CN214205890U - 用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统，其中，该打光装置包括：曝闪时序控制电路，用于根据奇偶分离信号对总曝闪时序信号奇偶分离，输出左眼曝闪时序信号和右眼曝闪时序信号；总曝闪时序信号是根据相机工作信号确定的且高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的期间的时序信号；左右眼打光控制电路，用于根据左眼曝闪时序信号输出左眼打光控制信号，根据右眼曝闪时序信号输出右眼打光控制信号；左右眼驱动电路模块，用于接收左右眼打光控制信号和，输出驱动信号；左右眼打光灯，用于根据驱动信号进行左眼打光和右眼打光交替曝闪进行。通过上述方案能够实现交替曝闪打光，有助于采集清晰虹膜图像。

Description

用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统

技术领域

本实用新型涉及虹膜成像技术领域，尤其涉及一种用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统。

背景技术

虹膜成像是一种红外高精度成像，要求对图像细节尽可能进行无失真的复原。图像细节不失真有助于提高虹膜识别的精确度，这不仅对传感器的性能提出了很高的要求，而且同时对整个光照系统提出了更高的要求。但在实际应用场景中，光照条件是十分复杂的，如强烈的阳光照射环境、室外各类杂光影响、眼镜反射引起的光斑、鼻梁眼皮引起的光影等因素，都会对虹膜成像造成影响，从而导致设备识别慢、错误率高等问题。同时，传统打光装置中，一组打光灯控制电路只能实现一种打光灯控制模式，不同打光灯控制电路，需要使用不同的打光控制电路，所以元器件数量及种类随着打光灯控制电路的增加而增多，进而导致打光设备成本增大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统，以解决现有技术中存在的一项或多项缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案实现：

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于虹膜图像采集的打光装置，包括：

曝闪时序控制电路，用于根据设定奇偶分离信号对设定总曝闪时序信号进行奇偶分离，输出左眼曝闪时序信号和右眼曝闪时序信号；其中，设定总曝闪时序信号是根据设定相机工作信号确定的且高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的期间的时序信号；

左眼打光控制电路，用于根据所述左眼曝闪时序信号输出第一左眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独左眼曝闪打光；

右眼打光控制电路，用于根据所述右眼曝闪时序信号输出第一右眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独右眼曝闪打光；

左眼驱动电路模块，用于接收所述第一左眼打光控制信号，输出第一驱动信号；

右眼驱动电路模块，用于接收所述第一右眼打光控制信号，输出第二驱动信号；

左眼打光灯，用于根据所述第一驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行左眼打光；

右眼打光灯，用于根据所述第二驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行右眼打光，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行。

在一些实施例中，所述的用于虹膜图像采集的打光装置，还包括：打光方式控制电路；

所述打光方式控制电路，用于根据交替打光指令中第一数字控制信号和第二数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第二数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行；

所述打光方式控制电路，还用于根据常亮打光指令中第三数字控制信号和第四数字控制信号控制设定相机工作信号导通，并根据第四数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开；

所述左眼打光控制电路，还用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二左眼打光控制信号，以进行常亮左眼打光；

所述右眼打光控制电路，还用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二右眼打光控制信号，以进行常亮右眼打光；

所述左眼驱动电路模块，还用于接收所述第二左眼打光控制信号，输出第三驱动信号；

所述右眼驱动电路模块，还用于接收所述第二右眼打光控制信号，输出第四驱动信号；

所述左眼打光灯还用于根据所述第三驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯还用于根据所述第四驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以常亮方式一直保持同时进行左眼打光和右眼打光。

在一些实施例中，所述打光方式控制电路，还用于根据同时曝闪打光指令中第五数字控制信号和第六数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第六数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号导通；

所述左眼打光控制电路，还用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三左眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的左眼曝闪打光；

所述右眼打光控制电路，还用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三右眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的右眼曝闪打光；

所述左眼驱动电路模块，还用于接收所述第三左眼打光控制信号，输出第五驱动信号；

所述右眼驱动电路模块，还用于接收所述第三右眼打光控制信号，输出第六驱动信号；

所述左眼打光灯还用于根据所述第五驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯还用于根据所述第六驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以曝闪方式同时进行左眼打光和右眼打光。

在一些实施例中，所述左眼驱动电路模块包括：左眼打光灯驱动电路和左眼打光灯驱动电流调节电路；所述右眼驱动电路模块包括：右眼打光灯驱动电路和右眼打光灯驱动电流调节电路；

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第一左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述交替打光指令将所述初始左眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第一驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第一右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述交替打光指令将所述初始右眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第二驱动信号；或者，

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第二左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述常亮打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第三驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第二右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述常亮打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第四驱动信号；或者，

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第三左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第五驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第三右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第六驱动信号；

其中，所述第一设定光强大于所述第三设定光强，所述第三设定光强大于所述第二设定光强。

在一些实施例中，所述曝闪时序控制电路，包括第一与门、第二与门、及第一非门；所述第一与门的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号，所述第一与门的第二输入端用于接收设定奇偶分离信号；所述第二与门的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号，所述第二与门的第二输入端连接所述第一非门的输出端，所述第一非门的输入端用于接收所述设定奇偶分离信号；

打光方式控制电路，包括异或门、第一开关器件、及第二开关器件；所述异或门的第一输入端用于接收所述第一数字控制信号、所述第三数字控制信号或所述第五数字控制信号，所述异或门的第二输入端用于接收所述第四数字控制信号、所述第五数字控制信号或所述第六数字控制信号；所述第一开关器件的第一端用于接收所述相机工作信号，所述第一开关器件的第二端为控制端，连接所述异或门的输出端；所述第二开关器件的第一端用于接收设定总曝闪时序信号，所以第二开关器件的第二端用于接收所述第二数字控制信号、所述第四数字控制信号或所述第六数字控制信号；

左眼打光控制电路，包括第一取并器件；所述第一取并器件的第一输入端连接所述第一与门的输出端，第一取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件的第三端和第一开关器件的第三端，所述第一取并器件的输出端用于输出第一左眼打光控制信号、第二左眼打光控制信号或第三左眼打光控制信号；

右眼打光控制电路，包括第二取并器件；所述第二取并器件的第一输入端连接所述第二与门的输出端，所述第二取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件的第三端和第一开关器件的第三端，所述第二取并器件的输出端用于输出第一右眼打光控制信号、第二右眼打光控制信号或第三右眼打光控制信号。

在一些实施例中，所述左眼打光灯驱动电流调节电路，包括：第三开关器件、第四开关器件、第一电阻、第二电阻、及第三电阻；所述第一电阻的第一端连接所述左眼打光灯驱动电路的输出端，所述第三电阻的第一端接地，所述第二电阻的两端分别连接所述第一电阻的第二端和第三电阻的第二端；其中，所述第三开关器件的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第三开关器件的第二端连接所述第三电阻的第二端；所述第四开关器件的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四开关器件的第二端接地；

