CN214670651U - 虹膜图像采集设备和虹膜识别设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种虹膜图像采集设备和虹膜识别设备，其中采集设备包括：可见光摄像头，用于采集可见光图像；主板，用于得到可见光图像中人脸坐标，输出根据人脸坐标得到的调节指令；朝向调节装置，用于根据调节指令调节可见光摄像头朝向，从而调节红外摄像头朝向；可见光摄像头和红外摄像头相对位置固定；深度摄像头，用于采集深度图像；深度摄像头和红外摄像头相对位置固定；主板还用于根据深度图像得到对象与虹膜图像采集设备之间的距离，并输出根据距离得到的使清晰红外图像所需的调焦驱动电信号值；调焦马达，用于根据调焦驱动电信号值对红外摄像头调焦；红外摄像头，用于调焦后采集红外图像。通过上述方案能够便于增大摄像头的扫描范围。

Description

虹膜图像采集设备和虹膜识别设备

技术领域

本实用新型涉及虹膜识别技术领域，尤其涉及一种虹膜图像采集设备和虹膜识别设备。

背景技术

虹膜识别对红外图像清晰度要求较高，单个可变焦红外摄像头的最佳采集距离范围非常有限，短焦红外摄像头只能采集较近距离(比如30cm～70cm)的图像，长焦红外摄像头只能采集较远距离的图像(比如60cm～150cm)。现有虹膜识别设备安装后，其摄像头的位置、角度与设备本体是相对静止的，设备的位置固定后，摄像头与设备角度固定。摄像头与设备角度的限制导致视场角不够大，当用户走进最佳采集距离范围内时，会由于身高过高、过矮或站位过左、过右，造成用户的双眼偏离摄像头扫描范围的中心位置，从而对用户的配合度要求较高，用户体验较差，不利于虹膜识别。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种虹膜图像采集设备和虹膜识别设备，以便提高摄像头的扫描范围。

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，提供了一种虹膜图像采集设备，包括：

可见光摄像头，用于采集待采集对象的可见光图像；

主板，用于接收可见光图像并得到可见光图像中待采集对象的人脸坐标，以及输出根据人脸坐标得到的摄像头朝向调节指令；

朝向调节装置，用于根据所述摄像头朝向调节指令调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头的朝向；其中，可见光摄像头和红外摄像头的相对位置固定；

深度摄像头，用于采集待采集对象的深度图像；其中，深度摄像头和红外摄像头的相对位置固定；

所述主板，还用于接收所述深度图像并根据所述深度图像得到所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离，并输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值；

调焦马达，用于根据所述所需的调焦驱动电信号的值对红外摄像头进行调焦；

红外摄像头，用于在被所述调焦马达调焦后采集待采集对象的红外图像，以得到所述待采集对象的虹膜图像。

在一些实施例中，所述朝向调节装置，包括：

俯仰舵机，用于根据所述摄像头朝向调节指令中的俯仰调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的上下俯仰角度。

在一些实施例中，所述朝向调节装置，还包括：

水平舵机，用于根据所述摄像头朝向调节指令中的水平调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的左右偏转角度。

在一些实施例中，所述调节马达为音圈马达。

在一些实施例中，红外摄像头的数量为多个，不同红外摄像头的焦距范围不同；

所述主板，还用于输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使被选择的红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值。

在一些实施例中，多个红外摄像头包括紧邻的短焦红外摄像头和长焦红外摄像头，所述长焦红外摄像头的最大焦距大于所述短焦红外摄像头的最大焦距，所述长焦红外摄像头的最小焦距大于所述短焦红外摄像头的最小焦距且小于或等于所述短焦红外摄像头的最大焦距。

