到人脸边缘的距离约为30mm，所以双眼虹膜图片的宽度约为120mm。虹膜识别过程对虹膜图像的精度要求较高，虹膜像素的精度不能小于15pixel/mm。所以图像传感器的宽度为

w>120mm*15pixel/mm即w>1800pixel

然而，一般的图像传感器的分辨率为1280pixel，无法满足采集双眼虹膜图像的像素要求。

从图4可以看出，双眼间的区域以及人眼边缘到人脸边缘的区域，即图中阴影部分，对虹膜识别来说是无效区域，如果能够去掉阴影部分，就可以减小图像的大小，降低对图像传感器的分辨率的要求。

如图5是使用本实用新型虹膜采集结构后，采集到的虹膜图像的示意图。采用本实用新型的虹膜采集结构，可以去掉双眼之间的无效区域以及人眼边缘到人脸边缘的无效区域，将双虹膜图像的宽度减小到70mm，此时图像传感器的分辨率只需要1050pixel，一般的图像传感器就能胜任采集双眼虹膜的工作。

本实用新型双眼虹膜采集结构的工作原理如下：

如图1所示，本实用新型包括图像传感器2、镜头3、镜筒1三个部分组成，其中，镜筒1内由一组镜片组成。记镜头直径为H，焦距为f，人眼大小为d，瞳距为D，镜头到图像传感器的距离为e，图像传感器不加镜头时，感光面直径为y；加了镜头后，感光面直径为y1。

本实施例1中，虹膜采集结构从下往上依次是图像传感器2，镜头3和镜筒1。使用时，人眼对着镜筒1，进入镜筒1中的光线都是人眼区域的光线，阻止了眼睛到人脸边缘的无效区的光线进入到镜筒1中。

光线a从人眼射向镜筒中的镜片1，通过镜片1的反射变为光线b，最后在镜片2的反射下变为光线c射入镜筒中，镜筒中的镜片将光线c进行汇聚后射入到图像传感器2上。

在本实施列中，我们将两片镜片放置在一起，从而阻止了鼻梁区域的光线进入到镜头中，最大限度的减小了无效区域。

图像传感器接收光线并得到如图5所示图像。

平面镜的安装位置有很多，这里我们将平面镜放置在与水平线的最小角度为45度的位置，此时，当垂直光线a进入镜筒后，光线a与镜片的夹角为45度，根据反射定律，反射光线与镜片的夹角也时45度，所以光线b与水平线呈180度，与镜片呈45度；根据反射定律，反射光线与镜片的夹角是45度，与水平线垂直。从而，物距为光线a、b、c的长度之和，记为：

物距＝a+b+c    (1)

像距等于镜头到图像传感器的距离，所以

像距＝e     (2)

根据成像定律：

有

$\left\{\begin{array}{c}\frac{2d}{y1}=\frac{a+b+c}{e}\\ \frac{1}{a+b+c}+\frac{1}{e}=\frac{1}{f}\end{array}\right.---\left(4\right)$

方程组(4)中，物的大小2d、像的大小y1是预知的，焦距f由选用的镜头确定，也是已知量，从而可以得到物距(a+b+c)和像距e的值。

另外，要使图像传感器呈现图5所示的效果，即人眼中心在图像传感器直径的1/4处，必须使中心光线(如图1的光线a)近似从镜头直径的1/4处入射，所以

$b=\frac{D}{2}-\frac{H}{4}---\left(5\right)$

最后根据(a+c)之和，调节人眼与镜筒、镜筒与镜头的位置关系。

使用本实用新型双眼虹膜采集结构时，镜筒只接收了人眼部分的光线，所以成像时只有人眼区域，没有鼻梁骨和人脸区域，有效减小了图像宽度的大小，根据成像定律设置镜筒的位置，镜筒中镜片的位置使图像触感器的分辨率的最小值从1800pixel降到1050pixel。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种虹膜采集装置，其特征在于，包括镜筒、镜头和图像传感器；

所述镜筒内设有镜片，所述镜筒一端作为装置的接收端，另一端与镜头相连接；

所述镜头一端与镜筒相连接，另一端一定距离处设有图像传感器；

所述图像传感器接收经过镜筒和镜头汇聚的光线。

2.根据权利要求1所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述镜片包括两组反射镜片。

3.根据权利要求2所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述每组反射镜片包括两个相对设置的平面镜，所述两个相对设置的平面镜实现将入射光线经过两次反射平移一定距离。

4.根据权利要求2所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述每组反射镜片包括两个棱镜，所述两个棱镜中一个棱镜的一个面与另一个棱镜的一个面相平行，所述两个相互平行的面实现将入射光线经过两次反射平移一定距离。

5.根据权利要求1所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述镜片包括三个棱镜，中间位置的棱镜的一个面与一侧的一个棱镜的一个面相互平行，中间位置的棱镜的另一个面与另一侧的一个棱镜的一个面相互平行。

6.一种虹膜采集装置，其特征在于，包括镜筒和图像传感器；

所述镜筒呈圆柱形空筒状，所述镜筒内设有镜片，所述镜筒一端作为装置的接收端，另一端一定距离处设有图像传感器；

所述图像传感器接收经过镜筒汇聚的光线。

7.根据权利要求6所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述镜片包括两组反射镜片。

8.根据权利要求7所述的一种虹膜采集装置，其特征在于，所述每组反射镜片包括两个相对设置的凹面镜。