其中，所述第三开关器件的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端断开；所述第四开关器件的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端导通；

所述右眼打光灯驱动电流调节电路，包括：第五开关器件、第六开关器件、第四电阻、第五电阻、及第六电阻；所述第四电阻的第一端连接所述右眼打光灯驱动电路的输出端，所述第六电阻的第一端接地，所述第五电阻的两端分别连接所述第四电阻的第二端和第六电阻的第二端；其中，所述第五开关器件的第一端连接所述第四电阻的第二端，所述第五开关器件的第二端连接所述第六电阻的第二端；所述第六开关器件的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第六开关器件的第二端接地；

其中，所述第五开关器件的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端断开；所述第六开关器件的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端导通。

在一些实施例中，所述第三开关器件和所述第四开关器件为N型场效应管，所述第五开关器件和所述第六开关器件为N型场效应管；所述第一电阻和所述第四电阻阻值相同，所述第二电阻和所述第五电阻阻值相同，所述第三电阻和所述第六电阻阻值相同。

在一些实施例中，所述第一取并器件包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的输出端和第二二极管的输出端连接形成所述第一取并器件的输出端，所述第一二极管的输入端和第二二极管的输入端形成所述第一取并器件的两个输入端；

所述第二取并器件包括第三二极管和第四二极管；所述第三二极管的输出端和第四二极管的输出端连接形成所述第二取并器件的输出端，所述第三二极管的输入端和第四二极管的输入端形成所述第二取并器件的两个输入端；

所述第一开关器件为P型场效应管，所述第二开关器件为P型场效应管。

在一些实施例中，所述第一驱动信号、所述第二驱动信号、第五驱动信号、及第六驱动信号的高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开期间。

根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种虹膜图像采集系统，包括上述任一实施例所述的用于虹膜图像采集的打光装置。

本实用新型的用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统，能够在虹膜图像采集时进行左右眼交替打光，从而能够在成像环境中光强不均匀的情况下帮助采集清晰虹膜图像。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的用于虹膜图像采集的打光装置的结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施例的控制电路模块的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的驱动电路模块中左眼打光部分的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的驱动电路模块中右眼打光的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中的逐行曝光传感器逐行曝光原理示意图；

图6是本实用新型一实施例中的逐行曝光传感器逐行曝光曝闪原理示意图；

图7是本实用新型一实施例中的逐行曝光传感器交替曝闪打光原理示意图；

图8是本实用新型一实施例中的交替曝闪打光时序示意图；

图9是本实用新型一实施例中的同时曝闪打光时序示意图；

图10是本实用新型一实施例中的常亮打光时序示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

需要预先说明的是，下述实施例或示例的描述或其中所提及的特征可以以相同或类似的方式，与其他实施例或示例中的特征组合，或替换其他实施例或示例中的特征，以形成可能的实施方式。另外，本文所使用的术语“包括/包含”是指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除还存在一个或多个其他特征、要素、步骤或组件。

为了在成像环境中光强不均匀(例如，戴眼镜、半室内等情况)的情况下采集到清晰的虹膜图像，本实用新型实施例提供了一种用于虹膜图像采集的打光装置，用来根据成像环境的光线情况进行补光(或称为打光)。

图1是本实用新型一实施例的用于虹膜图像采集的打光装置的结构示意图，如图1所示，该实施例的用于虹膜图像采集的打光装置可包括：曝闪时序控制电路131、左眼打光控制电路132、右眼打光控制电路133、左眼驱动电路模块135、右眼驱动电路模块136、左眼打光灯137及右眼打光灯138。

曝闪时序控制电路131，用于根据设定奇偶分离信号Separa对设定总曝闪时序信号Flash进行奇偶分离，输出左眼曝闪时序信号和右眼曝闪时序信号；其中，设定总曝闪时序信号是根据设定相机工作信号PreV确定的且高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的期间的时序信号。

左眼打光控制电路132，用于根据所述左眼曝闪时序信号输出第一左眼打光控制信号En_L，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独左眼曝闪打光。

右眼打光控制电路133，用于根据所述右眼曝闪时序信号输出第一右眼打光控制信号En_R，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独右眼曝闪打光。

左眼驱动电路模块135，用于接收所述第一左眼打光控制信号，输出第一驱动信号。

右眼驱动电路模块136，用于接收所述第一右眼打光控制信号，输出第二驱动信号。

左眼打光灯137，用于根据所述第一驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行左眼打光。

右眼打光灯138，用于根据所述第二驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行右眼打光，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行。

其中，在一个曝光周期内，逐行曝光式相机的逐行曝光式传感器的电子阀门逐行打开，且后一行电子阀门比前一行电子阀门延迟一定时间，各行电子阀门打开时序可以形成类似于平行四边形的形状，可以在该平行四边形中画出最大矩形，而设定总曝闪时序信号Flash中一个高电平信号的上升沿和下降沿只要对齐于该最大矩形平行四边形的两边内，设定总曝闪时序信号Flash就可以位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的期间。设定奇偶分离信号Separa可以将设定总曝闪时序信号Flash中高电平进行奇偶分离。

左眼打光控制电路132和右眼打光控制电路133两个电路可以为相同或类似电路，以实现对两只眼睛相同或类似的打光控制。左眼驱动电路模块135和右眼驱动电路模块136中，一个电路用来根据第一左眼打光控制信号输出第一驱动信号，另一个电路用来根据第一右眼打光控制信号输出第二驱动信号。左眼打光灯137和右眼打光灯138中，一个灯用来进行左眼打光，另一个等用来右眼补光。为了对虹膜图像采集进行打光，该打光灯可以为红外打光灯。此外，打光灯可以LED灯。

另外，需要说明的是，左眼打光主要是指打光灯能够在虹膜图像采集时为左眼补光且至少强于为右眼补光的情况，右眼打光主要是指打光灯能够在虹膜图像采集时为右眼补光且至少强于为左眼补光的情况。左眼打光可以达到能够为左眼打光，但同时不会正对右眼打光的程度，右眼打光可以达到能够为右眼打光，但同时不会正对左眼打光的程度。如此一来，在戴眼镜进行虹膜图像采集的情况，通过左右眼交替补光，在单独进行左眼补光时，右眼虹膜图像不会存在眼镜反光，在单独进行右眼补光时，左眼虹膜图像不会存在眼镜反光，所以能够得到清晰的左眼虹膜图像和右眼虹膜图像。

其中，该第一驱动信号和第二驱动信号均可以为电流驱动信号。该左眼打光灯和该右眼打光灯均可以为能够发射红外光的LED灯。在使用状态下，该左眼打光灯和该右眼打光灯可以呈现位置区别，具体地，该左眼打光灯可以是指在对人眼进行虹膜图像采集时能够为左眼补光的灯，类似的，该右眼打光灯可以是指在对人眼进行虹膜图像采集时能够为右眼补光的灯。在非使用状态下，该左眼打光灯和该右眼打光灯区别主要体现在所接收的信号有所不同，以便在使用时分别为左眼和右眼补光。