在一些实施例中，所述的虹膜图像采集设备，还包括：

所述主板，还用于输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的红外补光指令和可见光补光指令；

红外补光灯，用于根据所述红外补光指令在红外摄像头采集红外图像时对待采集对象进行红外补光，以使红外图像的亮度符合第一设定亮度要求；

可见光补光灯，用于根据所述可见光补光指令在可见光摄像头采集可见光图像时对待采集对象进行可见光补光，以使可见光图像的亮度符合第二设定亮度要求。

在一些实施例中，所述红外补光灯、所述可见光补光灯、红外摄像头、深度摄像头、及可见光摄像头设置在同一个平面面板内；

所述红外补光灯、所述可见光补光灯、深度摄像头、及可见光摄像头镂空设置于所述平面面板以不超出所述平面面板；

所述深度摄像头和所述可见光摄像头为一体化结构光模块。

在一些实施例中，红外摄像头位于所述平面面板中部，所述红外补光灯包括位于红外摄像头的第一侧的左红外补光灯板和位于与所述第一侧相对的第二侧的右红外补光灯板；所述结构光模块和所述可见光补光灯分别位于红外摄像头的相对的第三侧和第四侧；

所述朝向调节装置中的俯仰舵机设置于所述平面面板的靠近所述第一侧或第二侧的侧边，所述朝向调节装置中的水平舵机设置于所述平面面板的靠近所述第三侧或第四侧的侧边。

根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种虹膜识别设备，包括上述任一实施例所述的虹膜图像采集设备和虹膜识别模块，其中，所述虹膜识别模块用于利用所述虹膜图像采集设备采集的虹膜图像进行虹膜识别。

本实用新型实施例的虹膜图像采集设备和虹膜图像识别设备，通过朝向调节装置调节红外摄像头的角度，增大了扫描范围；通过根据深度图像得到距离并输出根据距离得到的调焦驱动电信号的值，并利用调焦马达对红外摄像头进行调焦，能够帮助降低对用户配合度的要求；输出根据可见光图像得到的调节指令，并可以据此将红外图像中虹膜调整至合适位置，可使采集虹膜图像的质量更高。进一步，通过水平方向调节摄像头，增大了扫描视场。进一步，通过设置多个不同焦距的红外摄像头，增大了虹膜图像采集范围。

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虹膜图像采集设备的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的虹膜图像采集设备的结构示意图；

图3是本实用新型一具体实施例的虹膜图像采集设备的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中的VCM驱动的红外摄像头的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中的红外灯板进行打光的示意图；

图6是本实用新型一实施例中的镜头覆盖俯仰角度的示意图；

图7是现有虹膜图像采集设备水平方向可识别方位示意图；

图8是本实用新型一实施例中的水平方向可识别方位示意图；

图9是本实用新型一实施例的镜头覆盖水平角度的示意图。

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、要素或组件。

现有的虹膜识别设备安装后，其摄像头的位置、角度与设备本体是相对静止的，致使设备的位置固定后，红外摄像头只能扫描到一定距离和角度范围之内的物体，扫描范围受限。

针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种虹膜图像采集设备，以便调节摄像头的朝向，以扩大摄像头的扫描范围。

图1是本实用新型一实施例的虹膜图像采集设备的结构示意图。参见图1，该些实施例的虹膜图像采集设备可包括：可见光摄像头110、主板120、朝向调节装置130、深度摄像头140、调焦马达150及红外摄像头160。

可见光摄像头110，用于采集待采集对象的可见光图像。待采集对象一般是指人，可以是待进行虹膜识别的人。

主板120，用于接收可见光图像并得到可见光图像中待采集对象的人脸坐标，以及输出根据人脸坐标得到的摄像头朝向调节指令。

其中，主板120可以是各种电路板，可以与可见光摄像头110连接，用来接收可见光图像的信号。而且，主板120上可以安装有现有的能够用于人脸检测的模块或芯片，接收的可见光图像的信号可以传入到用于人脸检测的模块或芯片中，从而可以输出该可见光图像的人脸坐标。

有了人脸坐标后，可以通过人工或其他方式根据人脸坐标。例如，可以将人脸坐标显示给用户，用户可以根据当前人脸坐标输入认为合适的摄像头调节指令至主板，从而主板可以将摄像头调节指令传输给朝向调节装置。再例如，可以预先通过人工确定标准人脸坐标位置，当得到当前的人脸坐标后，可以利用减法器将当前的人脸坐标与标准人脸坐标进行做差，得到坐标差值，并可以根据坐标差值输出摄像头朝向调节指令(坐标差值可以供用户参考，并可由用户根据该坐标差值输入摄像头朝向调节指令至主板)。

