CN207037684U - 一种3d虹膜采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种3D虹膜采集装置，包括镜座、摄像头模组、光线发射器、3D传感器、处理器以及滤光片，光线发射器发射激光到目标虹膜区域，散射或反射的激光通过摄像头模组以及滤光片，投影到3D传感器上，3D传感器处于可采集光线发射器投影的激光的光路上，检测散射或反射激光信号，获取目标虹膜区域的亮度信息；处理器对来自3D传感器检测到的激光信号进行处理，得到目标虹膜区域的深度信息。本实用新型一种3D虹膜采集装置通过设置3D传感器实现了同时获取虹膜深度信息与亮度信息的功能，与采用双目摄像头获取虹膜深度信息的方法相比，简化了计算复杂度，符合移动设备小型化设计理念。

Description

一种3D虹膜采集装置

技术领域

本实用新型涉及生物识别领域，具体涉及一种3D虹膜采集装置。

背景技术

虹膜作为重要的身份鉴别特征，具有唯一性、稳定性、非侵犯性 等优点。因此虹膜图像的获取成为非常重要的一个环节，现有的虹膜 采集装置通常采集虹膜区域的亮度信息，即虹膜灰度图像，利用灰度 图像进行人眼检测、虹膜识别等，然而虹膜灰度信息极大程度上受到 环境光照的影响，在室外强光照射中，采集的图像中虹膜区域也会呈 现高亮度的特点，造成虹膜区域灰度级大幅度减少，以致信息量严重 缺失，无法满足高精度的虹膜识别要求。而传统的采用双目2D摄像 头获取虹膜深度信息的过程非常繁琐，需要经过物理调整和校准以及 高强度的复杂算法才能实现，而且采集装置体积庞大，难以适用于移 动小型化设备。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够同时获得虹膜深度信息和亮度信息的 虹膜采集装置。

本实用新型的技术方案：

一种3D虹膜采集装置，包括镜座、摄像头模组、光线发射器、 3D传感器、处理器以及滤光片，所述摄像头模组置于镜座最上端； 所述光线发射器与摄像头模组紧密排列，与摄像头模组之间的中心间 距不小于5mm，发射激光到目标虹膜区域，散射或反射的激光通过 摄像头模组以及滤光片，投影到3D传感器上；所述滤光片设置在摄 像头模组与3D传感器之间，能够透过光线发射器所发射激光，滤除 该范围之外的杂散光线；所述3D传感器设置于摄像头模组下方，并 且处于可采集光线发射器投影的激光的光路上，检测散射或反射光信 号，获取目标虹膜区域的亮度信息；所述处理器与3D传感器电连接，对来自3D传感器检测到的激光信号进行处理，得到目标虹膜区域的深度信息。

优选的，所述光线发射器发射激光的波长范围为700nm～900nm。

优选的，所述光线发射器发射激光的发散角为14°～60°，大于 摄像头模组的视场角。

优选的，所述3D传感器获取深度信息的精度不低于0.02mm。

3D虹膜采集装置还包括CMOS传感器、近红外光通滤光片与近 红外照明光源，CMOS传感器设置在摄像头模组下方，近红外光通滤 光片设置在CMOS传感器与摄像头模组之间，近红外照明光源发射 近红外光照亮目标虹膜区域，CMOS传感器用于获取目标虹膜区域的亮度信息。