该实施例中，通过曝闪时序控制电路输出左眼曝闪时序信号和右眼曝闪时序信号，能够用于实现左右眼交替曝闪打光。通过左眼打光控制电路和右眼打光控制电路分别输出左眼打光控制信号和右眼打光控制信号。通过左眼驱动电路模块和右眼驱动电路模块分别输出第一驱动信号和第二驱动信号，能够使得驱动电路模块设计简单。通过左眼打光灯和右眼打光灯分别用来进行左眼打光和右眼打光，能够使得打光灯设计简单。

第一左眼打光控制信号和所述第一右眼打光控制信号可以均为时序控制信号，以此可以便于对左眼和右眼交替进行多次曝闪打光，而且，通过曝闪可以使得左眼和右眼的打光时间较短，从而在人眼晃动的情况下也可以拍摄到较为清晰的虹膜图像。

为了同时能够在成像环境中光线复杂(如室外)的情况下采集到清晰的虹膜图像，再参见图1，本实用新型实施例的用于虹膜图像采集的打光装置还可包括打光方式控制电路134。该打光方式控制电路134可用于针对该种情况进行虹膜图像采集打光。

所述打光方式控制电路134可以用于根据交替打光指令中第一数字控制信号和第二数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第二数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行。以此可以利用述打光方式控制电路134实现前述的交替曝闪打光方式。

所述打光方式控制电路134还可用于根据常亮打光指令中第三数字控制信号和第四数字控制信号控制设定相机工作信号导通，并根据第四数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开。以此，可以利用打光方式控制电路134实现常亮打光方式。

所述左眼打光控制电路132，还可用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二左眼打光控制信号，以进行常亮左眼打光。

所述右眼打光控制电路133，还可用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二右眼打光控制信号，以进行常亮右眼打光。

所述左眼驱动电路模块135，还可用于接收所述第二左眼打光控制信号，输出第三驱动信号。

所述右眼驱动电路模块136，还可用于接收所述第二右眼打光控制信号，输出第四驱动信号。

所述左眼打光灯137还用于根据所述第三驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯138还用于根据所述第四驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以常亮方式一直保持同时进行左眼打光和右眼打光。

该实施例中，由于室外环境光线一般较强，室外杂光较多，所以成像环境光线复杂，通过常亮打光可以增强虹膜图像采集所用的光，从而可以采集到的较为清晰的虹膜图像。通过该实施例，不仅可以对成像环境中光强不均匀的情况进行补光，还可以对室外等光线复杂的成像环境进行补光，从而可以实现至少两种情况下虹膜图像采集时的打光。环境光线情况判断可以利用额外控制装置判断，或者可以人工手动控制。

为了同时能够在成像环境中光线不太复杂但光线较弱(如室内)的情况下采集到清晰的虹膜图像，图1所示的用于虹膜图像采集的打光装置中模块还可用于针对该种情况进行虹膜图像采集打光。

示例性地，所述打光方式控制电路134，还可用于根据同时曝闪打光指令中第五数字控制信号和第六数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第六数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号导通。以此可以利用打光方式控制电路134选择同时曝闪打光。

所述左眼打光控制电路132，还可用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三左眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的左眼曝闪打光。

所述右眼打光控制电路133，还可用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三右眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的右眼曝闪打光。

所述左眼驱动电路模块135，还可用于接收所述第三左眼打光控制信号，输出第五驱动信号。

所述右眼驱动电路模块136，还可用于接收所述第三右眼打光控制信号，输出第六驱动信号。

所述左眼打光灯137还可用于根据所述第五驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯138还可用于根据所述第六驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以曝闪方式同时进行左眼打光和右眼打光。

所述第三左眼打光控制信号和所述第三右眼打光控制信号可以均为时序控制信号。室内光线通常为灯光，光线情况较为简单，所以可以通过曝闪打光，补光时间短，从而可以针对人眼晃动情况采集到清晰虹膜图像，而且，左右眼同时曝闪打光可以同时对两只眼睛进行补光，方便快速采集到虹膜图像。

该些实施例中，不仅可以对成像环境光线不均匀的半室外、戴眼镜等情况采集到清晰的虹膜图像，而且还可针对光线强度较弱的室内情况采集到清晰的虹膜图像，还可以针对成像环境光线较复杂的室外情况采集到清晰的虹膜图像，以此可以针对不同虹膜图像成像环境的光线情况针对性的进行打光，从而可以在不增加设备成本的情况下采集到清晰的虹膜图像。

另外，第一左眼打光控制信号中的“第一”、第二左眼打光控制信号中的“第二”、第三左眼打光控制信号中的“第三”是为了区分交替打光情况、常亮打光情况、同时曝闪打光情况中的左眼打光控制信号。第一右眼打光控制信号中的“第一”、第二右眼打光控制信号中的“第二”、第三右眼打光控制信号中的“第三”是为了区分交替打光情况、常亮打光情况、同时曝闪打光情况中的右眼打光控制信号。第一驱动信号中的“第一”、第三驱动信号中的“第三”、第五驱动信号中的“第五”是为了区分交替打光情况、常亮打光情况、同时曝闪打光情况中的左眼打光驱动信号。第二驱动信号中的“第二”、第四驱动信号中的“第四”、第六驱动信号中的“第六”是为了区分交替打光情况、常亮打光情况、同时曝闪打光情况中的右眼打光驱动信号。

在一些实施例中，打光方式控制指令，如交替打光指令、常亮打光指令、同时曝闪打光指令，可以包含至少一个数字控制信号，以实现不同打光方式的控制。

图2是本实用新型一具体实施例的控制电路模块的结构示意图。参见图2，在打光装置仅用于实现对左眼和右眼进行交替曝闪打光的情况下，装置可以包括上述曝闪时序控制电路131、左眼打光控制电路132及右眼打光控制电路133等。在此情况下，交替打光指令可以仅包含一个数字控制信号，以开启或关闭左右眼交替打光。

在打光装置还用于同时实现其他打光方式(如同时曝闪打光和/或常亮打光)的情况下，再参见图2，装置还可以包括打光方式控制电路134，可以用来实现不同打光方式。在此情况下，交替打光指令可以包括两个数字控制指令，如第一数字控制信号Ctrl1和第二数字控制信号Ctrl2。其中，该打光方式控制电路134，可用于根据交替打光指令中第一数字控制信号Ctrl1和第二数字控制信号Ctrl2控制设定相机工作信号断开，并根据第二数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号Flash断开。该实施例，在打光装置能够实现多种打光方式的情况下，可以通过控制该打光方式控制电路134不输出信号，可以保持左眼打光控制电路132和右眼打光控制电路133的原有输出，从而实现左右眼交替曝闪打光。

