专利名称：用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置及其控制方法。
背景技术：
申请号为200610087604. X的《面部/虹膜组合光学成像的装置及方法》是申请人 早期申请的专利。在实际使用过程中，发现其还存在着以下不足之处虹膜图像成像装置光 学系统与电机机械控制系统的复杂性，制造工艺要求和成本都很高，降低了实际大规模应 用时的可靠性，装置体积也过大。另一重要问题是获取高质量的虹膜纹理图像所需要的时 间，特别在实际大规模应用时由于用户使用时间短和不能保持超过1秒以上时间的相对静 止，因此有部分用户(特别是初次使用)不能被一次快速完成，获取高质量的虹膜纹理图像 存在反复操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装 置及其控制方法，本发明主要改进用于虹膜识别的虹膜图像成像装置光学系统与电机机械 控制系统的复杂性，可靠性，降低制造成本，减小装置体积；另一重要改进问题是获取高质 量的虹膜纹理图像所需要的时间，特别在实际大规模应用时由于用户使用时间短和不能保 持长时间相对静止，因此获取高质量的虹膜纹理图像所需要时间要保证在0. 1秒(100ms) 内快速完成。 为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像 装置及其控制方法，它包括以下技术特征与内容 —种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括由自动聚焦成像光路系统 (AFoptical imaging system)，照明系统，距离测量系统及控制系统组成；
自动聚焦成像光路系统由 中心波长750-850nm的光学带通滤光片(Bandpass Filter),
液态光学透镜(Liquid Lens)， 固定焦足巨光学成亍象透f竟(Fixed Focal Length imaging lens)， 百万像素级分辨率的CMOS图像传感器(Mega Pixels CMOS image sensor)组成， 且各中心依次排列在主光学轴上，并集成在密封的模组结构内； 照明系统由 至少两组中心波长750-850nm的LED光源组成，并对称设置在主光学轴的两侧，分 别组合成像左右虹膜，形成至少四种组合照明成像角度。 距离测量系统由红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器组成； 控制系统由 驱动板和图像处理主板组成， 驱动板连接自动聚焦成像光路系统，照明系统及距离测量系统用于执行驱动，
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图像处理主板连接驱动板用于实现自动聚焦过程控制。
自动聚焦虹膜图像成像装置 自动聚焦成像光路系统具有在物平面，最小单位像素空间分辨率为20pixel/mm， 最小光学空间分辨率在调制传递函数(MTF)等于60%的调制度即对比度时为101p/mm，光 学畸变小于O. 1%。
自动聚焦虹膜图像成像装置 百万像素级分辨率CMOS图像传感器至少为5百万像素级分辨率，用于获取包括 双眼的在内的整个面部细节分辨率图像，曝光时间小于1/300秒，即图像帧积分时间小于 3. 33ms毫秒。 本发明的用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，自动聚焦成像光路系统中
的液态光学透镜和百万像素级分辨率的CMOS图像传感器分别与驱动板相连；照明系统中
的LED光源与驱动板相连；距离测量系统中的红外线距离测量传感器或超声波距离测量
传感器与驱动板相连。在本发明中，图像处理主板本身不与自动聚焦成像光路系统的任何
具体部件相连，它是通过连接驱动板以实现间接对自动聚焦成像光路系统中的液态光学透
镜、百万像素级分辨率的CMOS图像传感器部件的自动聚焦过程控制。 控制系统采用的自动聚焦过程控制方法，包括以下步骤 (1).距离测量系统检测当前用户与装置的物距及运动速度信息； (2).检测该物距和运动速度是否在预定的范围内，如果是执行下一步骤，如果否
执行上一步骤； (3).启动照明系统； (4).设置CMOS图像传感器低分辨率的预览模式；
(5).对自动聚焦成像光路系统执行自动聚焦搜索； 定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF，物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围 中心，在聚焦位置局部搜索范围内，指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/ 驱动电压关系值，输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置，以低分辨率搜索步长 采样各聚焦位置图像，计算各图像焦点质量评估值，获得各图像中焦点质量评估值最大值 所对应的聚焦位置为中心，再次以该聚焦位置为新的局部聚焦位置搜索范围，以高分辨率 搜索步长采样，循环上述步骤，终止于搜索采样步长为D0F，完成自动聚焦，聚焦位置位于焦 点位置； (6).设置CMOS图像传感器全分辨率的输出模式；