朝向调节装置130，用于根据所述摄像头朝向调节指令调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头的朝向；其中，可见光摄像头和红外摄像头的相对位置固定。

其中，朝向调节装置可以与主板连接，以接收摄像头朝向调节指令。由于可见光摄像头和红外摄像头的相对位置固定，所以，在调节可见光摄像头的朝向时，便可以相当于同时调节了红外摄像头的朝向，尤其是在可见光摄像头和红外摄像头的光轴平行的情况下，其二者的朝向可同时调节相同幅度。调节可见光摄像头的朝向后，红外摄像头的朝向也随之调节，当然根本目的是利用可见光图像调节红外摄像头的朝向，以使红外图像中的目标图像(如虹膜)位于红外图像的位置，例如目的是将虹膜调至红外图像的中部。而且，可见光摄像头拍摄的可见光图像和红外摄像头拍摄的红外图像中的坐标位置可以具有一定的映射关系。所述摄像头朝向调节指令可包括摄像头俯仰角度幅度，或者还可包括水平偏转角度幅度，朝向调节装置可以根据这样的指令进行相应调节。

另外，具体实施时，朝向调节装置130可以利用舵机或电机实现。

示例性地，所述朝向调节装置130可包括：俯仰舵机。俯仰舵机，可用于根据所述摄像头朝向调节指令中的俯仰调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的上下俯仰角度。该实施例中，利用俯仰舵机调节红外摄像头的俯仰角度，可以增大摄像头的上下视场，从而摄像头扫描范围可以覆盖较大身高范围的人群。

具体实施时，俯仰舵机的俯仰角度范围可以是使得虹膜图像采集设备中的红外摄像头160在其采集距离范围内能够采集到设定身高差范围的所有待采集对象。以此，可以使得将虹膜图像采集设备安装在一定高度(该高度加上舵机俯仰角度下限和上限，可以覆盖最低设定身高到最大设定身高的范围)，俯仰舵机上仰最大幅度可以使得最大设定身高的用户在红外摄像头的采集范围内各个位置处均能采集到清晰虹膜图像，俯仰舵机下俯最大幅度可以使得最小设定身高的用户在红外摄像头的采集范围内各个位置处均能采集到清晰虹膜图像。

另一些示例中，所述朝向调节装置130可包括：水平舵机。水平舵机，可用于根据所述摄像头朝向调节指令中的水平调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的左右偏转角度。该实施例中，利用水平舵机调节红外摄像头的左右偏转角度，可以增大摄像头两侧范围内的视场，从而降低对采集对象的配合程度的要求。

深度摄像头140，用于采集待采集对象的深度图像；其中，深度摄像头和红外摄像头的相对位置固定。以此可以便于利用深度摄像头进行测距。所述深度摄像头140和所述可见光摄像头110可以为一体化结构光模块。该深度摄像头可以是现有的能够用来估测深度即距离的深度摄像头。由于深度摄像头和红外摄像头的相对位置固定，所以，测量了深度摄像头和采集对象之间距离，就可以得到采集设备(或者说是红外摄像头)与采集对象之间的距离，例如，深度摄像头和红外拍摄图像的镜头在同一平面时，二者与同一采集对象的距离可认为相同。

所述主板110，还用于接收所述深度图像并根据所述深度图像得到所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离，并输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值。

其中，主板可以与深度摄像头连接，从而接收深度图像的信号。主板上可以安装有现有的可以用来根据深度图像估测得到采集设备与采集对象之间距离的模块或芯片(例如现有具有测距功能深度摄像头自带的模块或芯片)，深度图像的信号可以传输至该种模块或芯片，该种模块或芯片可以输出待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离，之后可以通过人工或其他方式使主板输出调焦驱动电信号的值。例如，可以将测量得到的距离显示出来，用户可以根据显示的距离判断是否需要调整，并可以输入调焦驱动电信号的值或相关信息至主板，以使主板能够输出与当前距离相对应的调焦驱动电信号的值，并可将该值传输至调焦马达。