在一些实施例中，为了实现常亮打光的情形，可以获取一个常亮打光指令；控制电路模块，还可用于根据所述常亮打光指令输出第二左眼打光控制信号和第二右眼打光控制信号；所述驱动电路模块，还可用于根据第二左眼打光控制信号输出第三驱动信号，根据第二右眼打光控制信号输出第四驱动信号；打光灯，还可用于根据所述第三驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，根据所述第四驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以常亮方式一直保持同时进行左眼打光和右眼打光。

在此情况下，再参见图2，常亮打光指令可以包括两个数字控制指令，如第三数字控制信号Ctrl1和第四数字控制信号Ctrl2。所述打光方式控制电路134，还可用于根据常亮打光指令中第三数字控制信号Ctrl1和第四数字控制信号Ctrl2控制设定相机工作信号PreV导通，并根据第四数字控制信号Ctrl2控制所述设定总曝闪时序信号Flash断开。

左眼打光控制电路132，还可用于根据所述左眼曝闪时序信号Flash和导通输出的设定相机工作信号PreV输出第二左眼打光控制信号，以进行常亮左眼打光。

右眼打光控制电路133，用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二右眼打光控制信号En_R，以进行常亮右眼打光。

在另一些实施例中，为了实现同时曝闪打光的情形，可以获得同时曝闪打光指令。控制电路模块，还可用于根据所述同时曝闪打光指令输出第三左眼打光控制信号和第三右眼打光控制信号。驱动电路模块，还可用于根据第三左眼打光控制信号输出第五驱动信号，根据第三右眼打光控制信号输出第六驱动信号。打光灯，还可用于根据所述第五驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，根据所述第六驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以曝闪方式同时进行左眼打光和右眼打光。

在此情况下，同时曝闪打光指令可以包括两个数字控制指令，如第五数字控制信号Ctrl1和第六数字控制信号Ctrl2。所述打光方式控制电路134，还可用于根据同时曝闪打光指令中第五数字控制信号Ctrl1和第六数字控制信号Ctrl2控制设定相机工作信号PreV断开，并根据第六数字控制信号Ctrl2控制所述设定总曝闪时序信号导通。

所述左眼打光控制电路132，还可用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号Flash输出第三左眼打光控制信号En_R，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的左眼曝闪打光。

所述右眼打光控制电路133，还可用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号Flash输出第三右眼打光控制信号En_L，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的右眼曝闪打光。

上述各种打光方式的实施例中，第一数字控制信号Ctrl1、第三数字控制信号Ctrl1、第五数字控制信号Ctrl1可以从打光方式控制电路134的同样的一个输入端输入；第二数字控制信号Ctrl2、第四数字控制信号Ctrl2、第六数字控制信号Ctrl2可以从打光方式控制电路134的同样的另一个输入端输入。

其中，所述第一驱动信号、所述第二驱动信号、第五驱动信号、及第六驱动信号的高电平信号可以均位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开期间。相机工作信号可以从虹膜采集相机得到，可以为逻辑高低电平信号。设定总曝闪时序信号根据相机工作信号确定，可以根据相机工作情况进行打光。第一驱动信号、第二驱动信号第五驱动信号、第六驱动信号为时序信号时，高电平信号可以位于相机电子阀门全部打开期间，以此，可以针对逐行扫描类型的相机的图像传感器，实现全局曝闪曝光，由于现有虹膜图像采集一般都是采用逐行扫描相机传感器，且该种传感器相对于全局曝光传感器成本较低，所以，以此可以更好地适应当前相机，并节省成本。第三驱动信号和第四驱动信号可以均为持续的高电平信号。

更具体的实施例中，再参见图2，所述曝闪时序控制电131，可包括第一与门1311、第二与门1312、及第一非门1313；所述第一与门1311的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号Flash，所述第一与门1311的第二输入端用于接收设定奇偶分离信号Separa；所述第二与门1312的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号Flash，所述第二与门1312的第二输入端连接所述第一非门1313的输出端，所述第一非门1313的输入端用于接收所述设定奇偶分离信号Separa。

打光方式控制电路134，可包括异或门1341、第一开关器件1342、及第二开关器件1343；所述异或门1341的第一输入端用于接收所述第一数字控制信号Ctrl1、所述第三数字控制信号Ctrl1或所述第五数字控制信号Ctrl1，所述异或门1341的第二输入端用于接收所述第四数字控制信号Ctrl2、所述第五数字控制信号Ctrl2或所述第六数字控制信号Ctrl2；所述第一开关器件1342的第一端用于接收所述相机工作信号PreV，所述第一开关器件1342的第二端为控制端，连接所述异或门1341的输出端；所述第二开关器件1343的第一端用于接收设定总曝闪时序信号Flash，所以第二开关器件1343的第二端用于接收所述第二数字控制信号Ctrl2、所述第四数字控制信号Ctrl2或所述第六数字控制信号Ctrl2。

左眼打光控制电路132，可包括第一取并器件；所述第一取并器件的第一输入端连接所述第一与门1211的输出端，第一取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件1343的第三端和第一开关器件1342的第三端，所述第一取并器件的输出端用于输出第一左眼打光控制信号Ctrl1、第二左眼打光控制信号Ctrl1或第三左眼打光控制信号Ctrl1。

右眼打光控制电路133，可包括第二取并器件；所述第二取并器件的第一输入端连接所述第二与门1312的输出端，所述第二取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件1343的第三端和第一开关器件1342的第三端，所述第二取并器件的输出端用于输出第一右眼打光控制信号Ctrl2、第二右眼打光控制信号Ctrl2或第三右眼打光控制信号Ctrl2。

其中，第一取并器件可以是各种能够起到对第一与门1311输出的信号和第二开关器件1343的第三端/第一开关器件1342的第三端输出的信号取并集的器件或器件组合。例如，再参见图2，该第一取并器件可以为或门，可包括第一二极管1321和第二二极管1322。所述第一二极管1321的输出端和第二二极管1322的输出端连接形成所述第一取并器件的输出端，所述第一二极管1321的输入端和第二二极管1322的输入端形成所述第一取并器件的两个输入端。

第二取并器件可以是各种能够起到对第二与门1312输出的信号和第二开关器件1343的第三端/第一开关器件1342的第三端输出的信号取并集的器件或器件组合。例如，再参见图2，所述第二取并器件可以为或门，可包括第三二极管1331和第四二极管1332；所述第三二极管1331的输出端和第四二极管1332的输出端连接形成所述第二取并器件的输出端，所述第三二极管1331的输入端和第四二极管1332的输入端形成所述第二取并器件的两个输入端。

第一开关器件、第二开关器件可以根据其输入的信号及所需实现的功能进行选择，例如，所述第一开关器件可为P型场效应管，所述第二开关器件可为P型场效应管。

上述实施例中，与门、非门、异或门、开关器件等可以利用其他具有类似功能的器件替代，从而可以得到其他实施方式。或者，可以根据相互配合关系变换器件类型或连接关系，从而可以得到其他实施方式。