(7).获得高质量的虹膜纹理图像进行虹膜识别处理。
所述自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是
自动聚焦成像光路系统的景深DOF定义
DOF " 4/ (1. 22* A ) *UPS2/MAG2 其中UPS为CMOS图像传感器的单位像素尺寸，A为自动聚焦成像光路系统的中 心波长，MAG为自动聚焦成像光路系统的光学放大倍率。
所述自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是
简化的自动聚焦搜索方法，包括以下步骤
(1)定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF ;
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定义物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心PositionCenter ; 定义聚焦位置局部搜索范围[PositionCenter-4*D0F， PositionCenter+4*D0F]; 定义搜索采样步长为高分辨率DOF (分辨率±D0F/2); (2)在局部搜索范围内[PositionCenter-4*D0F， PositionCenter+4*D0F]，按采 样步长D0F，确定9个聚焦位置； (3)在指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值， 输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置； (4)分别获得9个聚焦位置的图像，计算各图像焦点质量评估值，选取图像焦点质 量评估值的最大值对应的聚焦位置(分辨率±D0F/2)为焦点位置，完成自动聚焦。
总结上述描述，本发明的用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置具有无电机 机械活动部件，控制简单，可靠性高，制造成本低，装置体积小，同时保证在0. 1秒速度内快 速获取高质量的虹膜纹理图像。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
图1为本发明具体实施例1成像装置的具体部件组成构造图；
图2为本发明具体实施例1成像装置的自动聚焦过程控制流程图；
图3为本发明具体实施例1成像装置的自动聚焦方法流程图；
图4为本发明具体实施例1成像装置的自动聚焦方法的简化流程图。
具体实施例方式
实施例1、图1描述了具体实施例1的自动聚焦虹膜图像成像装置100的具体部件 组成构造图，它包括以下部件组成 控制系统l，照明系统2，图像处理主板3，主处理器4，内存5，存储器6，驱动板接 口 7，驱动板8，自动聚焦成像光路系统9，百万像素级分辨率的CMOS图像传感器10，固定焦 距光学成像透镜ll，液态光学透镜12，光学带通滤光片13，距离测量系统14，光电指示器 15，语音提示器16，连接线17，红外透射光学塑料18L/18R，左眼19L，左眼虚像19L'，右眼 19R，右眼虚像19R'，左侧LED光源20，右侧LED光源21，左侧LED光源与左眼照明成像角 度20L，左侧LED光源与右眼照明成像角度20R，右侧LED光源与左眼照明成像角度21L，右 侧LED光源与右眼照明成像角度21R，液态光学透镜电压正极引线22L，液态光学透镜电压 负极引线22R，主光学轴23。 上述自动聚焦成像光路系统9由中心波长750-850nm的光学带通滤光片13，液态 光学透镜12，固定焦距光学成像透镜11，百万像素级分辨率的CMOS图像传感器10组成，并 且各中心依次排列在主光学轴23上。自动聚焦成像光路系统9集成在密封的模组结构内。
上述照明系统2由中心波长750-850nm的左侧LED光源20和右侧LED光源21组 成，并对称设置在主光学轴23的两侧，分别组合成像左右眼虹膜19L19R，形成至少四种组 合照明成像角度20L20R21L21R。 上述距离测量系统14由红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器组成。
上述控制系统1由驱动板8和图像处理主板3组成。
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上述图像处理主板3由主处理器4，内存5，存储器6，驱动板接口 7组成。内存5， 存储器6，驱动板接口 7分别与主处理器4相连。 驱动板8用于执行自动聚焦成像光路系统9，照明系统2，距离测量系统14的驱 动，图像处理主板3通过连接线17连接驱动板8到驱动板接口 7实现自动聚焦过程控制。