另外，可以预先标定待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离与调焦驱动电信号的值之间的对应关系，可供主板通过比较判断选择合适的调焦驱动电信号的值，或者可以通过用户判断选择合适的调焦驱动电信号的值。以此可使得快速准确得到调焦结果。

调焦马达150，用于根据所述所需的调焦驱动电信号的值对红外摄像头进行调焦。调焦马达可以与主板连接，以接收调焦驱动电信号的值，从而该调焦马达可以驱动摄像头调焦。

例如，该调焦马达可以是音圈马达(VCM)，或者说摄像头可以是VCM摄像头。另外，可以通过调节音圈马达的驱动电流的值的大小对摄像头进行调焦。利用VCM具有较小体积，所以利用VCM作为调焦马达可以减小虹膜图像采集设备的体积。

红外摄像头160，用于在被所述调焦马达调焦后采集待采集对象的红外图像，以得到所述待采集对象的虹膜图像。

另外，可见光摄像头、深度摄像头等摄像头可以现有的自适应调焦的方式进行调焦，或者可以利用类似于红外摄像头的方式进行自适应调焦，具体可以用马达(如音圈马达)进行调焦。

进一步的另一些实施例中，图1所示的虹膜图像采集设备中，红外摄像头的数量可以为多个，不同红外摄像头的焦距范围不同。主板120可以根据待采集对象与采集设备的距离选择合适的红外摄像头采集红外图像。另外，对于每个选用的红外摄像头，可以利用类似的方式进行调节，如调节朝向、调焦等。

具体地，所述主板120，还可以用于输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使被选择的红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值。可以通过人工或其他方式根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的所需的调焦驱动电信号的值，例如，可以将待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离显示出来供用户根据该距离确定调焦驱动电信号的值并输入至主板，其中，用户可以根据预先标定的距离和调焦驱动电信号的值的对照表确定需要输入的调焦驱动电信号的值。

由于红外摄像头的调焦范围常不是很大，所以采用多个不同焦距范围的红外摄像头采集红外图像，可以增大虹膜图像采集设备的虹膜图像的采集范围(可用距离范围)。

进一步地，虹膜图像采集设备中的多个红外摄像头可包括紧邻的短焦红外摄像头和长焦红外摄像头，所述长焦红外摄像头的最大焦距大于所述短焦红外摄像头的最大焦距，所述长焦红外摄像头的最小焦距大于所述短焦红外摄像头的最小焦距且小于或等于所述短焦红外摄像头的最大焦距。例如，短焦红外摄像头的焦距范围为30cm～70cm，长焦红外摄像头的焦距范围60cm～150cm。

如此一来，短焦红外摄像头和长焦红外摄像头的焦距范围可以有小部分重叠，这样可以使得多个红外摄像头的总的采集范围(可用距离)连续。

为了调节图像的亮度，如调节亮度大小或亮度均匀性，图1所示的虹膜图像采集设备还可以包括补光设备。

图2是本实用新型另一实施例的虹膜图像采集设备的结构示意图，参见图2，虹膜图像采集设备可包括：红外补光灯170。红外补光灯170，可用于在红外摄像头采集红外图像时对待采集对象进行红外补光，以使红外图像的亮度符合第一设定亮度要求。

进一步地，可以根据距离选择不同的红外补光方式。例如，所述主板120，还可用于根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离输出红外补光指令。红外补光灯170，可用于根据所述红外补光指令在红外摄像头采集红外图像时对待采集对象进行红外补光，以使红外图像的亮度符合第一设定亮度要求。红外补光指令可以由用户根据显示的距离输入到主板得到，或者可以根据其他方式判断得到。

其中，该第一设定亮度要求可以包括亮度强度达到一定亮度范围，可以包括亮度均匀性达到一定均匀性要求。更具体地，主板可以根据较远的距离生成红外补光指令，以进行较强光强的补光，可以根据较近的距离生成红外补光指令，以进行较弱光强的补光。