在一些实施例中，可以利用驱动电路模块调整打光灯的强度。以此可以适应不同打光方式的需要。

图3是本实用新型一实施例的驱动电路模块中左眼打光部分的结构示意图，图4是本实用新型一实施例的驱动电路模块中右眼打光的结构示意图。参见图3和图4，该些所述的用于虹膜图像采集的打光装置中，左眼驱动电路模块135可包括：左眼打光灯驱动电路1411、左眼打光灯驱动电流调节电路1412。右眼驱动电路模块136可包括：右眼打光灯驱动电路1421和右眼打光灯驱动电流调节电路1422。其中，左眼打光灯驱动电路1411和右眼打光灯驱动电路1421可以均为现有的驱动电路，左眼打光灯驱动电流调节电路1412和右眼打光灯驱动电流调节电路1422可以用于对驱动电路输出信号的大小进行调节。

在进行交替曝闪打光的情况下，所述左眼打光灯驱动电路1411，可用于根据所述第一左眼打光控制信号En_L，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路1412，可用于根据所述交替打光指令将所述初始左眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第一驱动信号。所述右眼打光灯驱动电路1421，可用于根据所述第一右眼打光控制信号En_R，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路1422，可用于根据所述交替打光指令将所述初始右眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第二驱动信号。

在进行常亮打光的情况下，所述左眼打光灯驱动电路1411，可用于根据所述第二左眼打光控制信号En_L，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路1412，可用于根据所述常亮打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第三驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路1421，可用于根据所述第二右眼打光控制信号En_R，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路1422，可用于根据所述常亮打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第四驱动信号。

在进行同时曝闪打光的情况下，所述左眼打光灯驱动电路1411，可用于根据所述第三左眼打光控制信号En_L，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路1412，可用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第五驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路1421，可用于根据所述第三右眼打光控制信号En_R，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路1422，可用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第六驱动信号。

其中，所述第一设定光强大于所述第三设定光强，所述第三设定光强大于所述第二设定光强。以此，可以在交替曝闪的情况下，利用较大光强补光，在常亮打光的情况，利用较小光强补光，在同时曝闪打光的情况下，可以利用中间强度光强就行打光。

更具体的实施例中，再参见图3，所述左眼打光灯驱动电流调节电路1412，可包括：第三开关器件14121、第四开关器件14122、第一电阻14123、第二电阻14124、及第三电阻14125；所述第一电阻14123的第一端连接所述左眼打光灯驱动电路1411的输出端，所述第三电阻14125的第一端接地，所述第二电阻14124的两端分别连接所述第一电阻14123的第二端和第三电阻14125的第二端；其中，所述第三开关器件14121的第一端连接所述第一电阻14123的第二端，所述第三开关器件14121的第二端连接所述第三电阻的第二端；所述第四开关器件14122的第一端连接所述第三电阻14125的第二端，所述第四开关器件14122的第二端接地。

其中，所述第三开关器件14121的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第三开关器件14121的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第三开关器件14121的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第三开关器件14121的第一端和第二端断开；所述第四开关器件14122的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第四开关器件14122的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第四开关器件14122的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第四开关器件14122的第一端和第二端导通。

具体实施时，所述第三开关器件和所述第四开关器件可以选择所输入信号及其所要实现的功能相适应的器件，例如所述第三开关器件和所述第四开关器件为N型场效应管。

再参见图4，所述右眼打光灯驱动电流调节电路1422，可包括：第五开关器件14221、第六开关器件14222、第四电阻14223、第五电阻14224、及第六电阻14225；所述第四电阻14223的第一端连接所述右眼打光灯驱动电路1421的输出端，所述第六电阻14225的第一端接地，所述第五电阻14224的两端分别连接所述第四电阻14223的第二端和第六电阻14225的第二端；其中，所述第五开关器件14221的第一端连接所述第四电阻14223的第二端，所述第五开关器件14221的第二端连接所述第六电阻14225的第二端；所述第六开关器件14222的第一端连接所述第六电阻14225的第二端，所述第六开关器件14222的第二端接地。

其中，所述第五开关器件14221的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第五开关器件14221的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第五开关器件14221的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号Ctrl2的情况下控制所述第五开关器件14221的第一端和第二端断开；所述第六开关器件14222的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第六开关器件14222的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第六开关器件14222的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号Ctrl1的情况下控制所述第六开关器件14222的第一端和第二端导通。

所述第五开关器件和所述第六开关器件可以选择所输入信号及其所要实现的功能相适应的器件，例如所述第五开关器件和所述第六开关器件可以为N型场效应管。

左眼打光灯驱动电流调节电路1412和右眼打光灯驱动电流调节电路1422中具有相对应功能的器件可以相同，例如，所述第一电阻和所述第四电阻阻值可相同，所述第二电阻和所述第五电阻阻值可相同，所述第三电阻和所述第六电阻阻值可相同。

在其他实施例中，可以利用其他能够起到类似功能的器件代替，例如，可以利用滑动变阻器调节电阻。此外，在图3和图4中，可以输出电流信号给打光灯(未示出)。

在如图2至图4所示具体实施例中，各数字控制信号可以根据配合需要来确定，例如，交替打光中第一数字控制信号Ctrl1和第二数字控制信号Ctrl1可以分别为0和1，常亮打光指令中第三数字控制信号Ctrl1和第四数字控制信号Ctrl2可以分别为1和1，第五数字控制信号Ctrl1和第六数字控制信号Ctrl2可以分别为1和0。

在其他实施例中，根据数字控制信号的变化，可以适当变化开关器件的类型，或者可以利用具有类似功能的器件加以变换，从而可以得到其他实施例的电路。

另外，本实用新型实施例还提供了一种虹膜图像采集系统，包括上述任一实施例所述的用于虹膜图像采集的打光装置。该打光装置可以在虹膜采集装置采集人眼虹膜图像时给人眼打光。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

虹膜成像是一种红外高精度成像系统，要求对图像细节进行无失真的复原，假设传感器成像大小是2M(1920x1080)，一幅合格的虹膜图像至少得是200x200个像素点，图像细节不失真的恢复有助于提高算法精确度，从而提升用户体验，这除了对传感器的性能提出了很高的要求，同时对整个光照系统提出了更高的要求。但实际应用场景的光照条件是十分复杂的，如强烈的阳光照射环境、室外各类杂光影响、眼镜反射引起的光斑、鼻梁眼皮引起的光影等因素，都会对虹膜成像造成影响，从而导致设备识别慢、错误率高，用户体验差，如何解决复杂光照环境下的虹膜成像问题是摆在科研人员面前的一道难题。

