非接觸式自反饋虹膜圖像採集裝置的製作方法
2023-05-12 00:48:26 3
專利名稱：非接觸式自反饋虹膜圖像採集裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬光學器件技術領域，具體涉及一種非接觸式自反饋虹膜圖像採集裝置。
背景技術：
傳統的虹膜圖像採集裝置分為接觸式與非接觸式。接觸式採集系統一般採用筒狀的封閉腔體作為採集設備的外殼，以隔絕環境光線。在筒狀腔體後端安裝定焦攝像頭，筒狀腔體的前端安裝可見光及紅外光源。在採集虹膜圖像時，用戶眼睛緊靠在腔體前端，主動觸發攝像頭的採集按鈕成像。
該接觸式系統的優點是引導眼睛瞄準比較容易，光照設計比較簡單，不容易受到外界環境光的影響。但是該採集設備存在先天的弱點，即每次採集都需要使用者與採集設備相接觸，對使用者的配合度要求較高，接觸式採集同時帶來了衛生方面的隱患。因此，設計一種非接觸式的採集系統，以便快速、準確地採集虹膜圖像具有非常重要的意義。
發明內容
本發明的目的在於設計一種能快速、準確地採集虹膜圖像的非接觸式虹膜圖像採集裝置。
本發明提出的非接觸式虹膜圖像採集裝置，由採集單元、照明單元、反饋單元和俯仰機構組成，其中，採用單元由高靈敏度的星光級微型CCD攝像頭和一組紅外濾光片組成，它們安裝在一個筒狀的腔體內部。其構成如圖1所示。照明單元由呈環形排列的紅外LED發光管組成，安裝在採集單元腔體內的紅外濾光片的後端，紅外光束與CCD攝像頭的主光軸平行，對虹膜區域進行照明。採集單元與照明單元配合見圖3所示，照明單元的結構見圖2所示。反饋單元為一解析度不低於640×480像素的高亮度液晶屏，其結構如圖4所示。照明單元和採集單元位於反饋單元的正下方，三者的主光軸相交於距離液晶屏幾何中心25-35cm處，與CCD攝像頭的成像點重合，見圖5所示。採集單元、照明單元、反饋單元三者集成，構成平板狀的採集裝置主體，該採集主體安裝於俯仰機構上，俯仰機構的俯仰角度為0-30度。見圖6所示。
該非接觸自反饋虹膜圖像採集裝置採用與攝像頭主光軸同軸的紅外LED作為照明光源，拍攝的同時，高亮度的液晶實時顯示採集到的動態虹膜圖像序列，並反饋虹膜位置、邊緣、對焦清晰度等相關信息提供者，以調整拍攝姿態，最後採集裝置使用虹膜質量評估算法對虹膜序列圖像進行自動篩選，將滿足質量要求的虹膜圖像供識別主算法處理。
圖1為採集單元圖示。
圖2為照明單元環形光源排列圖示。
圖3為採集單元與照明單元組合圖示。
圖4為反饋單元顯示效果圖示。
圖5為反饋單元、採集單元、照明單元組合圖示。其中，圖5(a)為平面圖示，圖5(b)為三者光軸配合圖示。
圖6為俯仰機構圖示。
圖中標號1為採集單元腔體，2為紅外濾光片組，3為CCD攝像頭，4為液晶顯示屏，5為雙路視頻線，6為視頻採集卡，7為圖像處理主機，8為紅外LED發光管，9為照明單元，10為取景框，11為俯仰機構，12為採集裝置主體。
具體實施例方式
實施例進一步描述本發明，但不限於下述實施例。
該虹膜圖像採集裝置分為四個部分採集單元、照明單元、反饋單元、俯仰機構。
(1)採集單元由高靈敏度的星光級微型CCD攝像頭3和一組紅外濾光片2組成，為了提高系統的集成性，它們安裝在一個筒狀的腔體1的內部。CCD攝像頭3採用定焦鏡頭，對焦距離25-35cm，接近肉眼的明視距離，紅外濾光片選擇透射波段為700～900納米的近紅外光。濾光片具有1-3片。
攝像頭採用解析度600線的CCD攝像頭，視頻信號分兩路傳輸，一路通過採集卡6傳輸到圖像處理主機7，另一路傳輸到反饋單元供液晶屏4顯示，以便用戶對焦及參照調整拍攝姿態。見圖1所示。
(2)照明單元由一組呈環形排布的紅外LED發光管8組成，紅外LED發光管可以有4-8支。每支紅外LED發光管均可獨立發射波長800納米的紅外線，且角度及亮度均獨立可調。該組環形紅外LED安裝在採集單元腔體1內紅外濾光片2的後端，紅外光束與CCD攝像頭的主光軸平行，並在距離25-35cm的對焦平面上匯聚形成直徑約50mm的紅外光斑，對虹膜區域進行照明。見圖2和圖3所示。
