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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft ein Iriserkennungssystem und insbesondere ein
Verfahren zur präzisen
Einstellung eines Kamerafokus auf eine Iris eines Nutzers, um den
Komfort für
den Nutzer zu steigern und um ein genaueres Irisabbild des Nutzers zu
erhalten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Fokussierpositionseinstellvorrichtung und
ein Verfahren in einem Iriserkennungssystem, welches es ermöglicht,
den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera und den Fokussierwinkel
zwischen dem Nutzer und der Kamera genauer einzustellen.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Die
US 5 956 122 betrifft eine
Iriserkennungsvorrichtung und ein Verfahren ähnlich dem Oberbegriff von
Anspruch 1 und 6. Die
US 5 572
596 betrifft eine Iriserkennungsvorrichtung, welche zwei Ränder vorsieht,
die eine besondere räumliche
Augenposition definieren, in welcher die rechteckige Umrisskonturlinie
des kleineren Randes die rechteckige Umrisskonturlinie des größeren rechteckigen Randes
vollständig
verdeckt, wodurch für
den Nutzer hinsichtlich der Genauigkeit der gegenwärtigen Position
der Ausrichtung eine kontinuierliche Rückmeldung vorgesehen ist.
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Wie
bereits allgemein bekannt ist, gibt es eine Anzahl von Systemen
zur Sicherung, zur Verbrechensvorbeugung, und zur Identitätsauthentifikation,
wie zum Beispiel das herkömmliche
Kontaktkarten-System oder das kontaktlose Kartensystem und bis hin
zum Fingerabdruck-Erkennungssystem. Das Iriserkennungssystem ist
sicherlich diesem Bestreben zur Authentifikation der Identität einer
Person gefolgt, bevor der Person der Zutritt zu einem bestimmten
Ort oder der Zugang zu bestimmten Daten erlaubt oder verwehrt wird.
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Unter
jenen wird das Iriserkennungssystem aufgrund seiner hohen Erkennungsrate
im Vergleich mit der Fingerabdruckserkennung und aufgrund seiner
hohen Genauigkeit als das Beste erachtet. Das Iriserkennungssystem
ist eine Technik zur Authentifikation einer Person durch Vergleichen
bereits registrierter Iris-Daten mit neuen Iris-Daten, welche erstellt wurden
durch Aufnehmen von Irisabbildern unter Verwendung einer Videokamera
und durch Verarbeiten von Irismustermerkmalen zu Daten unter Verwendung
einer Bildverarbeitungstechnik.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines allgemeinen Iriserkennungssystems
bei einem verwandten Stand der Technik.
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Mit
Bezug auf 1 wird die Arbeitsweise des
Iriserkennungssystems nun nachstehend erläutert.
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Sobald
sich ein Nutzer dem Iriserkennungssystem nähert, misst ein Abstandsmessungssensor 109 den
Abstand zwischen dem Nutzer und dem System und eine Steuereinrichtung 105,
welche den Abstandsmesswert durch ein Betätigungsglied 107 erhalten
hat, entscheidet, ob sich der Abstandsmesswert innerhalb der Funktionsgrenze
befindet.
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Wenn
sich herausstellt, dass sich der Nutzer innerhalb der Funktionsgrenze
befindet, wird ein Steuersignal an das Betätigungsglied 107 gesendet, um
Irisabbilder zu extrahieren. Und das Betätigungsglied 107 sendet
ein aktives Signal an eine externe Anzeigevorrichtung 108 und
lässt den
Nutzer wissen, dass das System in Betrieb ist. Wenn der Nutzer seine
oder ihre Augen auf eine optische Achse einer Kamera 103 durch
ein Sichtfenster 101 legt, blockt ein Kaltlichtspiegel 102 einen
sichtbaren Strahl ab und lässt
Infrarotstrahlen durch.
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Und
das System zeigt an, ob die Iris des Nutzers angeordnet werden sollte,
um sicherzustellen, dass die Augen des Nutzers richtig auf der optischen Achse
der Kamera 103 positioniert sind.
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Die
Steuereinrichtung 105 wird andererseits mit dem Abstand
vom Abstandsmessungssensor 109 zum Nutzer versorgt, und
berechnet auf der Basis des Abstandsmesswerts Zoom- und Fokussierwerte
der Kamera 103 und führt
eine Heranzoom-/Herauszoom- und Fokussiersteuerung aus. Später stellt
die Steuereinrichtung 105 die Intensität einer Illuminationsvorrichtung 106 durch
das Betätigungsglied 107 gemäß dem Abstandsmesswert
ein und fotografiert das Irisabbild unter Verwendung der Kamera 103.
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Das
aufgenommene Irisabbild wandert durch einen Signalprozess, um für die Irisabbildanalyse
an einem Framegrabber 104 geeignet zu sein, und auf der
Basis der Informationen über
das verarbeitete Irisabbild erkennt die Steuereinrichtung 105 die
Iris und entscheidet, ob der Nutzer zu authentifizieren ist oder
nicht.
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Die
Leistung des Iriserkennungssystems ist vollständig davon abhängig, wie
schnell und wie genau es die Iris erkennen kann.
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Es
gibt momentan einige Techniken zum Extrahieren des Irisabbilds,
um die Iris des Nutzers aus einer geeigneten Entfernung zu fotografieren.
Beispielsweise hat der Nutzer selbst manchmal die Kamera zu fokussieren,
indem er auf den Schirm sieht und sich vor und zurück bewegt,
oder in einigen Fällen
werden mehrere Kameras gleichzeitig verwendet, um herauszufinden,
wo sich das Gesicht und die Augen des Nutzers befinden und um das
Irisabbild des Nutzers zu fotografieren. Einige erhalten auch das Irisabbild
unter Verwendung des Abstandsmessungssensors, der den Abstand zwischen
der Kamera und dem Nutzer misst, um die Kamera automatisch zu fokussieren.
