雙眼虹膜的採集裝置的製作方法
2023-05-12 00:42:36
專利名稱：雙眼虹膜的採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於生物特徵識別及信息安全的技術領域，特別涉及一種 雙眼虹膜的採集裝置。
背景技術：
生物特徵識別技術因為生物特徵(指紋、虹膜、臉像等等)自身固有 的特性使得它超越和替代傳統的身份識別技術成為現實的可能，並且已經 在一些國家和地區的特定應用領域開始被推廣和使用。其中虹膜識別在身 份識別的準確性方面表現尤為突出，同時因為其獨特的生理結構，使得虹 膜識別技術具有構建更加安全的社會環境的應用潛力。但是，虹膜識別出 色的準確性是建立在總是能採集到理想的虹膜圖像的基礎之上的，而實際 應用環境很難保證這樣的基礎，這正是虹膜識別技術在推向大規模實際應 用中面臨的主要困難。這種非理想的虹膜圖像對於後續的識別會帶來兩個 主要的問題其一，同一虹膜不同次採集的多樣性增加；其二，單次採集 的有效信息的損失和幹擾信息的增加。這樣最終在匹配時表現為類內距離 增大或者類間距離減小，從而降低識別性能。
虹膜屬於眼球這一人體獨特的內部生理器官的外部可見組織，具有一 些獨有的特性研究表明，人用兩隻眼睛觀察一個固定目標時比只用一隻 眼睛更容易保持頭部的穩定和平衡。正常狀態下，人的左右眼球和上下眼 瞼的動作是趨同的。同時雖然人類存在體型等個體差異，但是雙眼之間距 離的變化很小，虹膜的外徑的變化幅度極小。
現有的虹膜識別都是基於單隻眼睛的虹膜，如果利用特定的裝置實現 同時採集被識別者的兩隻眼睛的虹膜，提高所採集的虹膜圖像的穩定性， 將會有效降低上述的兩個問題對現有虹膜識別性能的不利影響。但是目前 己經公開的文獻資料，還沒有關於同時採集人的雙眼虹膜圖像相應的採集 裝置方面的研究。
發明內容
本實用新型的目的就是針對現有虹膜識別技術在推向大規模實際應用 中遇到的問題，提出了一種同時採集人的雙眼虹膜圖像的採集裝置，從而 提高虹膜身份識別的性能。
本實用新型包括平行設置的左右採集鏡頭，採集板設置在左右採集鏡
頭的正前方；採集板上依次設置有左右半透半反鏡、左右偏振片、左右散 射板，並且左右半透半反鏡、左右偏振片、左右散射板與左右採集鏡頭位 置對應，其中左右散射板靠近左右釆集鏡頭設置；主動近紅外光源設置在 左右散射板後方，左右採集鏡頭分別與左右攝像頭連接並連接至微處理 器；左右採集鏡頭、左右攝像頭、主動近紅外光源和感應器件分別與控制 電路連接。左右偏振片的偏振方向垂直；左右半透半反鏡為長方形，設置 在左右偏振片和左右散射板的中心位置，根據現有人類學和生物學的統計 數據，設置左右半透半反鏡的長度35ram《A《45咖，寬度11咖《B《 15mm，左右半透半反鏡的中心距離75mm《H《85mm。
本實用新型中半透半反鏡因為其鏡面效應使之能夠迅速吸引被採集者 的注意，並引導被採集者處於適當的位置。感應器件作用是檢測被採集者 的位置，當被採集者處於有效的採集位置時，輸出提示信號，驅動控制電 路，啟動採集進程，可以採用接近開關或者紅外測距器等等器件。主動近 紅外光源產生近紅外光作為成像光源，通過散射板進行散射以獲得面光源 的成像效果，然後利用偏振片進行調製。偏振片分為左右兩片，且調製方 向相互垂直，使得左右虹膜的成像光的振動方向相互垂直，以避免左右成 像光源的交叉幹擾。控制電路驅動主動近紅外光源和採集鏡頭並提供開始 釆集的信號，當驅動電路被打幵時，首先激勵主動近紅外光源使之產生近 紅外光並打開攝像頭，然後輸出開始採集的信號啟動一個採集進程，同時 驅動採集鏡頭的變焦馬達，產生確定範圍和時間段的連續變焦。採集鏡頭 和攝像頭採用現有產品，例如精工SE5018鏡頭和WATEC902H攝像頭，在
採集鏡頭連續變焦的範圍內，攝像頭按照確定的時間間隔並在每個間隔內 採集左、右虹膜圖像各一幅，然後保存在微處理器的圖像緩存中。微處理 器對緩存中的每幅圖像進行瞳孔粗定位處理，計算位於瞳孔中成像光源所
成的像的清晰度，以此為判據分別找出左、右眼虹膜的圖像序列中最清晰 的圖像，然後保存這兩幅圖像並結束採集進程。
由於本實用新型採用的左、右半透半反鏡完全相同且中心在同一水平 線上，同時鏡片在垂直方向的尺寸只比實際虹膜的直徑稍大，被採集者可 以在左右鏡片中同時觀察到自己左右眼的虹膜，當左右鏡片中的虹膜都完 整時，可以使得被釆集者的頭部基本保持水平，所以此時採集的虹膜的旋 轉角度可以被限制在較小的範圍內，而且左右虹膜的旋轉角度大致相同。 由於本實用新型採用偏振片，而且左右偏振片的偏振方向相互垂直，因此 可以避免左右成像光源在虹膜成像時自身的像的交叉幹擾。
由於本實用新型同時採集雙眼的虹膜圖像，因此可以獲得更加豐富的
虹膜圖像紋理信息；而且因為這種採集更加符合人的日常狀態，所以在實 際使用中的多次採集狀態下，使得採集到的虹膜圖像保持更好的穩定性。