经分析，复杂成像环境对虹膜成像会产生以下影响：

(1)室外

室外阳光属于多光谱光线，杂光较多，虽然成像系统有红外滤波片，但由于红外分量较高，容易导致图像过曝、光影较多。此时可以通过提高红外补光强度，缩短曝光时间，以达到增强虹膜成像的准确性的目的。在阳光直射下获取到的虹膜图像，存在曝光过度问题，但调调节曝光时间，仍可以得到较好的虹膜图像；

(2)半室外

半室外环境掺杂了阳光、室内灯光，特别是阳光的偏射引起的图像曝光不均匀问题会导致阴阳脸，难以拿到合适的图像。此时可以通过交替打光(相邻两幅图像的补光分别来自置于镜头两侧不同光源)的方式对两只眼睛做不同强度的补光，并辅以曝光时间微调以保证其中一只眼睛图像可以使用。

(3)眼镜反光

眼镜反光是由于红外光在眼睛与镜片间来回反射引起的，大概率会导致在虹膜区域形成较大的光斑，另外由于每个人眼镜样式、镜片厚度、配戴方式的不同，很难通过打光角度的调整来规避。此时可以通过交替打光的方式分别从不同的角度照射人眼，从而使得相邻两幅图像的光斑位置发生变化，通过试验验明该方法可以较大概率获得一只适用的虹膜图像。交替打光时，某一幅图像右眼由于光斑的影响无法获取合适图像，但接下来一张图像左眼可以拿到较合适的图像；

(4)节能设计

例如，以35cm远的物距，像素尺寸为3um大小传感器搭建成像系统，使用欧司朗SFH4780S补光灯4颗，调试较好的图像质量，补光灯电流控制约为100mA，总功率约为1.2W，此时如果按照rolling shutter(逐行曝光)的要求，LED灯需要常亮，那么LED的发热将是巨大的，即影响整机的功耗，又会降低LED的寿命。但通过特殊设计的曝闪模式来驱动LED灯，即保证高效的LED发光效率又得到了较好的散热效果。

通过上述分析，得到应对复杂光照环境所需要解决的问题。如下表1所示，该表基本覆盖了不同环境下应使用的补光方案，其中“√”表示推荐方案，当然也可以通过依次使用不同打光方式，在图像序列里找到合适的图像。

表1各种环境下的推荐方案

因此，若要实现不同光照环境下的成像，需要电子设备同时支持三种不同的打光方案，这需解决以下几个问题。

(1)曝闪与交替打光都需要解决工作在逐行曝光的传感器实现类似全局曝光的方案；

(2)常亮应用时LED发热较大，要妥善解决好散热问题；

(3)三种打光方式使用三套独立的电路是不太现实的，电路复杂度、控制方式、成本都要均衡，所以需要将电路功能进行整合；

(4)由于逐行曝光时像素点感光特点，不同的打光方式要对电流进行分别控制；

(5)打光工作模式切换要操作简单。

传感器成像原理其实就是像素点积累光子的过程，只要保证像素点积累足够的光子，那么就可以正确的成像。逐行曝光传感器光子积累的过程是通过曝光时间来实现的，如图5所示，是一般逐行曝光传感器的曝光模式，平行四边形区域是一幅图像各像素点曝光的示意，连续出图时光照不能间断。

对上述的成像做部分调整如图6所示，f0这幅图像的曝光来自带实线填充的平行四边形的区域，该时间由传感器本身决定，此时每一行的像素点曝光时间相同，成像效果一致。如果f1这幅图像在曝光时，人为只在fo和f1之间的曝光区域(灰度区域)打开灯光，虽然传感器还是工作在逐行曝光模式下，但像素点在吸收光子时却是全局曝光的模式，鉴于光子吸收量两种方式，或增加光子数量，或延长吸收时间，因此为达到逐行曝光相当的成像效果，可以提高补光灯强度，即增大LED电流即可，这样也可以达到光照不间断时获取到的图像质量。由此可以计算出如图6所示的曝闪时序。

再对图6进行简单的时序处理，将曝闪时序进行奇偶分离，即可以得到如图7所示的闪替打光的时序，在传感器连续出图的模式下，右LED控制时序控制的补光电路为序号为奇数的图像补光，左LED控制时序控制的补光电路为序号为偶数的图像补光，同样为了得到相当的成像效果，交替打光的电流强度应对曝闪的电流强度大一倍。

整合三种打光方式的LED驱动电路，可如图2所示。通过该电路图可以得到驱动LED的驱动时序方程如下所示：

其中，符号“+”表示取并，“.”表示取与，上标“—”表示取非，⊕表示异或。

上述原理图及方程中“Flash”是曝闪时序，“En_R”是右LED控制时序，“En_L”是左LED控制时序，“Separa”是曝闪时序分离信号，“Ctrl1”与“Ctrl2”是数字控制信号(高低电平逻辑)，“PreV”是相机工作信号(高低电平逻辑)，由原理图及方程给出LED工作模式的真值表如下表2所示：

Ctrl2	Ctrl1	工作模式
			1	0	交替打光
0	1	曝闪
			0	0	常亮

表2 LED工作模式真值表

工作模式为交替打光时，时序逻辑如图8所示，结合图2、图8及表2可知，由于PMOS管是当基极为0时其栅极才会导通，所以，数字控制信号Ctrl2为1，数字控制信号Ctrl1为0时，数字控制信号Ctrl2和数字控制信号Ctrl1经过异或门1341输出1至PMOS器件(第一开关器件1342)的2脚，控制该PMOS器件的1脚和3脚断开，所以相机工作信号PreV不会从该PMOS器件的3脚输出。同时，数字控制信号Ctrl2输入至另一个PMOS器件(第二开关器件1343)的2脚，控制该PMOS器件的1脚和3脚断开，所以总曝闪时序信号Flash不会从该PMOS器件的3脚输出。另外，总曝闪时序信号Flash和奇偶分离信号Separa经过第一与门1311输出时序信号，经过第一二极管1321输出右眼打光控制信号En_R(因为第二二极管1322没有信号输出)。此外，奇偶分离信号Separa经过非门1313取反，使得取反后的奇偶分离信号Separa和总曝闪时序信号Flash经由第二与门1312后输出的时序信号，再经由第三二极管1331输出的左眼打光控制信号En_L(因第四二极管1332无输出信号)可以与右眼打光控制信号En_R分离开，从而单独进行左眼曝闪打光和单独进行右眼曝闪打光。左眼打光控制信号En_L传输至左眼的驱动电路模块LED Driver，右眼打光控制信号En_R传输至右眼的驱动电路模块LED Driver。