再参见图2，虹膜图像采集设备可包括：可见光补光灯180。可见光补光灯180，可用于在可见光摄像头采集可见光图像时对待采集对象进行可见光补光，以使可见光图像的亮度符合第二设定亮度要求。

进一步地，可以根据距离选择不同的可见光补光方式。例如，所述主板120，还可用于根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离输出可见光补光指令。可见光补光灯180，可用于根据所述可见光补光指令在可见光摄像头采集可见光图像时对待采集对象进行可见光补光，以使可见光图像的亮度符合第二设定亮度要求。可见光补光指令可以由用户根据显示的距离输入到主板得到，或者可以根据其他方式判断得到。

其中，该第二设定亮度要求可以包括亮度强度达到一定亮度范围，可以包括亮度均匀性达到一定均匀性要求。更具体地，主板可以根据较远的距离生成可见光补光指令，以进行较强光强的补光，可以根据较近的距离生成可见光补光指令，以进行较弱光强的补光。

图3是本实用新型一具体实施例的虹膜图像采集设备的结构示意图。参见图3，具体实施时，所述红外补光灯170、所述可见光补光灯180、红外摄像头160、深度摄像头及可见光摄像头(结构光模块111内)可以设置在同一个平面面板190内。如此一来，可见光补光灯可以在可见光摄像头采集可见光图像时较好地为采集对象补光，而且，红外摄像头、深度摄像头、及可见光摄像头可以具有较为一致的光轴，便于图像映射。

更进一步地，所述红外补光灯、所述可见光补光灯、深度摄像头、及可见光摄像头中的一个或多个镂空设置于所述平面面板以不超出所述平面面板。如此一来，这些部件不易遮挡红外摄像头采集红外图像。另外，红外摄像头也可以采用镂空设置，以此可以避免其遮挡其余摄像头。

进一步地，参见图3，红外摄像头160可位于所述平面面板190的中部，所述红外补光灯170可包括位于红外摄像头160的第一侧的左红外补光灯板和位于与所述第一侧相对的第二侧的右红外补光灯板。另外，所述结构光模块111和所述可见光补光灯180可分别位于红外摄像头160的相对的第三侧和第四侧。此外，所述朝向调节装置中的俯仰舵机131可设置于所述平面面板190的靠近所述第一侧或第二侧的侧边，所述朝向调节装置中的水平舵机132可设置于所述平面面板190的靠近所述第三侧或第四侧的侧边。该布局可使可见光图像和红外图像较好的满足线性映射关系，可使红外补光灯进行均匀红外补光，可使可见光补光灯较好的进行可见光补光。

进一步地实施例中，左红外补光灯板或右红外补光灯板与红外摄像头的距离和所述朝向调节装置中的水平舵机的调节角度范围可以是不超过红外摄像头在其采集范围内采集的红外图像中的虹膜区域图像避免产生红眼效应的极限值。具体地，例如，红眼效应的国际标准极限角度为5度，则可结合采集范围内的距离(可用距离)，根据该角度确定红外补光灯与红外摄像头之间的距离。以此，可以避免红外图像中的虹膜出现红眼效应。

另外，本实用新型实施例还提供了一种虹膜识别设备。该些实施例的虹膜识别设备包括上述任一实施例所述的虹膜图像采集设备，还包括虹膜识别模块，其中，所述虹膜识别模块用于利用所述虹膜图像采集设备采集的虹膜图像进行虹膜识别。该虹膜识别模块可以是在主板中的虹膜识别模块或者可以是额外的服务器上，可以用于进行虹膜比对识别采集对象的身份。该虹膜识别模块可以是现有的具有虹膜识别功能的模块或芯片。