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Vor
allem ist es überflüssig zu
sagen, dass sich der Nutzer unwohl fühlen würde, wenn er sich persönlich innerhalb
eines bestimmten Abstands umherbewegen muss, um die Kamera zu fokussieren, während er
auf den Schirm sieht. Auch wird in diesem Fall eine einzige Lichtquelle
benutzt. Deshalb erschwert, wenn der Nutzer eine Brille trägt, das
reflektierte Abbild von der Brille, genauere Irisabbilder einzufangen.
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Um
ein solches Problem zu vermeiden, sollte der Nutzer fortfahren,
sich zu bewegen, während
er auf den Schirm nach sich selbst sieht bis keine Reflexion auftritt,
was das Unbehagen für
den Nutzer verstärkt.
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Glücklicherweise
hat die Verwendung mehrerer Kameras zum Fokussieren der Kamera und zum
Erhalten von Irisabbildern die Probleme, die der Nutzer erfahren
musste, etwas gelöst.
Aber diesmal ist die Ausrüstung
für eine
gewöhnliche
Person sehr kompliziert zu bedienen und benötigte eine sehr anspruchsvolle
Steuerung. Mit anderen Worten verwendet das System zwei Kameras
um herauszufinden, wo sich das Gesicht und die Augen des Nutzers
befinden, und noch eine Kamera, um das Irisabbild zu erhalten.
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Obwohl
das System dahingehend komfortabel zu nutzen ist, dass der Nutzer
seine Augen nicht persönlich
für die
Iriserkennung fokussieren muss, da das System automatisch die Kamera
fokussiert und das Irisabbild einfängt, ist die Systemkonfiguration
selbst sehr kompliziert, um mehrere Kameras zu verwenden und jede
Kamera systematisch und elektrisch zu betreiben.
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Schließlich erfasst,
im Fall, dass der Abstandsmessungssensor verwendet wird, um die
Kamera zu fokussieren und Irisabbilder zu fotografieren, der Abstandsmessungssensor
die Annäherung
einer Person und fokussiert die Kamera auf Basis der im Besitz befindlichen
eingegebenen Bilder und der von der Kamera ausgegebenen Fokuswerte.
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Da
diese Technik jedoch ebenfalls eine einzige Lichtquelle verwendet,
ist es wahrscheinlich, dass das Reflexionsproblem aufgrund einer
Brille des Nutzers zu irgendeiner Zeit auftritt. Als ein Versuch,
die sekundäre
Reflexion aufgrund der Brille zu vermeiden, wurden drei LED- (lichtemittierende
Diode) Illuminations vorrichtungen an der linken Seite, der rechten
Seite und der Oberseite angebracht. Aber sie war immer noch unbequem
zu verwenden, da man fortfahren sollte, die Beleuchtungspositionen
zu verändern,
um Abbilder zu erhalten.
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2 ist
ein Blockschema einer Autofokus-Einstellvorrichtung, die einen Abstandsmessungssensor
gemäß des Stands
der Technik verwendet.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt ist, misst eine Abstandsmessvorrichtung 202 den
Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera 205 zu bestimmten
regulären
Zeitintervallen unter Verwendung des Abstandsmessungssensors 201,
und gibt die Abstandsinformation nachfolgend aus. Ein Abstandsprozessor 203 fängt, unter
Verwendung der Abstandsinformation, Eigenschaften der Bewegung des
Nutzers ein.
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Insbesondere
misst der Abstandprozessor 203 auf Basis dieser nachfolgenden
Abstandsinformation die Bewegungsgeschwindigkeit des Nutzers. Wenn
die Geschwindigkeit eine positive Zahl (+) ist, bedeutet das, dass
sich der Nutzer nähert,
und wenn die Geschwindigkeit eine negative Zahl (–) ist,
bedeutet das, dass der Nutzer weggeht, und wenn die absolute Geschwindigkeit
innerhalb der Grenzen liegt, bedeutet das, dass der Nutzer aufgehört hat,
sich zu bewegen.
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Eine
Kamerabetriebssteuerung 204, welche die Informationen über Abstand,
Geschwindigkeit und Beschleunigung, die von dem Abstandsprozessor 203 geliefert
wird, nutzt, steuert den Betrieb der Kamera 205, wenn der
Nutzer stillsteht. Hier ist es, sogar wenn die Bewegung des Nutzers
sich noch nicht stabilisiert hat, wichtig, im Vorhinein einzuschätzen, wo
der Nutzer anhalten wird und die Linse der Kamera auf diese Position
zu fahren, weil das sicherlich die Zeit reduziert, die zum Fokussieren
der Kamera notwendig ist.
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Wenn
sich die Bewegung des Nutzers stabilisiert hat, stellt die Kamerabetriebssteuerung 204 den
Zoom der Kamera und den Fokus basierend auf den Abstandsmesswerten
ein. Unter Betrachtung, dass der Nutzer nicht vollständig still
stehen kann, sondern fortfährt,
sich ein wenig zu bewegen und die gemessenen Abstandswerte nicht
notwendigerweise die tatsächlichen
Abstände
zu den Augen des Nutzers sind, ist es nur natürlich, die Möglichkeit
eines Messfehlers bis zu einem bestimmten Grad zu akzeptieren. Deswegen
wird ein Feineinstellprozess ausgeführt, der die Kamerabetriebssteuerung 204 einbezieht,
wobei die Kamerabetriebssteuerung die Kamera fokussiert, indem sie
die nachfolgend eingegebenen Irisabbilder von einer Abbildsteuerung 206 analysiert,
daraus einen Fokusbereich berechnet, eine Zoom- und Fokussierlinse
bewegt, bis der Fokussierbereich zur Durchführung der Authentifikation geeignet
wird, und das Verfolgen fortsetzt, bis ein maximaler Wert erreicht
ist.