上述照明系统2采用的中心波长750-850nm的左侧LED光源20和右侧LED光 源21，用于分别照明左眼19L和右眼19R的眼睛虹膜，相匹配的750-850nm光学带通滤光 片13反射外部环境的可见光用于左眼虚像19L'和右眼虚像19R'的视觉反馈定位，透射 750-850nm近红外光用于液态光学透镜12和固定焦距光学成像透镜11的组合光学聚焦，最 后物理成像在CMOS图像传感器10。 更进一步，上述光学带通滤光片13前表面可附加安装光学级PC或PMMA透光板， 具有保护光学带通滤光片13，提高在各种应用环境下的性能稳定性和使用寿命。
上述自动聚焦成像光路系统9具有在物平面，单位像素空间分辨率(pixel resolution)大于20pixel/mm，光学空间分辨率(optical resolution)在调制传递函数 (MTF)等于60%的调制度即对比度时大于101p/mm，光学畸变小于0. 1%，使虹膜图像质量 标准高于IS0/IEC19794-6 :2005的规定。 自动聚焦成像光路系统9集成在密封的模组结构内，以提高在各种应用环境下的 稳定性和使用寿命，同时密封的模组化结构有利于批量制造时误差控制和提高精确度。
为保证获得使虹膜图像质量标准高于IS0/IEC 19794-6 :2005的规定，百万像素 级分辨率的CMOS图像传感器10至少为5百万像素级分辨率，用于获取包括双眼的在内的 整个面部细节分辨率图像，为进一步提高成像质量，减少运动模糊，设置CMOS图像传感器 10的曝光时间< 1/300秒，即图像帧积分时间小于3. 33ms毫秒。上述百万像素级分辨率的 CMOS图像传感器10可选用如Micron (Aptina)的MT9P031I12STM单色类型，具有2592*1944 像素，2. 2um单位像素尺寸。 液态光学透镜12由水和油两种液态介质构成，并通过驱动板8的液态光学透镜电 压正极引线22L和液态光学透镜电压负极引线22R施加于介质上的电压的电荷张力使两种 液态介质的界面形变，获得不同的光学屈光度，实现聚焦位置调节。 液态光学透镜12和固定焦距光学成像透镜11组合形成用于成像虹膜纹理图像的 自动聚焦成像关键光学部件，与传统的步进电机，音圈电机和超声波电机驱动的镜头相比 具有无活动部件，高可靠性，使用寿命长，重复性好，精确度高，无噪音，快速反应时间，光学 质量高，成本低。上述液态光学透镜12可选用如VARI0PTIC的ARCTIC 314类型。
上述主处理器4可选为如TI TMS320DM6446/67或TMS320DM64X系列处理器，内存 5为DDR2内存，存储器6为N0R/NAND flash闪存，存储器6存储用于自动聚焦的液态光学 透镜12的驱动电压与聚焦位置的关系值快速查找表(Lookup-Table)，根据指定的聚焦位 置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值。 由于用户在使用成像装置时存在相对于主光学轴23来说不同的眼睛位置倾斜角 度，不同的成像角度会影响到成像的虹膜图像质量，另外特别是在用户带眼镜使用的情况 下，虹膜图像质量会受到强烈的镜面反射干扰。为了改进虹膜成像质量，本发明采用至少两 组LED光源，并对称设置在主光学轴的两侧，分别组合成像左右眼虹膜，形成至少四种组合 照明成像角度，保证左右眼虹膜都能获取高质量的纹理图像。
上述图1中来自左侧LED光源20，分别照明左眼19L和右眼19R，分别获得左侧
LED光源与左眼照明成像角度20L，左侧LED光源与右眼照明成像角度20R。 上述图1中来自右侧LED光源21，分别照明左眼19L和右眼19R，分别获得右侧
LED光源与左眼照明成像角度21L，右侧LED光源与右眼照明成像角度21R。 尽管本具体实施例以左右两侧LED光源为例，但相对于主光学轴23来说其它不同
数量不同几何位置的照明光源与左右眼睛虹膜分别组合形成照明成像角度应被等同理解。
红外透射光学塑料18L/18R由PC或PMMA树脂原料混合能吸收可见光高透射700nm以上红
外光的色料组成，中心波长750-850nm的左侧LED光源20和右侧LED光源21能高透射，而
视觉上呈现黑色，因此保证用户看不到装置内部结构而达到视觉上美观效果。 光电指示器15用于指示装置当前状态，如至少指示用户所处位置的距离是否合
适，虹膜识别成功或失败，语音提示器16也能进一步改进用户和装置的人机接口，如语音
指示用户应该靠近或离远，睁大眼睛等。 图像处理主板3也可由USB接口连接计算机等效替代，自动聚焦和虹膜识别计算 由计算机实现。 上述内容详细描述本发明具体实施例1构成自动聚焦虹膜图像成像装置的各部 件功能，作用和特征。 以下详细描述本发明具体实施例1虹膜图像成像装置的控制系统1采用的自动聚 焦过程控制方法，该控制方法实现获取高质量的虹膜纹理图像。如图2所示为本发明具体 实施例1成像装置的自动聚焦过程控制流程图。
控制系统1的自动聚焦过程控制方法包括以下步骤 1).图像处理主板3通过驱动板8获取由距离测量系统14检测到的当前用户与装 置的物距及运动速度信息。 2).图像处理主板3检测该物距和运动速度是否在预定的范围内，如果是执行下 一步骤，如果否执行上一步骤，并通过语音指示器16和/或光电指示器15指示用户。