工作模式为曝闪时，时序逻辑如图9所示，结合图2、图9及表2可知，该种曝闪工作模式与交替打光工作模式的主要区别在于，数字控制信号Ctrl2为0，数字控制信号Ctrl1为1。此时，一方面，数字控制信号Ctrl2为0控制第二开关器件1343导通，则总曝闪时序信号Flash经由第二二极管1322输出，同时第一二极管1321输出右眼曝闪打光时序信号，二者做逻辑或运算(即，取并)输出仍为总曝闪时序信号Flash；另一方面，数字控制信号Ctrl2为0控制第二开关器件1343导通输出的总曝闪时序信号Flash会经由第四二极管1332输出，同时，第三二极管1331输出左眼曝闪打光时序信号，二者做逻辑或运算(即，取并)输出仍为总曝闪时序信号Flash。因此，左眼和右眼可以同时进行曝闪打光。

工作模式为常亮时，时序逻辑如图10所示，结合图2、图10及表2可知，该种常亮工作模式与上述曝闪工作模式的主要区别在于，数字控制信号Ctrl2为0，数字控制信号Ctrl1为0，PMOS器件(第一开关器件1342)接收高电平信号0，其1脚和3脚导通，输出相机工作信号PreV，由图10可见，相机工作信号PreV可为连续的高电平信号，则该相机工作信号PreV从第二二极管1322和第四二极管1332均会输出连续的高电平信号，即左眼打光控制信号En_L和右眼打光控制信号En_R均为连续的高电平信号，左眼和右眼可以同时进行常亮打光。

整合电流控制逻辑及电路设计。不同的打光方式要求电流强度是变化的，但一般的可调恒流电流源IC需要编程支持，电流支持范围较窄，实际上只需要三组可调电流值，不需细分连续可调的电流值，对于普通的恒流电流源IC电流强度需要采样电阻来设定，所以根据表2的真值表设计电阻网络来调节采样电阻值，从而实现配合打光方式的电流调整方案，电路原理如图3和图4所示。

如图3和图4所示，三极管可以选用低阻抗(mΩ级别)、大电流的功率MOSFET，通过调整“Ctrl2”与“Ctrl1”的值来实现LED驱动电路模块接入不同的采样电阻，从而控制电流大小，将表2进行细化，则可以得到表3。如此通过调整“Ctrl2”与“Ctrl1”就可以在改变打光方式的同时调整电流强度，以保证在不同光打方式的情况下得到相同图像质量的虹膜图像，实际应用中，R1、R2、R3选型控制在欧姆级，同时根据图像调试效果适当调整阻值。

Ctrl2	Ctrl1	工作模式	电流强度
				1	0	交替打光	强
0	1	曝闪	中
				0	0	常亮	弱

表3 LED打光模式切换

因为对于NMOS管，当基极为1时，栅极才会导通。当Ctrl 2和Ctrl1都为0时，三个电阻R1、R2、R3都接入网络，阻值之和最大，电流最弱；Ctrl＝2，Ctrl0＝1时，图3和图4中上面的三极管(第五开关器件14221)导通，下面的三极管(第六开关器件14222)不通，此时只有R1接入网络，电阻值最小，电流最大；同理Ctr2l＝0，Ctrl1＝1时，上面的三极管(第五开关器件14221)不通，下面的三极管(第六开关器件14222)导通，此时R1，R2接入网络，电阻大小中等，电流强度中等。如此一来，可以控制在采用交替打光工作模式时，光强最强，在采用常亮打光工作模式时，光强最弱，在采用同时曝闪打光工作模式时，光强中等。

曝闪方案所需要的时序可以通过ISP(Image Signal Processing)处理器自身产生，或者通过外部CPU计算得到；曝闪方案设计时，在保证帧率的前期下，可尽量拉长传感器的曝光时间；图2中的电路也可以通过CPLD、CPU等处理器实现；图3和图4中的“LED驱动电路模块”可尽量选用降压式(Bulk mode)恒源流，保证系统响应时间尽量小，达到ms级别；曝闪和交替打光模式下的电流强度可根据LED灯参数设定；电路设计时可对LED驱动电路及LED灯板进行散热处理；成像系统可避免太阳直射的场景，可有效提升成像采集成功率。

该实施例中，提供了不同打光方案以提升各类复杂光照环境的虹膜成像效果，但仍依赖较好的算法策略区分环境光照、成像特性，以适时的切换打光方案，从而提升用户体验；给出了不同光照环境了提升虹膜成像效果的方案。该实施例与传统电路相比，使同一组LED驱动电路实现了三种不同的打光模式，减小元器件数量及种类，降低了设备成本；该实施例的打光切换方案简单，不需要复杂的编程；该实施例与传统补光方案相比，充分利用了LED发光效率，LED发热量很小；该实施例对成像光学方案要求不高，对LED选型没有特殊限制，可以很快的移植到量产产品中去；该实施例同样可适于全局曝光模式的传感器。

综上所述，本实用新型的用于虹膜图像采集的打光装置和虹膜图像采集系统，能够在光线不均匀的情况下实现交替曝闪打光，能够在成像环境中光强不均匀帮助采集清晰虹膜图像。进一步，通过实现多种不同的打光灯控制模式，减少打光控制电路元器件数量及种类，与现有打光装置相比，使同一组打光灯控制电路可以降低设备成本，同时能够提升复杂光照环境下虹膜图像采集的效率，降低虹膜图像识别的错误率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，包括：

曝闪时序控制电路，用于根据设定奇偶分离信号对设定总曝闪时序信号进行奇偶分离，输出左眼曝闪时序信号和右眼曝闪时序信号；其中，设定总曝闪时序信号是根据设定相机工作信号确定的且高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的期间的时序信号；

左眼打光控制电路，用于根据所述左眼曝闪时序信号输出第一左眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独左眼曝闪打光；

右眼打光控制电路，用于根据所述右眼曝闪时序信号输出第一右眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行单独右眼曝闪打光；

左眼驱动电路模块，用于接收所述第一左眼打光控制信号，输出第一驱动信号；

右眼驱动电路模块，用于接收所述第一右眼打光控制信号，输出第二驱动信号；

左眼打光灯，用于根据所述第一驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行左眼打光；

右眼打光灯，用于根据所述第二驱动信号在虹膜图像采集时以曝闪方式进行右眼打光，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行。

2.如权利要求1所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，还包括：打光方式控制电路；

所述打光方式控制电路，用于根据交替打光指令中第一数字控制信号和第二数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第二数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开，以使左眼打光和右眼打光交替曝闪进行；

所述打光方式控制电路，还用于根据常亮打光指令中第三数字控制信号和第四数字控制信号控制设定相机工作信号导通，并根据第四数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号断开；

所述左眼打光控制电路，还用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二左眼打光控制信号，以进行常亮左眼打光；

所述右眼打光控制电路，还用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定相机工作信号输出第二右眼打光控制信号，以进行常亮右眼打光；

所述左眼驱动电路模块，还用于接收所述第二左眼打光控制信号，输出第三驱动信号；

所述右眼驱动电路模块，还用于接收所述第二右眼打光控制信号，输出第四驱动信号；

所述左眼打光灯还用于根据所述第三驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯还用于根据所述第四驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以常亮方式一直保持同时进行左眼打光和右眼打光。