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Wenn
der Nutzer jedoch eine Brille trägt, kann
das Irisabbild des Nutzers gemäß des Winkels zwischen
der Brille und der LED, die an der Illuminationsvorrichtung 308 montiert
ist, reflektiert werden. Um dieses Problem zu vermeiden, detektiert
der Abbildprozessor 206 einen möglichen Reflektionsgrad, bevor
er den Fokussierbereich berechnet, und gibt die Brillenreflektiansinformation
an eine Illuminationssteuerung 207.
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Bei
einer Art der Vermeidung der Reflektion der Brille steuert die Illuminationssteuerung 207 den Beleuchtungszustand
der Illuminations-LED basierend auf der Brillenreflektionsinformation
und verändert
auch die reflektierten Positionen der Brille. Auf diese Weise kann
die Reflektion durch die Brille vermieden werden und die Irisabbilderkennung
kann erfolgreich geleistet werden durch eine Analyse an den Irisabbildern,
die von der Kamera 206 erhalten werden.
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Jedoch
ist ein Problem des Systems, dass es zu sehr von dem Abstandsmessungssensor
abhängt, um
die Bewegungsrichtung und den Abstand der Linse zu messen, wenn
die Kamera fokussiert werden muss. Folglich könnte, wenn der Abstandsmessungssensor
keine genaue Information über
den Abstand zu den Augen des Nutzers liefert, was unglücklicherweise
sehr oft auftritt, die Bewegungsrichtung der Linse auf eine falsche
Richtung eingestellt werden und die Zeit zum Einstellen des Fokuses
kann länger
sein als erwartet. Zusätzlich
ist, da der Nutzer sich innerhalb der erlaubten Grenze des Iriserkennungssystems
nähern
muss, das System für
den Nutzer nicht so komfortabel.
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Andererseits
hat, gemäß des herkömmlichen Iriserkennungssystems
zur Nutzung bei einer Videokonferenz, um die Iris des Nutzers zu
erkennen, der Nutzer seine Augen an eine Position zu bringen, wo der
Abstand und das Fokus einstellende Bild (zwei Punkte werden verwendet)
in der Iriserkennungskameralinse aneinander angepasst werden. Sobald
der Nutzer auf dem Punkt liegt, wo zwei Punkte in der Kamera konvergieren,
startet das System die Iriserkennung.
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Das
Zusammenbringen der zwei Punkte in dem oben beschriebenen System
arbeitet jedoch für den
Nutzer nur komfortabel, wenn die Iriserkennungskamera bereits fokussiert
ist, da das System jedoch eine einzige Fokussierlinse verwendet,
hat der Nutzer manchmal die Kamera zu fokussieren, falls notwendig.
Deshalb ist das System nicht so komfortabel zu nutzen, besonders
dann, wenn die Iriserkennungskamera nicht fokussiert ist, da der
Nutzer nicht nur den Abstand zwischen der Iriserkennungskamera und
sich selbst einzustellen hat, sondern auch die zwei Punkte in der
Kamera in Übereinstimmung
bringen muss.
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Das
bedeutet, das System verschafft dem Nutzer Unannehmlichkeiten, indem
es ihn sich an eine Position bewegen lässt, wo zwei Punkte in einer kleinen
Linse miteinander in Übereinstimmung
gelangen, während
er in die Kameralinse sieht.
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Entsprechend
muss eine Iriserkennungsvorrichtung entwickelt werden, welche es
ermöglicht, den
Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera genauer, bequemer und
schneller zu messen und die Kamera automatisch zu fokussieren.
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3 ist
ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen
der Iriserkennungskamera und dem Nutzer hinsichtlich der Position
und des Abstands erläutert.
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Wie
in der Zeichnung dargestellt ist, erfordert das Iriserkennungssystem,
dass der Nutzer die Brennweite (D) und den Fokussierwinkel genau
einstellt, während er
in die Iriserkennungskamera sieht, um die gewünschten Irisabbilder zu erhalten.
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Die
Brennweite (D) ist der Arbeitsbereich Z zwischen dem Nutzer und
der Vorrichtung und der Fokussierbereich ist der Arbeitsbereich
X-Y in 3.
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Gemäß dem in 4 gezeigten
System wird vom Nutzer erwartet, dass er seine Augen auf die Stelle
legt, wo der Abstand und das Fokuseinstellabbild in der Iriserkennungskamera
mit einer einzigen Fokussierlinse (unter Verwendung zweier Kreise
mit verschiedenen Farben) sich aneinander angleichen. Kurz gesagt
startet das System keine Iriserkennung, bis der Nutzer an die Stelle
sieht, wo zwei Punkte in der Kamera konvergieren.
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Im
vorliegenden Kontext ist beabsichtigt, dass der Begriff Fokussierposition
die Position des Nutzers anzeigt, welche ein Abbild erhalten kann,
um eine Iris zu erkennen. Für
eine bessere Einstellung der Fokussierposition wird dem Nutzer empfohlen, einen
bestimmten Abstand von der Kamera bei einer bestimmten Entfernung
(d. h. 44 cm bis 48 cm) einzuhalten, und er wird ermutigt, den Fokussierwinkel unter
Verwendung eines blauen Kreises und eines weißen Kreises in der Kameralinse
einzustellen.
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Mit
anderen Worten wird vom Nutzer erwartet, weiterhin zur Kamera zu
sehen und sich dorthin zu bewegen, wo er den Fokussierwinkel einstellen kann
bis die zwei Kreise zu einem werden.
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4(a) veranschaulicht einen Fall, indem der Fokussierwinkel
eingestellt ist und (b) veranschaulicht einen Fall mit einem fehlerhaften
Fokussierwinkel.