3).图像处理主板3通过驱动板8启动照明系统2。 4).图像处理主板3通过驱动板8设置百万像素级的CMOS图像传感器10低分辨 率的预览模式； 低分辨率的预览模式使图像帧采集速度> 30fps (帧每秒)，典型的如60fps，以更 大程度上提高自动聚焦速度。 5).图像处理主板3通过驱动板8对自动聚焦成像光路系统9执行自动聚焦。
6).图像处理主板3通过驱动板8设置百万像素级CMOS图像传感器10全分辨率 的输出模式。 7).获得高质量的虹膜纹理图像用于图像处理主板3进行虹膜识别处理。
在实际应用中，由距离测量系统14检测到的当前用户与装置的物距信息常受到 噪声干扰，如头发或鼻翼，修饰物等，故不能被用于执行精确的开环反馈控制的自动聚焦。
传统闭环反馈控制的自动聚焦方法，其被设计用于远景和相应的小光学放大倍率 的场景应用，尽管采用模糊到精确的迭代搜索方法使自动聚焦速度提高，但受限于闭环反 馈控制的振荡( 一般5次以上)，每帧图像采集时间和处理时间，液态光学透镜本身建立时 间(settling time)等限制，在理想环境下(合适的光强，物体静止)自动聚焦时间一般地说在1秒左右。更进一步的，特别是在获取高质量的虹膜纹理图像的应用环境下，需求很大 的光学放大倍率(如0. 044-0. 104倍)和近摄距成像(如25-50CM)，用户轻微的运动都能 使该自动聚焦过程受到干扰影响。 需改进问题是减少获取高质量的虹膜纹理图像所需要的时间，特别在实际大规模 应用时由于用户使用时间短和不能保持长时间相对静止，因此获取高质量的虹膜纹理图像 所需要时间要保证在0. 1秒(100ms)内快速完成。 本发明的自动聚焦方法利用特别设计定义的自动聚焦成像光路系统9的景深 (d印th of field)控制来实现聚焦位置搜索准确的定位焦点位置，在预定的自动聚焦成像 光路系统9的景深范围内都能保证获取高质量的虹膜纹理图像成像。
自动聚焦成像光路系统9的景深存在以下近似的几何关系
DOF " 2*F#*C0C*(1+MAG)/MAG2
其中 F#为自动聚焦成像光路系统的等效光圈； COC为自动聚焦成像光路系统的最大容许模糊圆(maximum permissible circle ofconfusiorO ; MAG为自动聚焦成像光路系统的光学放大倍率。 更进一步的，本发明特别设计定义自动聚焦成像光路系统9的最小光学分辨率为
CMOS图像传感器的单位像素尺寸UPS (unit pixel size)，最大容许模糊圆C0C为图像传感
器的单位像素尺寸的2倍 C0C = 2*UPS F# = UPS/(1. 22* A *(1+MAG)) 最后自动聚焦成像光路系统(9)的景深存在以下简化近似的几何关系
DOF " 4/ (1. 22* A ) *UPS2/MAG2 举例说明，本发明具体实施例1自动聚焦成像光路系统9，在光学放大倍率 =0.044， CMOS图像传感器的单位像素尺寸UPS = 2.2um，中心波长A = 800nm时， DOF " lOmrn。 根据本发明特别设计定义的自动聚焦成像光路系统的光学景深范围，当聚焦位置 搜索分辨率为±D0F/2时聚焦位置准确地定位焦点位置，即光学景深范围内。
本发明的具体实施例1自动聚焦方法，如图3为本发明具体实施例1成像装置的 自动聚焦方法流程图，该方法描述具体为 定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF，物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围 中心，在聚焦位置局部搜索范围内，指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/ 驱动电压关系值，输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置，以低分辨率搜索步长 采样各聚焦位置图像，计算各图像焦点质量评估值，获得各图像中焦点质量评估值最大值 所对应的聚焦位置为中心，再次以该聚焦位置为新的局部聚焦位置搜索范围，以高分辨率 搜索步长采样，循环上述步骤，终止于搜索采样步长为D0F，完成自动聚焦，聚焦位置位于焦 点位置。 (1)定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF ; 定义物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心PositionCenter ;
