虹膜成像系统及方法与流程

技术特征：

1.一种虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜成像系统包括：场景相机、虹膜相机、振镜以及控制器和近红外光源，振镜设置在虹膜相机成像光轴方向的前方；控制器控制场景相机、虹膜相机以及振镜之间的联动关系；其中：

场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；

控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；

当振镜处于所述偏转角度处时，控制器控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。

2.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜相机对人眼虹膜进行连续拍摄成像，得到采集的多张虹膜图像；

控制器对采集的多张虹膜图像进行质量评估，识别是否存在满足预设图像质量要求的虹膜图像；

若存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则获取满足预设图像质量要求的虹膜图像，并将该虹膜图像传输至后续图像处理流程；

若不存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则执行如下操作：

场景相机重新进行场景图像采集、控制器执行人脸的检测和定位、估算人眼位置坐标、计算振镜的偏转角度、调整振镜至偏转角度处、控制虹膜相机采集虹膜图像，直至采集到满足预设图像质量要求的虹膜图像。

3.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路之外，以便将所述场景相机的成像视场全部照明；或者，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路中，所述近红外光源的照明角度跟随振镜的偏转而偏转。

4.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜成像系统还包括：人体感应开关；

所述虹膜成像系统处于休眠状态，直至人体感应开关感应到有人体走近并进入虹膜成像系统的视场内时，触发所述虹膜成像系统启动。

5.如权利要求1至4任一项所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述振镜包括：X-Y光学扫描头、电子驱动放大器以及光学反射镜；其中，所述光学反射镜的直径φ的尺寸满足如下数学表达式：

φ≥λ(θL+Dp)；

其中，θ为虹膜相机成像对角视场角，L为虹膜相机光学系统的入瞳与振镜沿光轴方向的距离，Dp为虹膜相机光学系统的入瞳直径，λ为余裕系数。

6.如权利要求1至4任一项所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标，包括：

根据采集的所述场景图像，利用Adaboost分类器的方法进行场景图像中人脸的检测和定位，获取场景图像中的人脸位置中心坐标(xf，yf)和人脸尺寸大小(Hf，Wf)；其中，Hf为人脸在高度方向的尺寸，Wf为人脸在横向方向的尺寸；

按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr；

根据获取的人脸中心位置坐标、人脸尺寸以及人脸分割参数，采用线性分割的方法估算人的双眼位置坐标满足如下数学表达式：

其中，(xeyel，yeyel)为左眼位置坐标；(xeyer，yeyer)为右眼位置坐标。

7.如权利要求6所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr，包括：

根据场景相机拍摄的历史人脸图像，利用Adaboost分类器估计场景图像中的人脸中心坐标和尺寸大小，并且人工估计图像中人眼位置坐标，计算对应的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn；其中，n为计算得到的第n个人脸分割参数；

对n个不同的人重复上述过程，将计算获得的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn的平均值作为分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr最终的取值。

8.如权利要求6所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述控制器根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度，包括：

设场景图像中人眼位置坐标为(x，y)，振镜的X反射镜与Y反射镜的偏转角度分别为(θx，θy)，则满足如下数学表达式：

其中，A、B、C、D、E、F为计算系数；

所述A、B、C、D、E、F计算系数的获取，包括：

从同一场景图像中采集已知图像坐标的12个不同目标点，其图像坐标分别为：(xi，yi)，i＝1，2，3…12；

调整振镜的角度，使虹膜相机的视场中心分别对准12个目标点：ti(i＝1，2，3…12)，并分别记录此时对应的振镜角度(θxi，θyi)(i＝1，2，3…12)，得到12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值；

利用获取的12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值，通过求解线性方程组的方法，求解所述计算系数A、B、C、D、E、F。

9.一种虹膜成像方法，所述虹膜成像方法适用于权利要求1至8任一项所述的虹膜成像系统；其特征在于，所述虹膜成像方法包括：

场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；

控制器对所述场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；

当振镜处于所述偏转角度处时，控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。

10.如权利要求9所述的虹膜成像方法，其特征在于，所述控制器对所述场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标，包括：

根据采集的所述场景图像，利用Adaboost分类器的方法进行场景图像中人脸的检测和定位，获取场景图像中的人脸位置中心坐标(xf，yf)和人脸尺寸大小(Hf，Wf)；其中，Hf为人脸在高度方向的尺寸，Wf为人脸在横向方向的尺寸；

按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr；

根据获取的人脸中心位置坐标、人脸尺寸以及人脸分割参数，采用线性分割的方法估算人的双眼位置坐标满足如下数学表达式：

其中，(xeyel，yeyel)为左眼位置坐标；(xeyer，yeyer)为右眼位置坐标。

11.如权利要求10所述的虹膜成像方法，其特征在于，所述按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr，包括：

根据场景相机拍摄的历史人脸图像，利用Adaboost分类器估计场景图像中的人脸中心坐标和尺寸大小，并且人工估计图像中人眼位置坐标，计算对应的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn；其中，n为计算得到的第n个人脸分割参数；

对n个不同的人重复上述过程，将计算获得的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn的平均值作为分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr最终的取值。

12.如权利要求9至11任一项所述的虹膜成像方法，其特征在于，所述控制器根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度，包括：

根据采集的所述场景图像，获取计算系数A、B、C、D、E、F；

设场景图像中人眼位置坐标为(x，y)，振镜的X反射镜与Y反射镜的偏转角度分别为(θx，θy)，则满足如下数学表达式：

13.如权利要求12所述的虹膜成像方法，其特征在于，所述根据采集的所述场景图像，获取计算系数A、B、C、D、E、F，包括：

从同一场景图像中采集已知图像坐标的12个不同目标点，其图像坐标分别为：(xi，yi)，i＝1，2，3…12；

调整振镜的角度，使虹膜相机的视场中心分别对准12个目标点ti(i＝1，2，3…12)，并分别记录此时对应的振镜角度(θxi，θyi)(i＝1，2，3…12)，得到12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值；

利用获取的12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值，通过求解线性方程组的方法，求解所述计算系数A、B、C、D、E、F。