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Die
Vorrichtung ermutigt den Nutzer jedoch im Vorhinein zu üben, um
ein Gefühl
der Fokussierposition zu bekommen, indem eine Klebebandlinie oder
etwas verwendet wird, bis er intuitiv an die Fokussierposition bis
zu einem bestimmten Grad gewöhnt
ist. Für
den Nutzer aber ist es ziemlich schwierig und unbequem, die Fokussierposition
einzustellen, wenn er gleichzeitig aus dem weißen Kreis der beiden Kreise
beim Hineinsehen in die Kameralinse einen Kreis mit dem blauen Kreis
machen soll. Betrachtet man die Linse von geringer Größe und die
visuelle Differenz der Augen des Nutzers, erscheint die Aufgabe
sogar noch anspruchsvoller.
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Außerdem könnte der
Nutzer, da das System zwei Linsen verwendet und der Abstand zwischen der
LED und der Linse sehr kurz ist, sogar dann, wenn er sich nicht
an der entsprechenden Vorderseite der Linse befindet, das LED-Licht
sehen, so dass er nicht sicher sein kann, ob der Fokussierwinkel
richtig eingestellt ist oder nicht. Ferner gibt es einen weißen Punkt,
der an der Oberfläche
der Linse so markiert ist, dass der Nutzer das LED-Licht von jedem Winkel
und Fokus sehen kann, das kann jedoch ein Hindernis sein, um gute
Irisabbilder zu erhalten. Über das
Bohren eines Loches in den Reflexionsspiegel zum Leiten des LED-Lichts
hinaus, ist es, wenn der Nutzer zur Iriserkennungskamera von einem
verschiedenen Winkel anders als von vorne blickt, sehr schwierig,
den Fokussierwinkel einzustellen, da die Kamera dann nicht wie ein
Kreis für
den Nutzer aussieht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb ein Ziel der gegenwärtigen
Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu liefern, um Irisabbilder
in einem Iriserkennungssystem genauer und bequemer zu erhalten.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch
6 vorgesehen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
gegenwärtigen
Erfindung liefert ein Verfahren zum Einstellen einer Fokussierposition
in einem Iriserkennungssystem gemäß Anspruch 1.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
obigen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
offensichtlicher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen
ist/sind:
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1 eine
schematische Darstellung eines Iriserkennungssystems gemäß dem Stand
der Technik;
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2 ein
Blockschema, welches eine Konfiguration einer Autofokussiereinstellvorrichtung
zeigt, welche einen Abstandsmessungssensor gemäß dem Stand der Technik verwendet;
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3 eine
schematische Darstellung, welche ein Verhältnis zwischen einer Kamera
und einem Nutzer hinsichtlich der Position und dem Abstand bei einem
Iriserkennungssystems erläutert;
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4 eine
erläuternde
schematische Darstellung, welche zeigt, wie ein Iriserkennungssystem mit
einem einzigen Fokus gemäß dem Stand
der Technik fokussiert wird;
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5 eine
Vorderansicht einer optischen Einheit in einem Iriserkennungssystem
gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung;
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6 ein
Blockschema, welches ein Iriserkennungssystem für eine Videokonferenz gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung zeigt;
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7 eine
schematische Darstellung, die ein Abstandsmessverfahren gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert;
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8 ein
Blockschema eines Iriserkennungssystems für eine Videokonferenz gemäß einer zweiten
bevorzugten Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung;
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9 eine
Vorderansicht einer optischen Einheit bei einem Iriserkennungssystem
gemäß einer dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
exemplarische schematische Darstellung, die ein Infrarotlicht emittierendes
Dioden (LED)-Anordnungsverfahren gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ein
Blockschema eines Iriserkennungssystems gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
beispielhafte, schematische Darstellung, die ein Abstandsmessverfahren
gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindungen werden nun mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung werden gleiche
Zeichnungsbezugszahlen für
dieselben Elemente auch in verschiedenen Zeichnungen verwendet.
Die in der Beschreibung definierten Inhalte sind nur diejenigen, die
geliefert werden, um bei einem umfassenden Verständnis der Erfindung zu helfen.
Folglich ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne
jene definierten Inhalte ausgeführt
werden kann. Auch werden allgemein bekannte Funktionen oder Konstruktionen
nicht im Detail beschrieben, da sie die Erfindung mit unnötigen Details
verdecken würden.
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5 ist
eine Vorderansicht einer optischen Einheit eines Iriserkennungssystems
gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug auf 5 beinhaltet die optische Einheit 400 bei
dem Iriserkennungssystem eine Kamera für eine Videokonferenz 401 zum
Fotografieren von Abbildern eines Nutzers während der Videokonferenz; eine
Iriserkennungskamera 402 zum Identifizieren des Nutzers;
ein Abstandserfassungszeiger 403 zum Projizieren eines
bestimmten Lichts zu dem Nutzer; und eine Illuminationsvorrichtung 404 zum Aussenden
eines geeigneten Lichtes, wenn Irisabbilder fotografiert werden.
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Genau
gesprochen wird die Kamera für
eine Videokonferenz 401 verwendet, um die Abbilder des Nutzers
(vor allem des Gesichts des Nutzers) zum Zweck der Videokonferenz
zu erhalten.
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Die
Iriserkennungskamera 402 wird verwendet, um Augenabbilder
des Nutzers zu erhalten, welche notwendig sind, um die Iris des
Nutzers zu erkennen.
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Der
Abstandserfassungszeiger 403 wird verwendet, um ein besonderes
Licht auf den Nutzer (vor allem das Gesicht des Nutzers) zu projizieren,
um den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera zu messen. Zum
Beispiel projiziert der Abstandserfassungszeiger 403 einen
Infrarotpunkt, welcher normalerweise für die Augen des Nutzers unsichtbar
ist.
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Die
Illuminationsvorrichtung 404 wird verwendet, um eine Illumination
bzw. Beleuchtung oder ein Licht zu liefern, welches notwendig ist,
um die Irisabbilder, welche erkannt werden sollen, zu fotografieren.