定义搜索采样步长为N*D0F(分辨率±N*D0F/2); 定义聚焦位置局部搜索范围[PositionCenter-S*N*DOF， PositionCenter+S承N承DOF]; (2)在局部搜索范围内[PositionCenter-S*N*DOF， PositionCenter+S*N*DOF]， 按采样步长，DOF，确定(2S+1)个聚焦位置； (3)在指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值， 输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置； (4)分别获得(2S+1)个聚焦位置的图像，计算各图像焦点质量评估值，选取图像 焦点质量评估值的最大值； (5)重定义图像焦点质量评估值的最大值对应的聚焦位置为新局部搜索范围中心 PositionCenter j 重定义N = N/2， S = S/2 ; (6)循环步骤(2-5)，终止条件为搜索采样步长等于D0F(分辨率±D0F/2);
(7)图像焦点质量评估值的最大值对应的聚焦位置为焦点位置，完成自动聚焦。
更进一步的，上述自动聚焦方法的优点是搜索步骤能控制在2-3个循环以内，聚 焦位置搜索次数10次以内，保证实现聚焦位置准确的定位成像光路系统的焦点位置。本发 明的具体实施例1可选取N = 2， S = 2，搜索步骤能控制在2个循环，聚焦位置搜索次数8 次。 根据具体实施例1自动聚焦方法，作为一种简单的变换，实现更有效快速的一次 性自动聚焦搜索，无需反复循环搜索。如图4为本发明具体实施例l成像装置的自动聚焦 方法的简化流程图，详细的举例说明，包括以下步骤
(1)定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF ; 定义物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心PositionCenter ; 定义聚焦位置局部搜索范围[PositionCenter-4*D0F， PositionCenter+4*D0F]; 定义搜索采样步长为高分辨率D0F(分辨率±D0F/2); (2)在局部搜索范围内[PositionCenter-4*D0F， PositionCenter+4*D0F]，按采 样步长D0F，确定9个聚焦位置； (3)在指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值， 输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置； (4)分别获得9个聚焦位置的图像，计算各图像焦点质量评估值，选取图像焦点质 量评估值的最大值对应的聚焦位置(分辨率±D0F/2)为焦点位置，完成自动聚焦。
上述简化的自动聚焦方法，搜索步骤能控制在1个循环，聚焦位置搜索次数9次， 保证实现聚焦位置准确的定位成像光路系统的焦点位置。 本发明的方法本质性的利用了物距信息和特别设计定义的自动聚焦成像光路系 统的景深组合控制来实现聚焦位置搜索准确的定位焦点位置，具有综合开环反馈控制和闭 环反馈控制的自动聚焦方法的优点。 本发明的自动聚焦方法具有聚焦位置准确地焦点位置定位，分辨率为士D0F/2，保 证焦点位置位于自动聚焦成像光路系统定义的光学景深范围内，具有光学原理上的高可靠 性，高稳定性，高精确度的特征。同时完成自动聚焦所需的搜索步骤能控制在2-3个循环以
10内，聚焦位置搜索次数10次以内，搜索性能被最优化，使自动聚焦速度达到最大化，能保证在0. 1秒(100ms)内快速完成获取高质量的虹膜纹理图像。 本发明描述的具体实施例内容和技术特征，可以在相同或等同理解的范围内相互组合，修改及增减等操作以进行具体实施例实施，如采用光路等价变换，步骤等价替换，光学参数等价变化，光学元件等价替代，具体结构等价更改，或安装位置等价变形等。
权利要求
一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括自动聚焦成像光路系统、照明系统、距离测量系统及控制系统，其特征是自动聚焦成像光路系统包括中心波长750-850nm的光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和百万像素级分辨率的CMOS图像传感器；所述光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和CMOS图像传感器的中心依次排列在主光学轴上，并集成在密封的模组结构内；照明系统包括至少两组中心波长750-850nm的LED光源，所述LED光源对称设置在主光学轴的两侧，分别组合成像左右虹膜，形成至少四种组合照明成像角度；距离测量系统包括红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器；控制系统包括相互连接的驱动板和图像处理主板，驱动板连接自动聚焦成像光路系统，照明系统及距离测量系统用于执行驱动，图像处理主板连接驱动板用于实现自动聚焦过程控制。
2. 根据权利要求1所述用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是自动 聚焦成像光路系统中的液态光学透镜和百万像素级分辨率的CMOS图像传感器分别与驱动 板相连；照明系统中的LED光源与驱动板相连；距离测量系统中的红外线距离测量传感器 或超声波距离测量传感器与驱动板相连。