3.如权利要求2所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，

所述打光方式控制电路，还用于根据同时曝闪打光指令中第五数字控制信号和第六数字控制信号控制设定相机工作信号断开，并根据第六数字控制信号控制所述设定总曝闪时序信号导通；

所述左眼打光控制电路，还用于根据所述左眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三左眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的左眼曝闪打光；

所述右眼打光控制电路，还用于根据所述右眼曝闪时序信号和导通输出的设定总曝闪时序信号输出第三右眼打光控制信号，以在相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开的情况下进行双眼同时打光中的右眼曝闪打光；

所述左眼驱动电路模块，还用于接收所述第三左眼打光控制信号，输出第五驱动信号；

所述右眼驱动电路模块，还用于接收所述第三右眼打光控制信号，输出第六驱动信号；

所述左眼打光灯还用于根据所述第五驱动信号在虹膜图像采集时进行左眼打光，所述右眼打光灯还用于根据所述第六驱动信号在虹膜图像采集时进行右眼打光，以使在虹膜图像采集过程中以曝闪方式同时进行左眼打光和右眼打光。

4.如权利要求3所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，所述左眼驱动电路模块包括：左眼打光灯驱动电路和左眼打光灯驱动电流调节电路；所述右眼驱动电路模块包括：右眼打光灯驱动电路和右眼打光灯驱动电流调节电路；

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第一左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述交替打光指令将所述初始左眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第一驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第一右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述交替打光指令将所述初始右眼打光驱动信号增大至第一设定光强，得到所述第二驱动信号；或者，

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第二左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述常亮打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第三驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第二右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述常亮打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第二设定光强，得到所述第四驱动信号；或者，

所述左眼打光灯驱动电路，用于根据所述第三左眼打光控制信号，输出初始左眼打光驱动信号；所述左眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始左眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第五驱动信号；所述右眼打光灯驱动电路，用于根据所述第三右眼打光控制信号，输出初始右眼打光驱动信号；所述右眼打光灯驱动电流调节电路，用于根据所述同时曝闪打光指令将所述初始右眼打光驱动信号调节至第三设定光强，得到所述第六驱动信号；

其中，所述第一设定光强大于所述第三设定光强，所述第三设定光强大于所述第二设定光强。

5.如权利要求4所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，

所述曝闪时序控制电路，包括第一与门、第二与门、及第一非门；所述第一与门的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号，所述第一与门的第二输入端用于接收设定奇偶分离信号；所述第二与门的第一输入端用于接收设定总曝闪时序信号，所述第二与门的第二输入端连接所述第一非门的输出端，所述第一非门的输入端用于接收所述设定奇偶分离信号；

打光方式控制电路，包括异或门、第一开关器件、及第二开关器件；所述异或门的第一输入端用于接收所述第一数字控制信号、所述第三数字控制信号或所述第五数字控制信号，所述异或门的第二输入端用于接收所述第四数字控制信号、所述第五数字控制信号或所述第六数字控制信号；所述第一开关器件的第一端用于接收所述相机工作信号，所述第一开关器件的第二端为控制端，连接所述异或门的输出端；所述第二开关器件的第一端用于接收设定总曝闪时序信号，所以第二开关器件的第二端用于接收所述第二数字控制信号、所述第四数字控制信号或所述第六数字控制信号；

左眼打光控制电路，包括第一取并器件；所述第一取并器件的第一输入端连接所述第一与门的输出端，第一取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件的第三端和第一开关器件的第三端，所述第一取并器件的输出端用于输出第一左眼打光控制信号、第二左眼打光控制信号或第三左眼打光控制信号；

右眼打光控制电路，包括第二取并器件；所述第二取并器件的第一输入端连接所述第二与门的输出端，所述第二取并器件的第二输入端连接所述第二开关器件的第三端和第一开关器件的第三端，所述第二取并器件的输出端用于输出第一右眼打光控制信号、第二右眼打光控制信号或第三右眼打光控制信号。

6.如权利要求4所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，

所述左眼打光灯驱动电流调节电路，包括：第三开关器件、第四开关器件、第一电阻、第二电阻、及第三电阻；所述第一电阻的第一端连接所述左眼打光灯驱动电路的输出端，所述第三电阻的第一端接地，所述第二电阻的两端分别连接所述第一电阻的第二端和第三电阻的第二端；其中，所述第三开关器件的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第三开关器件的第二端连接所述第三电阻的第二端；所述第四开关器件的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四开关器件的第二端接地；

其中，所述第三开关器件的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号的情况下控制所述第三开关器件的第一端和第二端断开；所述第四开关器件的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号的情况下控制所述第四开关器件的第一端和第二端导通；

所述右眼打光灯驱动电流调节电路，包括：第五开关器件、第六开关器件、第四电阻、第五电阻、及第六电阻；所述第四电阻的第一端连接所述右眼打光灯驱动电路的输出端，所述第六电阻的第一端接地，所述第五电阻的两端分别连接所述第四电阻的第二端和第六电阻的第二端；其中，所述第五开关器件的第一端连接所述第四电阻的第二端，所述第五开关器件的第二端连接所述第六电阻的第二端；所述第六开关器件的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第六开关器件的第二端接地；

其中，所述第五开关器件的第三端为控制端，用于在接收到所述第二数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端导通，或者用于在接收到所述第四数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第六数字控制信号的情况下控制所述第五开关器件的第一端和第二端断开；所述第六开关器件的第三端为控制端，用于在接收所述第一数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第三数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端断开，或者用于在接收到所述第五数字控制信号的情况下控制所述第六开关器件的第一端和第二端导通。

7.如权利要求6所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，所述第三开关器件和所述第四开关器件为N型场效应管，所述第五开关器件和所述第六开关器件为N型场效应管；所述第一电阻和所述第四电阻阻值相同，所述第二电阻和所述第五电阻阻值相同，所述第三电阻和所述第六电阻阻值相同。

8.如权利要求5所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，

所述第一取并器件包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的输出端和第二二极管的输出端连接形成所述第一取并器件的输出端，所述第一二极管的输入端和第二二极管的输入端形成所述第一取并器件的两个输入端；

所述第二取并器件包括第三二极管和第四二极管；所述第三二极管的输出端和第四二极管的输出端连接形成所述第二取并器件的输出端，所述第三二极管的输入端和第四二极管的输入端形成所述第二取并器件的两个输入端；

所述第一开关器件为P型场效应管，所述第二开关器件为P型场效应管。

9.如权利要求3所述的用于虹膜图像采集的打光装置，其特征在于，所述第一驱动信号、所述第二驱动信号、第五驱动信号、及第六驱动信号的高电平信号位于相机的逐行曝光式传感器的电子阀门全部打开期间。

10.一种虹膜图像采集系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的用于虹膜图像采集的打光装置。

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