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6 ist
ein Blockschema eines Iriserkennungssystems für eine Videokonferenz gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt ist, beinhaltet das System eine Kamera
für die
Videokonferenz 501 zum Fotografieren von Nutzerabbildern,
einen Abbilderfasser 502 zum Erhalt der Nutzerabbilder
(Gesicht), welche durch die Kamera für die Videokonferenz 501 fotografiert
werden, und eine Abstandsmessvorrichtung 503 zum Extrahieren
eines besonderen Abbildes, welches die projizierte Punktform unter
den erhaltenen Abbildern des Nutzergesichtes aufweist und um Abstandsmessungsinformation über den
Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera basierend auf einer Echtzeitanalyse
des bestimmten Abbildes zu erhalten.
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Ebenso
wird die Abstandsmessungsinformation normalerweise verwendet, um
einen Fokus einzustellen, welcher später für die Iriserkennung notwendig
ist, wobei das System weiterhin eine Iriserkennungskamera 504,
einen Irisabbilderfasser 505 und eine Iriserkennungsvorrichtung 506 zur
Iriserkennung und zur Fokuseinstellung beinhaltet.
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Ein
demzufolge konfiguriertes System wird nun detaillierter mit Bezug
auf eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Die
Kamera für
eine Videokonferenz 501 fotografiert den Nutzer, vor allem
das Abbild des Gesichtes des Nutzers. Dieses fotografierte Gesichtsabbild
beinhaltet ein infrarotes Punktabbild (infrared spot image), auf
welches ein Licht von dem Zeiger zur Abstandsmessung zu dem Nutzer
projiziert wird.
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Dazu
erfasst die Abbilderfassungsvorrichtung 502 das Abbild
des Gesichts des Nutzers zusammen mit dem Infrarotpunktabbild, welches
auf das Gesichtsabbild projiziert ist, und die Abstandsmessvorrichtung 503 berechnet
den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera auf der Basis der Analyse
der Position, der Größe und den
Positionsveränderungen
des erfassten Infrarotpunktabbildes auf dem Gesicht.
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Eine
Reihe der oben beschriebenen Verfahrensschritte, d. h. der Erfassung
des Abbilds des Gesichts des Nutzers unter Nutzung der Iriserkennungskamera 504,
der Abbilderfassungsvorrichtung 505 und der Iriserkennungsvorrichtung 506,
die Extrahierung eines Augenabbilds aus dem Gesichtsabbildes, der
Iriserkennung anhand des Augenabbildes, und die Erkennung auf der
Basis der Datenbasis durch Analyse der erkannten Irismusterinformation,
kann erreicht werden gemäß den Mitteln
und Verfahren des Standes der Technik.
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7 ist
eine schematische Darstellung, die ein Abstandsmessverfahren gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Mit
Bezug auf 7 projiziert der Abstandserfassungszeiger 403 ein
Infrarotpunktabbild 403 auf den Nutzer zur Messung des
Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera. Anbetrachts des Arbeitsverfahrens
des Iriserkennungssystems ist dieses Punktabbild 403a dasjenige,
welches auf das Gesicht des Nutzers projiziert wird.
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Nachdem
der Abstandserfassungszeiger 403 das Punktabbild emittiert
hat, fotografiert die Kamera für
eine Videokonferenz 401 das Abbild des Gesichts des Nutzers.
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Zu
dieser Zeit wird auch das Infrarotpunktabbild 403a, welches
auf das Gesicht des Nutzers projiziert ist, erfasst. In der Zwischenzeit ändert sich
die Position des Infrarotpunktabbildes 403a auf dem Gesicht
des Nutzers in Abhängigkeit
des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera. In gleicher Weise variiert
auch die Größe des Infrarotpunktabbildes 403a in
Abhängigkeit
des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera aufgrund der Lichtdiffusion.
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Mit
anderen Worten variieren, wenn der Abstand zwischen der Kamera und
dem Nutzer weit ist (Dx) und nah ist (Dy), die Größe des Punktabbildes 403 genauso
wie die Position des Punktabbildes 403a auf dem Gesicht
des Nutzers entsprechend.
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Mit
Bezug auf 7 bewegt sich, wenn der Nutzer
näher an
die Kamera gelangt, d. h. von dem weiten Abstand (Dx) zu dem nahen
Abstand (Dy), das Infrarotpunktabbild 403a auf dem Gesicht
des Nutzers abwärts
und im entgegen gesetztem Fall aufwärts.
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Deshalb
kann die Abbilderfassungsvorrichtung (Bezug auf 502 in 7)
und die Abstandsmessvorrichtung (Bezug auf 503 in 7)
auch den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera durch Analysieren
des Infrarotpunktabbildes 403a berechnen.
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Andererseits
können
die Abbildserfassungsvorrichtung 502 und die Abstandsmessvorrichtung 503 den
Abstand zum Wohl des Nutzers spezifizieren durch Kategorisieren
des gemessenen Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera in drei
Kategorien, z. B. einen geeigneten Abstand, einen weiten Abstand
und einen nahen Abstand, und den Nutzer dieses über einen geeigneten Indikator
wissen lassen. Zum Beispiel wird ein grünes Licht eingeschaltet, wenn
der Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera geeignet ist, und
wenn der Abstand zu nah ist, wird ein gelbes Licht eingeschaltet,
und wenn der Abstand zu groß ist,
wird ein rotes Licht eingeschaltet, sodass der Nutzer seine Position
entsprechend ändern
kann. Weiterhin ist auch möglich,
dass, nachdem die Position des Nutzers berechnet ist, ein sehr genaues
Irisabbild des Nutzers zu erhalten, ohne den Nutzer zu Bewegungen
zu veranlassen, indem Heranzoom-/Herauszoom-
und Autofokusfunktionen der Iriserkennungskamera 504 verwendet
werden.