本實用新型利用人類雙眼之間的距離和虹膜外徑的穩定性，雙眼聚焦 和定位的平穩性，以及左右眼球和上下眼瞼運動的趨同性，使得採集時雙 眼虹膜和成像平面保持較好的平行，並能讓得到的左、右虹膜圖像具有對 稱性，並且在多次採集中保持穩定。
圖1是本實用新型的結構示意圖2是圖1中採集板的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1和圖2所示，雙眼虹膜的採集裝置中的左右採集通道完全相 同。半透半反鏡9鑲嵌在採集裝置面向被採集者的前面板上，引導被採集 者處於適當的位置。當被採集者處於有效的採集位置時，接近開關1輸出 提示信號，驅動控制電路2，控制電路2觸發近紅外光源5和採集鏡頭 6，並提供開始採集的信號啟動採集進程。近紅外光源5產生近紅外光作
為成像光源，通過散射板7進行散射以獲得面光源的成像效果，然後利用 偏振片8進行調製。偏振片8分為左右兩片，且調製方向相互垂直，使得
左右虹膜的成像光的振動方向相互垂直，以避免左右成像光源的交叉幹
擾。當採集進程啟動後，首先激勵主動近紅外光源5使之產生近紅外光並 打幵攝像頭4，然後輸出開始採集的信號啟動一個採集進程，同時驅動採 集鏡頭6的變焦馬達，產生確定範圍和時間段的連續變焦。攝像頭4在連 續變焦的範圍內，按照確定的時間間隔並在每個間隔內採集左、右虹膜圖 像各一幅，然後保存在微處理器3的圖像緩存中。微處理器3對緩存中的 每幅圖像進行瞳孔粗定位處理，計算位於瞳孔中成像光源所成的像的清晰 度，以此為判據分別找出左、右眼虹膜的圖像序列中最清晰的圖像，然後 保存這兩幅圖像並結束採集進程。
該裝置的使用操作過程當被採集者移動到距離採集裝置外露的採集 端的確定範圍內時，感應器件觸發採集端的紅色指示燈，提示被採集者已 經處於合適的採集距離，被採集者可以通過半透半反鏡9觀察自己的左右 虹膜的像以調整自己的位置，直至半透半反鏡9中左、右虹膜的像都保持 完整，並且在垂直方向上基本充滿了整個半透半反鏡9，此時紅色指示燈 滅，提示被採集者採集進程已經開始，保持自己的位置，直至綠色指示燈 亮，示意被採集者結束採集狀態。當被採集者接近到距離接近開關1正前 方50cm的範圍內時，就會觸發接近開關1;半透半反鏡9的參數是當
光的波長;U70"m時，透射，其餘反射；當紅色指示燈滅的同時，採集進
程開始，控制電路2驅動採集鏡頭6的變焦馬達在兩秒的時間內連續遍歷 鏡頭的整個焦距範圍，採集鏡頭6使用精工SE5018自動光圈、電動變焦 鏡頭，然後攝像頭4每間隔100ms各採集左、右虹膜圖像一幅，即在整個 採集周期內，左右各採集了 20幅圖像存入圖像緩存。本實施例中採用 WATEC902H攝像頭，左、右釆集通道利用相同型號的器件組成兩個完全對 稱和獨立的採集通道。然後微處理器3對左右圖像序列進行相同的處理， 先對每幅圖像進行瞳孔粗定位，然後進行大小和亮度歸一化，並計算光源 所成的位於瞳孔內的像的平均亮度、亮度的均方差和像素點數，在滿足平 均亮度大於180，像素點數大於150時，均方差最小的最為清晰的圖像， 由此從左、右圖像序列中各找出一幅圖像作為該次採集的結果存入存儲 器，採集進程完成。
權利要求1、雙眼虹膜的採集裝置，其特徵在於該裝置包括平行設置的左右採集鏡頭，採集板設置在左右採集鏡頭的正前方；採集板上依次設置有左右半透半反鏡、左右偏振片、左右散射板，並且左右半透半反鏡、左右偏振片、左右散射板與左右採集鏡頭位置對應，其中左右散射板靠近左右採集鏡頭設置；主動近紅外光源設置在左右散射板後方，左右採集鏡頭分別與左右攝像頭連接並連接至微處理器；左右採集鏡頭、左右攝像頭、主動近紅外光源和感應器件分別與控制電路連接；所述的左右偏振片的偏振方向垂直。
2、 如權利要求l所述的雙眼虹膜的採集裝置，其特徵在於左右半透半 反鏡為長方形，設置在左右偏振片和左右散射板的中心位置，其長度35mm 《A《45mm，寬度11mm《B《15咖，左右半透半反鏡的中心距離75mm《H《 85mmQ
專利摘要本實用新型涉及一種雙眼虹膜的採集裝置。目前虹膜識別技術存在難以穩定的獲得理想的虹膜圖像的問題。本實用新型包括平行設置的左右採集鏡頭，採集板設置在左右採集鏡頭的正前方；採集板上依次設置有與左右採集鏡頭位置對應左右半透半反鏡、左右偏振片、左右散射板，左右偏振片的偏振方向垂直，主動近紅外光源設置在左右散射板後方。本實用新型充分利用人的雙眼的生理和物理特性，使得採集時雙眼虹膜和成像平面保持較好的平行，並能讓得到的左、右虹膜圖像具有對稱性，並且在多次採集中保持穩定。
文檔編號G06K9/20GK201005676SQ20072010721
公開日2008年1月16日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者葉學義 申請人:杭州電子科技大學