3D虹膜图像采集装置还可以设置为包括两组摄像头与3D传感 器，分别采集左眼虹膜、右眼虹膜的深度信息与亮度信息，光线发射 器置于两组摄像头连线的中间位置。

光线发射器的出光方向还可以设置分束器，将光线发射器发射的 激光分散成许多子光束，发散到目标空间中。

一种包含所述3D虹膜采集装置的智能识别设备，所述识别设备 选自智能手机、平板电脑、VR设备、收银机、自动取款机、门禁识 别设备中的任意一种。

本实用新型的有益效果：一种3D虹膜采集装置实现了同时获取 虹膜深度信息与亮度信息的功能，与采用双目摄像头获取虹膜深度信 息的方法相比，简化了计算复杂度，并且符合移动设备小型化设计理 念；与亮度信息相比，虹膜的深度信息在室外强光环境中的虹膜识别 或者虹膜内圆定位等应用中发挥着独特的作用，对亮度信息起到了良 好的补充作用；本实用新型的3D虹膜采集装置可以与传统的虹膜亮 度采集装置相结合，扩展虹膜信息的采集方式，增强对不同应用场景 的适应能力。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和 解释，并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本 实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性的示出本实用新型一种3D虹膜采集装置的结构示意 图；

图2为3D虹膜采集装置的实施方式；

图3示意性的示出虹膜褶皱示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本实用新型的目的和功能以及用于实现 这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本实用新型并不受限于以 下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明 书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相 同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1所示为本实用新型一种3D虹膜采集装置的系统组成框图， 该装置包括摄像头模组101、光线发射器102、3D传感器103、处理 器104以及滤光片105。

所述摄像头模组101用于对目标虹膜进行自动对焦，与控制模块 连接，执行控制模块指令实时追踪双眼位置；所述摄像头模组置于镜 座(未标出)最上端。

所述光线发射器102发射激光到目标虹膜区域，发生散射或反射 的激光投影到3D传感器，用于处理得到目标区域的深度信息；光线 发射器发射激光的波长范围为700nm～900nm，用于照亮目标虹膜纹 理亮度。

所述3D传感器103设置于摄像头模组下方，并且处于可采集光 线发射器投影的激光的光路上，检测散射或反射的激光信号，获取目 标虹膜区域的亮度信息。所述3D传感器获取深度信息的精度不低于 0.02mm，以满足人眼检测、虹膜识别等应用的精度需求。所述3D传 感器的成像距离在5cm～200cm之间，能够实现在VR设备、智能手 机、收银机、考勤设备上采集到符合精度要求的虹膜深度信息与亮度 信息。

所述滤光片105设置在摄像头模组与3D传感器之间，能够透过 光线发射器所发射激光，滤除杂散光线。

所述处理器104与3D传感器103电连接，对来自3D传感器检 测到的激光信号进行处理，得到目标虹膜区域的深度信息。

图2为3D虹膜采集装置的实施方式，用于双眼虹膜深度信息与 亮度信息的采集，用户在使用过程中通常会将双眼的中心对准摄像头 模组201的位置，3D传感器202位于摄像头模组201后方，获取目 标虹膜区域的深度信息与亮度信息。光线发射器203与摄像头模组 201中心之间的间距D不小于5mm，避免瞳孔过度扩张造成红眼现 象，对采集的虹膜深度信息与亮度信息造成干扰。光线发射器203发 射的激光经分束器204扩展，形成14°～60°范围内的发散角α，该 发散角大于摄像头模组的视场角FOV。

图3所示为虹膜褶皱示意图，如图3所示，虹膜区域301的肌肉 具有高度随机的沟壑302、纹理303、旋涡304等结构，含有丰富的 深度信息，能够保证高精度的虹膜识别算法性能。从图中可以看出， 虹膜内圆(瞳孔与虹膜之间的边缘)两侧的深度存在较大差异，非常 有利于进行虹膜内圆的精确定位，特别是在室外阳光下光照强度很大 的场景中，用户面向阳光照射的方向采集的虹膜图像，瞳孔与虹膜区 域均呈现非常高的亮度，二者的亮度差异被减小，传统的基于亮度信 息的虹膜内圆定位算法难以满足定位准确性的要求，而瞳孔与虹膜的 深度信息却不会随着环境光强的增大而发生极其敏感的变化，即便在 强光照射下，瞳孔与虹膜的深度也能保持在稳定的范围之内，适用于 定位瞳孔与虹膜之间的边缘。