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Basierend
auf der berechneten Abstandsinformation wird entschieden, ob der
Nutzer den Iriserkennungsbereich betrat, einen Bereich, in dem die Kamera
fokussiert ist, und wenn er den genauen Iriserkennungsbereich betrat,
wird die Iriserkennungsvorrichtung betätigt, um die Iriserkennung
unter Nutzung einer einzigen Fokussierlinse zu ermöglichen. Und
dann fotografiert die Iriserkennungskamera innerhalb des genauen
Iriserkennungsbereichs das Abbild der Iris des Nutzers, und das
fotografierte Abbild wird zu einem bestimmten Abbild der Iris verarbeitet,
um mit anderen angesammelten Daten später verglichen zu werden, woraufhin
der Nutzer letztendlich identifiziert wird. Tatsächlich ist diese Reihe von Arbeitsschritten
weitgehend identisch mit dem Verfahren im Stand der Technik.
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Das
Punktabbild zum Messen des Abstandes ist nicht sichtbar für den Nutzer,
da die unsichtbaren Infrarotstrahlen dazu verwendet werden.
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Außer dem
Nutzungskomfort der Infrarotstrahlen ist ein weiterer Vorteil der
Nutzung von Infrarotstrahlen der, dass der Nutzer sich bezüglich des Projizierens
der Infrarotpunktabbilder auf sein Gesicht nicht unsicher fühlen muss.
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Insbesondere
die vorliegende Ausführungsform
ermöglicht
es, den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera auf der Basis
der Analyse der Nutzerabbilder zu messen, welche durch die Kamera für eine Videokonferenz
in dem Iriserkennungssystem zur Nutzung zur Videokonferenz fotografiert
sind.
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Zusätzlich ermöglicht die
vorliegende Ausführungsform,
den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera dadurch zu messen,
dass ein Infrarotpunktabbild projiziert wird und analysiert wird,
wo das Punktabbild auf dem Gesicht des Nutzers positioniert werden
wird.
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Ferner
ermöglicht
die vorliegende Ausführungsform
das Messen des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera, indem
ein Infrarotzeiger verwendet wird, welcher kostengünstig aber
dennoch leicht zu bedienen ist, ohne zusätzlich einen separaten Abstandsmessungssensor
zu verwenden.
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Letztendlich
ermöglicht
die vorliegende Ausführungsform
das Messen des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera durch
eine Echtzeitanalyse der Abbilder, die durch die Kamera für eine Videokonferenz
fotografiert wurden, und das Fokussieren der Kamera automatischer
und genauer für
eine bessere Iriserkennung auf der Basis dieser Abstandsinformation.
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8 ist
eine beispielhafte schematische Darstellung der zweiten bevorzugten
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der überwiegende
Teil der zweiten Ausführungsform
ist weitgehend gleich der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme,
dass in diesem Fall die Kamera für eine
Videokonferenz nicht zusammen mit dem Iriserkennungssystem verwendet
wird. Stattdessen wird die Iriserkennungskamera zum Fotografieren
eines großen
Bereiches, falls notwendig, eingesetzt.
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Insbesondere
wird das Abbild des Gesichts des Nutzers erfasst, indem dem gleichen
Verfahren gefolgt wird, welches bei der ersten Ausführungsform eingeführt wurde,
wobei nicht die Kamera für
eine Videokonferenz genutzt wird, sondern die Iriserkennungskamera
verwendet wird. Anschließend
wird der Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera gemessen und
falls der Nutzer sich innerhalb eines geeigneten Abstandes von der
Kamera befindet, wird das Abbild der Iris des Nutzers erfasst, um
den qualifizierten Nutzer zu identifizieren.
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Die
dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nicht erläutert.
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9 ist
eine Vorderansicht einer optischen Einheit eines Iriserkennungssystems
gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Iriserkennungssystem 600,
welches in 9 dargestellt ist, beinhaltet
eine Iriserkennungskamera 601 zum Fotografieren des Abbildes der
Iris des Nutzers, mindestens ein Abstandserfassungszeiger 602 und 603 zum
Erfassen des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera und eine Illuminationsvorrichtung 604 zum
Aussenden eines Lichtes, wenn das Abbild der Iris fotografiert wird.
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Insbesondere
wird die Iriserkennungskamera 601 verwendet, um das Punktabbild
zu erfassen, welches benötigt
wird, um den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera zu messen
und das Abbild des Auges des Nutzers zu erfassen um die Iris des
Nutzers zu erkennen.
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Die
Abstandserfassungszeiger 602 und 603 (normalerweise
wird ein Paar von diesen vorzugsweise benutzt) werden verwendet,
um die symmetrischen Punktabbilder auf das Gesicht des Nutzers zu projizieren.
Zum Beispiel projiziert der Abstandserfassungszeiger das unsichtbare
Infrarotpunktabbild auf den Nutzer. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine
Infrarotlicht emittierende Diode (IR LED) für die Abstandserfassungszeiger 602 und 603 verwendet.
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Letztlich
liefert die Illuminationsvorrichtung 604 ein Licht, welches
notwendig ist zum Fotografieren des Irisabbildes, welches erkannt
werden soll.
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10 ist
eine beispielhafte, schematische Darstellung, die erläutert, wie
die Infrarotlicht emittierende Diode in der dritten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeordnet werden soll.
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Mit
Bezug auf 10 beinhaltet das Iriserkennungssystem
die Iriserkennungskamera 601 innerhalb der optischen Einheit 600 und
die Abstandserfassungszeiger 602 und 603, welche
symmetrisch an beiden Seiten der Kamera 601 angeordnet
sind (Bezug auf 10(a)). Alternativ ist es möglich, die Abstandserfassungszeiger 602 und 603 so
zu platzieren, dass sie sich in symmetrischen 45-Grad-Positionen
mit Bezug auf die Iriserkennungskamera 601 (Bezug auf 10(b) und (c)) befinden.