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。

在一具体实施例中，为了解决现有技术存在的问题，在现有虹膜识别设备的基础上增加一个或多个红外摄像头，分别负责获取不同距离范围内的红外图像，能够实现较大距离范围的使用性(例如：30cm～200cm，可根据实际使用场景选择一个或多个红外摄像头)；增设可见光(人脸)摄像头和深度摄像头获取可见光图像和准确的距离，辅助舵机或电机(后文以舵机举例)运动和获取清晰的红外图像；增设两个舵机，分别控制设备俯仰和水平运动，增加视场角。实现自动调节舵机俯仰、水平角度运动并自适应调节多个红外摄像头对焦，增加了采集的距离和视场角并能够实现实时对准人眼。另外，使用VCM(Voice CoilMontor，音圈马达)和舵机自适应调节摄像头对焦距离和角度的虹膜图像采集设备/虹膜识别设备的结构。

图3显示了虹膜图像采集设备/虹膜识别设备的结构的主视图，参见图3，设备正上方设置有显示屏210，显示屏210下方设置有虹膜采集部件的各元件，包括两个红外摄像头160(左边红外摄像头为传感器和远距离镜头，右边红外摄像头为传感器和近距离镜头)、红外补光灯170、结构光模块111(包括可见光摄像头和深度摄像头)、可见光补光灯180、俯仰舵机131、水平舵机132等。设备垂直方向和水平方向均可运动，可以实时跟踪不同身高及水平范围的用户双眼位置。主板根据深度摄像头(结构光模块111中的深度摄像头)获取的距离以及舵机(俯仰舵机131、水平舵机132)的角度，实时计算红外摄像头160的VCM所需的电流值，以驱动VCM运动，使红外摄像头获取清晰的红外图像。设备中还设置有红外补光灯170，红外补光灯板上的补光灯可用来根据距离实时调节打光方式以保证图像亮度。红外补光灯170、可见光补光灯180、摄像头(包括结构光模块111中的可见光摄像头)等部件区域可采用镂空设置，以保证不遮挡各个虹膜采集元件正常工作。

结构光模块111为可见光摄像头和深度摄像头一体化模块位于两个红外摄像头160的正上方，在水平方向上位于俯仰舵机131中心。图4的(a)图显示了红外摄像头160的正面示图，(b)图显示了红外摄像头160的侧面示图，由图4可见，VCM主控板((b)图中的下半部分)连接在红外摄像头((b)图中的上半部分)后。可见光摄像头采集可见光图像，红外摄像头采集红外图像，另外，红外摄像头的个数根据具体场景可以选择多个，为描述方便，后文以两个红外摄像头为例进行说明)。主板接收到可见光图像后进行人脸检测，根据检测结果计算眼睛坐标与可见光图像中心点的偏差来调节俯仰舵机131和水平舵机132使人眼位于图像中心；主板获取深度摄像头采集的深度图像计算距离，根据当前距离选取要控制的虹膜摄像头/红外摄像头，并根据距离和舵机角度调节VCM电流驱动选取的虹膜摄像头运动，从而获取到清晰的红外图像；最后将检测的人脸眼睛坐标映射到红外图像上以虹膜坐标为中心截取部分图像上传服务器用于虹膜识别，可见光图像用于显示。

红外补光灯170可包含两个红外补光灯板，以红外摄像头160为中心对称设置在舵机左、右两端。该实施例中，可以采用自动对焦，图5显示了红外灯板进行打光示意图，其中，待采集对象正对红外摄像头的距离为L时，假设对称设置的红外补光灯板距离红外摄像头为A，则红外补光灯板与红外摄像头相对于待采集对象的角度为α。为保证最远的对焦距离都不会产生红眼效应，红外补光灯板与摄像头光轴之间的夹角可以国际标准极限值α＝5°来计算，即可确定每组红外灯板中心与红外摄像头之间的距离A。所以可以根据红外摄像头的采集范围内可用距离和国际标准极限值α计算出红外补光灯与红外摄像头之间的距离。用户可以以此确定合适的具体调节策略给主板。