(3)反饋單元反饋單元4是一片解析度不低於640×480像素的高亮度液晶屏。該液晶屏正中心有一個供用戶瞄準的矩形取景框10，並可實時顯示採集單元拍攝到的虹膜序列圖像，其刷新率不低於30幀/秒，並且提供每幀虹膜圖像的邊緣、位置以及對焦提示信息，以便使用者根據液晶屏圖像的清晰度和提示信息快速進行調整。在液晶屏的四周，裝有藍色LED發光管，當採集到符合標準的高清晰虹膜圖像時，LED發光管會自動閃爍提示使用者圖像採集成功。
照明單元、採集單元安裝在反饋單元的正下方，三者的主光軸相交於距離液晶屏幾何中心25-35cm處，與定焦攝像頭的成像點重合。見圖4和圖5所示。
(4)俯仰機構採集單元、照明單元、反饋單元三者集成，構成平板狀的採集設備主體12，該採集設備主體安裝在俯仰機構11上。該機構的俯仰角度為0～30度，嵌入牆體內，採集設備主體下邊緣距地面高度1500mm，採集設備主體可以由用戶手動自主控制俯仰角度，以適應身高1.5～1.8米的用戶需要。見圖6所示。
本裝置採集虹膜圖像的流程如下(1)用戶面向虹膜採集設備站立，面部距離採集設備的液晶屏300mm。
(2)手動調節俯仰機構上的採集設備主體使得不同身高的用戶能在液晶屏中清楚地看到自己的虹膜圖像。
(3)液晶屏實時顯示拍攝到的圖像，該圖像同時被圖像主機中的視頻採集卡採集輸入主機，並在圖像主機中自動檢測是否拍攝到虹膜。
(4)用戶睜大眼睛，注視液晶屏上的正方形取景框，並調整姿態(上、下、左、右)，讓液晶屏所顯示的虹膜圖像外邊緣與取景框相切即可。
(5)後臺主機可自動識別虹膜區域的內外邊緣，同時採用虹膜質量評估算法對採集到的虹膜序列圖像進行評估，自動提取質量最好的虹膜圖像進行處理，採集成功後，液晶屏四周的藍色LED發光管將閃爍以提示用戶採集完畢。
(6)虹膜圖像採集並經處理完畢後，發聲提示用戶虹膜識別過程完畢。
權利要求
1.一種非接觸式自反饋虹膜圖像採集裝置，其特徵在於由採集單元、照明單元、反饋單元和俯仰機構組成，其中，採集單元由微型CCD攝像頭和一組紅外濾光片組成，它們安裝在一個筒狀的腔體內部；照明單元由呈環形排列的紅外LED發光管組成，安裝在採集單元腔體內的紅外濾光片的後端，紅外光束與CCD攝像頭的主光軸平行，對虹膜區域進行照明；反饋單元為一解析度不低於640×480像素的高亮度液晶屏，照明單元和採集單元位於反饋單元的正下方，三者的主光軸相交於距離液晶屏幾何中心25-35cm處，與CCD攝像頭的成像點重合；採集單元、照明單元、反饋單元三者集成，構成平板狀的採集裝置主體，該採集主體安裝於俯仰機構上，俯仰機構的俯仰角度為0-30度。
2.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於所述CCD攝像頭採用定焦鏡頭，對焦距離為25-35cm；所述紅外濾光片選用透射波段為700-900納米的近紅外光。
3.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於所述照明單元由4-8支紅外LED發光管組成，每支紅外LED發光管均可獨立發射波長800納米的紅外光，且角度和亮度均獨立可調。
4.根據權利要求1所述的採集裝置，其特徵在於所述液晶屏有一個矩形取景框，並可實時顯示採集單元拍攝到的虹膜序列圖像；液晶屏四周裝有能提示圖像採集成功的藍色LED發光管。
全文摘要
本發明為一種非接觸式自反饋虹膜圖像採集裝置。它由採集單元、照明單元、反饋單元和俯仰機構組成，其中，採集單元由微型CCD攝像頭和一組紅外濾光組成，安裝於一個筒狀腔體內；照明單元由一組紅外LED發光管按環狀排列組成，位於紅外濾片的後端；反饋單元為一個高亮度液晶屏。採集單元、照明單元、反饋單元的主光軸相交於距離液晶屏幾何中心25－35cm處，與定焦攝像頭的成像點重合，且三者集成，構成平板狀採集裝置主體。該主體安裝於俯仰機構上。本採集裝置能快速、準確地採集虹膜圖像。
文檔編號G06K9/20GK1664848SQ200510024618
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月24日 優先權日2005年3月24日
發明者宮雅卓, 沈文忠 申請人:上海邦震科技發展有限公司