3. 根据权利要求1或2所述用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是 自动聚焦成像光路系统具有在物平面，最小单位像素空间分辨率为20pixel/mm，最小光学空间分辨率在调制传递函数(MTF)等于60%的调制度，即对比度时为101p/mm，光学畸 变小于O. 1%。
4. 根据权利要求3所述用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是百万 像素级分辨率的CMOS图像传感器至少为5百万像素级分辨率，用于获取包括双眼在内的整 个面部细节分辨率图像，曝光时间小于1/300秒，即图像帧积分时间小于3. 33ms毫秒。
5. 利用权利要求1 4中任意一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置所进行 的控制方法，其特征是自动聚焦过程控制方法包括以下步骤(1) 、距离测量系统检测当前用户与装置的物距及运动速度信息；(2) 、检测该物距和运动速度是否在预定的范围内，如果结论为是，则执行步骤(3);如 果结论为否，则返回步骤(1);(3) 、启动照明系统；(4) 、设置CMOS图像传感器低分辨率的预览模式；(5) 、对自动聚焦成像光路系统执行自动聚焦搜索；定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF，物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心， 在聚焦位置局部搜索范围内，指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动 电压关系值，输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置，以低分辨率搜索步长采样 各聚焦位置图像，计算各图像焦点质量评估值，获得各图像中焦点质量评估值最大值所对 应的聚焦位置为中心；再次以该聚焦位置为新的局部聚焦位置搜索范围，以高分辨率搜索 步长采样，循环上述步骤，终止于搜索采样步长为D0F，完成自动聚焦，聚焦位置位于焦点位 置；(6) 、设置CMOS图像传感器全分辨率的输出模式；(7)、获得高质量的虹膜纹理图像进行虹膜识别处理。
6. 根据权利要求5所述的控制方法，其特征是 自动聚焦成像光路系统的景深D0F定义D0F " 4/ (1. 22* A ) *UPS2/MAG2式中UPS为CM0S图像传感器的单位像素尺寸，A为自动聚焦成像光路系统的中心波 长，MAG为自动聚焦成像光路系统的光学放大倍率。
7. 根据权利要求6所述的控制方法，其特征是简化的自动聚焦搜索方法，包括以下步骤(1) 、定义自动聚焦成像光路系统的景深D0F ;定义物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心PositionCenter ; 定义聚焦位置局部搜索范围[PositionCenter-4*D0 F， PositionCenter+4*D0F]; 定义搜索采样步长为高分辨率DOF(分辨率±D0F/2);(2) 、在局部搜索范围内[PositionCenter-4*D0F， PositionCenter+4*D0F]，按采样步 长D0F，确定9个聚焦位置；(3) 、在指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值，输出 电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置；(4) 、分别获得9个聚焦位置的图像，计算各图像焦点质量评估值，选取图像焦点质量 评估值的最大值对应的聚焦位置(分辨率±D0F/2)为焦点位置，完成自动聚焦。
全文摘要
本发明公开了一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括自动聚焦成像光路系统、照明系统、距离测量系统及控制系统；自动聚焦成像光路系统包括中心波长750-850nm的光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和百万像素级分辨率的CMOS图像传感器；照明系统包括至少两组中心波长750-850nm的LED光源；距离测量系统包括红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器；控制系统包括相互连接的驱动板和图像处理主板。本发明还同时公开了一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置所进行的控制方法。本发明可在0.1秒速度内快速获取高质量的虹膜纹理图像。
文档编号G02B7/36GK101770573SQ20101003977
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者金城 申请人:沈洪泉