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Außerdem beinhaltet
das System weiterhin die Illuminationsvorrichtung 604 zum
Fotografieren der Irisabbilder.
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11 ist
ein Blockschema, welches eine Konfiguration des Iriserkennungssystems
gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 11 gezeigt ist, beinhaltet das Iriserkennungssystem
eine Iriserkennungskamera 701 zum Erfassen der Abbilder,
welchen notwendig sind für
die Abstandsmessung und die Iriserkennung; einen Abbildprozessor- 702 zum
Verarbeiten der Abbilder, welche durch die Iriserkennungskamera 701 fotografiert
wurden; eine Steuereinrichtung 704, welche die Abstandsmessvorrichtung 703a zum
Messen des Abstandes zwischen dem Nutzer und der Kamera basierend
auf der Echtzeitanalyse der verarbeiteten Abbilder und der Iriserkennungsvorrichtung 703b zum
Ausführen
der Iriserkennung an den verarbeiteten Abbildern enthält; ein
Betätigungsglied 705,
welches mit der Steuerung 704 verbunden ist, um die Iriserkennungskamera 701,
die Abstandserfassungszeiger 706 und 707 und die
Illuminationsvorrichtung 708 anzusteuern; mindestens ein
Paar von Abstandserfassungszeigern 706 und 707,
um ein Punktabbild zur Nutzung bei Abstandsmessungen unter der Steuerung
des Betätigungsgliedes 705 zu
projizieren; und eine Illuminationsvorrichtung 708, welche
unter der Steuerung des Betätigungsgliedes 705 auslöst.
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Die
Iriserkennungskamera 701 fotografiert im Allgemeinen das
Abbild des Gesichts des Nutzers, um dessen Irisabbild daraus zu
extrahieren. Insbesondere in dieser Ausführungsform fotografiert die Iriserkennungskamera 701 die
Abbilder auch zur Nutzung bei Abstandsmessungen.
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Insbesondere
betätigt
das Betätigungsglied 705 die
Abstandserfassungszeiger 706 und 706, einschließlich der
Infrarotlicht emittierenden Diode, um das Infrarotpunktabbild auf
das Gesicht des Nutzers zu projizieren. Dann fotografiert die Iriserkennungskamera 701 das
Abbild des Gesichts des Nutzers, auf welches das Infrarotpunktabbild
projiziert ist. Hier beinhaltet das fotografierte Gesichtsabbild
die Infrarotpunktabbilder, welche von den Abstandsmessungszeigern
IR LED1 und IR LED2 projiziert wurden.
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Der
Abbildprozessor 702 erfasst die Infrarotpunktabbilder,
welche auf das Gesicht des Nutzers projiziert wurden und analysiert
ihre Positionen auf dem Gesicht, die Größen, die Positionsveränderungen
und die Schärfe,
was der Abstandsmessvorrichtung 703a hilft, in der Lage
zu sein, den Abstand zwischen der Iriserkennungskamera und dem Nutzer
zu berechnen. Insbesondere ist der Grund zur symmetrischen Anordnung
eines Paars von Infrarotlicht emittierenden Dioden und zum Erhalt
der symmetrischen Punktabbilder der, die Abstandsmessung einfacher zu
gestalten, indem die Position und der Winkel des projizierten Lichts
maximiert werden und um sich von jeglicher Reflexion von Dingen,
wie der Brille, zu befreien.
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Unter
Verwendung dieser Abstandsmessungsinformationen fotografiert die
Iriserkennungskamera 701 die Bilder, die notwendig sind,
um die Iris zu erkennen. Danach werden die Iriserkennungskamera 701,
der Abbildprozessor 702, die Iriserkennungsvorrichtung 703b und
die Illuminationsvorrichtung 708 dazu verwendet, die Irisabbilder
zu erfassen, zu erkennen und die erkannten Irismusterinformationen
der Reihe nach zu analysieren. Auf diese Weise wird es möglich, den
qualifizierten Nutzer unter Nutzung der für die Iriserkennung vorbereiteten Datenbasis
zu identifizieren.
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12 ist
eine erläuternde,
schematische Darstellung, welche das Abstandsmessverfahren gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt, beinhaltet die optische Einheit 600 (eine
Vorderseite des optischen Systems) bei dem Iriserkennungssystem
die Iriserkennungskamera 601, die Abstandserfassungszeiger 602 und 603,
und die Illuminationsvorrichtung 604. Und das fotografierte
Abbild 605 beinhaltet die Punktabbilder 602a und 603b.
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Insbesondere
führen
jeder Abstandserfassungszeiger 602 und 603 die
entsprechenden Punktabbilder 602a bzw. 603a ein.
Da diese Punktabbilder sich in symmetrischen Positionen zueinander
mit Bezug auf jeden Abstandserfassungszeiger 602 und 603 befinden,
sind die Punktabbilder 602a und 603a ebenfalls
in symmetrischen Positionen zueinander auf dem fotografierten Abbild 605.
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In
gleicher Weise wie zuvor ist es leicht, durch symmetrisches Anordnen
eines Paares von Infrarotlicht emittierenden Dioden und durch Erhalt
der symmetrischen Punktabbilder daraus, die Abstandsmessung durchzuführen, da
die Position und der Winkel des projizierten Lichts maximiert sind,
und jedwede Reflexion von Dingen wie der Brille entfernt werden
kann.
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Um
den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera zu messen, werden
die Abstandserfassungszeiger 603 und 603 ausgelöst und im
Ergebnis werden die Infrarotpunktabbilder 602a und 603a an dem
Nutzer gebildet. Die Punktabbilder 602a und 603a werden
hauptsächlich
auf das Gesicht des Nutzers projiziert.