由于该实施例的可使用距离范围较大，为保证从近距离到远距离的红外图像亮度均匀合适，客户端主板可以根据当前距离来控制红外灯板的打光方案。

设备需要添加俯仰舵机的场景可包括：现有虹膜识别/采集设备俯仰方向的固定，因此导致用户走进最佳使用范围内，由于过高或过矮需要用户的配合度很高。特别是比较矮的用户需要频繁使用设备时(比如公司的打卡机，轨道交通出入口等)，这大大增加了使用难度和时间成本，也会使用户陷入比较尴尬的场景。本实施例利用俯仰舵机至少可以解决该场景中存在的问题。

俯仰舵机131接收主板发来的角度调节指令而运动。图6显示了镜头覆盖俯仰角度的示意图，参见图6，角度范围可为±β，摄像头下俯β角度后的光轴可以正对最小高度，摄像头上仰β角度后的光轴可以正对最大高度，舵机俯仰运动可覆盖最小高度h_min和最大高度h_max的计算公式可如下：

h_min＝h-d*tanβ，h_max＝h+d*tanβ (1)

其中，h为摄像头的高度，d为摄像头与用户之间的距离。

例如，镜头的俯仰旋转角度为±30°，设备垂直地平线安装高度为140cm，当被测人员距离设备80cm，根据上式可知，可覆盖高度大约为95cm～186cm。

设备添加水平舵机必要性场景可包括：图7显示了现有虹膜图像采集设备采集虹膜图像的场景示意图，由图7可见，现有虹膜识别设备的水平方向可识别方位是固定的，导致用户总是要走到设备正前方才能被检测到，所以需要用户的配合度较高。特别是，对于一些特殊场景或行动不变的用户等，如图8所示，现有虹膜识别设备，从两侧方向走近识别设备的用户也必须站到设备正对面并面向设备才能被识别。如果是正常用户尚可以接受，但如果用户行动不便(比如坐轮椅)就比较困难。本实施例就可以解决这种场景中存在的问题，本实施例的设备能够在水平方向运动，参见图8，不论用户从左侧或右侧方向走近设备均进行相应调整并识别，大大的方便了用户的使用。类似的场景还有很多，比如车站、机场、海关用于通缉在逃人员的自动识别设备，被通缉人员不会主动配合识别，本实施例的设备就可以让设备从多方向角度跟踪人员，进行识别。

水平舵机132可接收主板发来的角度调节指令而运动。图9显示了镜头覆盖水平角度的示意图，参见图9，角度范围可为±α，舵机水平运动可覆盖的水平宽度w的计算公式可如下：

w＝2*d*tanα (2)

其中，d为用户正对摄像头的距离，a为摄像头水平转动的角度。

例如，镜头的水平旋转角度为±30°，被测人员距离设备80cm，根据上式可知，可覆盖的水平宽度为大约为92cm。

进一步地，基于可见光和红外摄像头采集的图像可预先拟合可见光图像和红外图像位置关系，可以供用户或主板参考。

虹膜摄像头和人脸摄像头是在同一水平面放置，在同一距离下坐标应为线性关系，公式可表示如下：

x_iris＝a₁*x_face+b₁，y_iris＝a₂*y_face+b₂ (3)

其中，x_iris和x_face分别为红外图像和可见光图像中的横坐标，y_iris和y_face分别为红外图像和可见光图像中的纵坐标，a₁、b₁、a₂及b₂为系数。

以此可以预先确定红外图像和可见光图像之间的映射关系，供用户或主板参考。

本实施例，能够根据客户在不同身高和不同角度、距离站位情况下，通过设备调节俯仰角度和水平角度，以适应采集虹膜图像，便于帮助降低了用户配合要求，为用户使用虹膜识别设备提供了极大便利；能够克服现有虹膜设备可用距离范围小的问题，采用不同距离可变焦的多红外摄像头，实现在较大距离范围内均可采集虹膜图像。

综上所述，本实用新型实施例的虹膜图像采集设备和虹膜图像识别设备，通过朝向调节装置调节红外摄像头的角度，增大了扫描范围；通过根据深度图像得到距离并输出根据距离得到的调焦驱动电信号的值，并利用调焦马达对红外摄像头进行调焦，能够帮助降低对用户配合度的要求；输出根据可见光图像得到的调节指令，并可以据此将红外图像中虹膜调整至合适位置，可使采集虹膜图像的质量更高。进一步，通过水平方向调节摄像头，增大了扫描视场。进一步，通过设置多个不同焦距的红外摄像头，增大了虹膜图像采集范围。