实施例1

一种具有本实用新型的3D虹膜采集装置的虹膜识别手机，用户 在手机上使用虹膜识别功能时，3D虹膜采集装置的摄像头模组开启， 当用户的虹膜出现在取景范围之内时，通常在10cm～50cm范围内， 目标虹膜通过摄像头模组在3D传感器上成像形成深度信息和亮度信 息，该信息传输到手机搭载的算法处理模块进行虹膜特征比对，识别 当前用户是否为合法用户，如果是则开启相应权限，否则关闭权限。

实施例2

一种具有本实用新型的3D虹膜采集装置的VR设备，在使用VR 设备过程需要进行人机交互操作时，通常使用范围在5cm～10cm之间， 可通过眼球视线追踪技术实现显示界面中功能按键的选择，例如在一 段视频播放完成之后，屏幕上显示继续播放下一段视频、重新播放本 段视频、退出视频播放等选项时，用户只需将视线投放到想要执行的 选项区域，设备启动3D虹膜采集装置，获取用户眼部的深度信息和 亮度信息，传输到算法处理模块进行眼球视线追踪，从而获取用户视 线落入屏幕上的位置处于哪一个选项的范围之内，进而执行该选项的 操作。

实施例3

一种具有本实用新型的3D虹膜采集装置的超市收银机，用户在 超市结账时，无需支付现金或者刷卡，在超市收银机上确认需要支付 的金额后，扫一下预先与银行卡绑定的虹膜，收银机获取的虹膜深度 信息与亮度信息，将其生成的特征模板与数据库已存储的特征模板进 行比对，比对成功则执行扣款操作，否则支付失败，提示用户重新进 行支付，支付距离范围在40cm～60cm之间。

实施例4

一种具有本实用新型的3D虹膜采集装置的柜式虹膜识别门禁设 备，其检测用户双眼、进行虹膜识别的距离在60cm～200cm范围内， 用户出现在设备检测范围之内时，设备获取用户双眼的深度信息和亮 度信息，估计用户与设备之间的距离，之后可进一步的引导用户靠近 设备，进行虹膜识别考勤操作。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实 施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被 认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种3D虹膜采集装置，包括镜座、摄像头模组、光线发射器、3D传感器、处理器以及滤光片，其特征在于，所述摄像头模组置于镜座最上端；

所述光线发射器与摄像头模组紧密排列，与摄像头模组之间的中心间距不小于5mm，所述光线发射器发射激光到目标虹膜区域，散射或反射的激光通过摄像头模组以及滤光片，投影到3D传感器上；

所述滤光片设置在摄像头模组与3D传感器之间，能够透过光线发射器所发射激光，滤除杂散光线；

所述3D传感器设置于摄像头模组下方，并且处于可采集光线发射器投影的激光的光路上，检测散射或反射光信号，获取目标虹膜区域的亮度信息；

所述处理器与3D传感器电连接，对来自3D传感器检测到的激光信号进行处理，得到目标虹膜区域的深度信息。

2.根据权利要求1所述的一种3D虹膜采集装置，其特征在于，所述光线发射器发射激光的波长范围为700nm～900nm。

3.根据权利要求1所述的一种3D虹膜采集装置，其特征在于，所述光线发射器发射激光的发散角为14°～60°，大于摄像头模组的视场角。

4.根据权利要求1或3所述的一种3D虹膜采集装置，其特征在于，由3D传感器检测的激光信号获取的深度信息的精度不低于0.02mm。

5.根据权利要求1所述的一种3D虹膜采集装置，其特征在于，所述虹膜采集装置还包括CMOS传感器，用于获取用户虹膜区域的亮度信息。

6.一种包含如权利要求1所述的3D虹膜采集装置的智能识别设备，所述识别设备选自智能手机、平板电脑、VR设备、收银机、自动取款机、门禁识别设备中的任意一种。