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Sobald
die Infrarotpunktabbilder 602a und 603a aus den
Abstandserfassungszeigern 602 und 603 ausgesendet
wurden, fotografiert die Iriserkennungskamera 601 daraufhin
das Abbild des Gesichtes des Nutzers. Zu dieser Zeit werden ebenfalls
die Infrarotpunktabbilder 602a und 603a auf dem
Gesicht des Nutzers erhalten.
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Eine
hier zu bemerkende Tatsache ist, dass die Position, die Größe und die
Deutlichkeit (oder Schärfe)
der Infrarotpunktabbilder 602a und 603a variieren,
in Abhängigkeit
des Abstandes (D) zwischen dem Nutzer und der Iriserkennungskamera.
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Das
bedeutet, die Größe und die
Schärfe
der Infrarotpunktabbilder 602a und 603a, genauso
wie die Position, die Größe und die
Beleuchtungsstärke der
Punktabbilder auf dem Gesicht des Nutzers sind in dem Fall verschieden,
dass der Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera weit oder nah
ist. Zum Beispiel tendieren die Infrarotpunktabbilder 602 und 603a dazu,
nahe dem Fokus schärfer
zu sein, und kleiner, da sie von der Arbeitsbereichsgrenze der Iriserkennung
entfernter werden.
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Da
zusätzlich
die Abstanderfassungszeiger 602 und 603 Änderungen
in der Größe, der
Schärfe und
der Position der beiden Infrarotpunktabbilder 602a und 603a greifbar
machen, indem sie diese symmetrisch kreuzen, ist es leichter, die Änderungen in
den beiden Punktabbildern einfacher zu verfolgen.
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Auf
diese Weise kann die Abstandsmessvorrichtung den Abstand (D) zwischen
dem Nutzer und der Iriserkennungskamera dadurch berechnen, dass die
oben beschriebenen Eigenschaften analysiert werden, und es wird
bestätigt,
ob der Nutzer in den Iris-erkennbaren Bereich eingetreten ist oder
nicht, den Bereich, in welchem die Kamera fokussiert ist. Wenn er
in den Iris-erkennbaren Bereich eingetreten ist, wird die Iriserkennungsvorrichtung
ausgelöst
und beginnt mit der Iriserkennung unter Nutzung einer einzigen Fokussierlinse.
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In
der Zwischenzeit kann, zum Wohl des Komforts des Nutzers, das System
den Abstand zwischen dem Nutzer, welcher der Messung unterzogen ist,
und der Kamera spezifizieren, indem der Abstand in drei Kategorien
eingeteilt wird, wie z. B. einen geeigneten Abstand, einen weiten
Abstand und einen nahen Abstand, und den Nutzer dieses durch einen geeigneten
Indikator wissen lassen. Wenn z. B. der Abstand zwischen dem Nutzer
und der Kamera geeignet ist, wird ein grünes Licht eingeschaltet, und wenn
der Abstand zu nah ist, wird ein gelbes Licht eingeschaltet, und
wenn der Abstand zu groß ist,
wird ein rotes Licht eingeschaltet, sodass der Nutzer seine Position
entsprechend verändern
kann. Eine weitere Sache, die es zu wissen gibt, ist dass, nachdem
die Position des Nutzers berechnet ist, es auch möglich ist,
ein sehr genaues Irisabbild des Nutzers zu erhalten, ohne den Nutzer
zu bewegen, indem Heranzoom-/Herauszoom-
und Autofokusfunktionen der Iriserkennungskamera verwendet werden.
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Die
Punktabbilder zum Messen des Abstandes sind für den Nutzer überhaupt
nicht sichtbar, da unsichtbare Infrarotstrahlen verwendet werden.
Auch ist, über
den Verwendungskomfort der Infrarotstrahlen hinaus, ein weiterer
Verdienst der Verwendung der Infrarotstrahlen der, dass der Nutzer
sich hinsichtlich des Projizierens der Infrarotpunktabbilder auf
sein Gesicht nicht unsicher fühlen
muss.
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Darüber hinaus
kann, unter Verwendung der Information bezüglich des gemessenen Abstandes, das
System den Nutzer wissen lassen, ob er sich in einem angemessenen
Abstand von der Kamera befindet oder ob er sich näher zu oder
weiter weg von der Kamera bewegen soll. Auf diese Weise hilft das System
dem Nutzer, die geeignetste Position für das Fotografieren seiner
Iris und letztendlich für
eine bessere Iriserkennung zu finden.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ermöglicht die
Messung des Abstands zwischen dem Nutzer und der Kamera, indem ein
Paar von Infrarotpunktabbildern auf das Gesicht des Nutzers projiziert
werden, und in dem herausgefunden wird, wo die Punktabbilder, welche
die Iriserkennung fotografiert hat, auf dem Gesicht lokalisiert
sind.
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Insbesondere
kann ein genauerer Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera erhalten
werden, indem analysiert wird, wie groß und lichtstark die Infrarotpunktabbilder
sind.
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Kurz
zusammengefasst ermöglicht
die vorliegende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, den Abstand zwischen dem Nutzer und
der Kamera unter Verwendung eines Infrarotzeigers zu messen, welcher
kostengünstig
und leicht zu bedienen ist, ohne einen getrennten Abstandsmessungssensor
zu verwenden.
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Darüber hinaus
ermöglicht
die Ausführungsform
den Abstand zwischen dem Nutzer und der Kamera durch eine Echtzeitanalyse
der Abbilder, welche durch die Iriserkennungskamera fotografiert
wurden, zu messen. Diese Abstandsinformation wird für das System
verwendet, um die Kamera automatischer und genauer für eine bessere
Iriserkennung zu fokussieren, oder um den Nutzer den Abstand und die
Richtung, in die er sich bewegen soll, wissen zu lassen.