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。

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)

1.一种虹膜图像采集设备，其特征在于，包括：

可见光摄像头，用于采集待采集对象的可见光图像；

主板，用于接收可见光图像并得到可见光图像中待采集对象的人脸坐标，以及输出根据人脸坐标得到的摄像头朝向调节指令；

朝向调节装置，用于根据所述摄像头朝向调节指令调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头的朝向；其中，可见光摄像头和红外摄像头的相对位置固定；

深度摄像头，用于采集待采集对象的深度图像；其中，深度摄像头和红外摄像头的相对位置固定；

所述主板，还用于接收所述深度图像并根据所述深度图像得到所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离，并输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值；

调焦马达，用于根据所述所需的调焦驱动电信号的值对红外摄像头进行调焦；

红外摄像头，用于在被所述调焦马达调焦后采集待采集对象的红外图像，以得到所述待采集对象的虹膜图像。

2.如权利要求1所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，所述朝向调节装置，包括：

俯仰舵机，用于根据所述摄像头朝向调节指令中的俯仰调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的上下俯仰角度。

3.如权利要求2所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，所述朝向调节装置，还包括：

水平舵机，用于根据所述摄像头朝向调节指令中的水平调节角度调节可见光摄像头的朝向，从而调节红外摄像头面对待采集对象的左右偏转角度。

4.如权利要求1所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，所述调焦马达为音圈马达。

5.如权利要求1所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，红外摄像头的数量为多个，不同红外摄像头的焦距范围不同；

所述主板，还用于输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的使被选择的红外摄像头采集所述待采集对象的清晰红外图像所需的调焦驱动电信号的值。

6.如权利要求5所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，多个红外摄像头包括紧邻的短焦红外摄像头和长焦红外摄像头，所述长焦红外摄像头的最大焦距大于所述短焦红外摄像头的最大焦距，所述长焦红外摄像头的最小焦距大于所述短焦红外摄像头的最小焦距且小于或等于所述短焦红外摄像头的最大焦距。

7.如权利要求1至6任一项所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，还包括：

所述主板，还用于输出根据所述待采集对象与所述虹膜图像采集设备之间的距离得到的红外补光指令和可见光补光指令；

红外补光灯，用于根据所述红外补光指令在红外摄像头采集红外图像时对待采集对象进行红外补光，以使红外图像的亮度符合第一设定亮度要求；

可见光补光灯，用于根据所述可见光补光指令在可见光摄像头采集可见光图像时对待采集对象进行可见光补光，以使可见光图像的亮度符合第二设定亮度要求。

8.如权利要求7所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，

所述红外补光灯、所述可见光补光灯、红外摄像头、深度摄像头、及可见光摄像头设置在同一个平面面板内；

所述红外补光灯、所述可见光补光灯、深度摄像头、及可见光摄像头镂空设置于所述平面面板以不超出所述平面面板；

所述深度摄像头和所述可见光摄像头为一体化结构光模块。

9.如权利要求8所述的虹膜图像采集设备，其特征在于，

红外摄像头位于所述平面面板中部，所述红外补光灯包括位于红外摄像头的第一侧的左红外补光灯板和位于与所述第一侧相对的第二侧的右红外补光灯板；所述结构光模块和所述可见光补光灯分别位于红外摄像头的相对的第三侧和第四侧；

所述朝向调节装置中的俯仰舵机设置于所述平面面板的靠近所述第一侧或第二侧的侧边，所述朝向调节装置中的水平舵机设置于所述平面面板的靠近所述第三侧或第四侧的侧边。

10.一种虹膜识别设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的虹膜图像采集设备和虹膜识别模块，其中，所述虹膜识别模块用于利用所述虹膜图像采集设备采集的虹膜图像进行虹膜识别。

Images