三维身份证及其制备方法

专利名称：三维身份证及其制备方法
技术领域：
本发明涉及身份证，特别是ー种三维身份证及其制备方法，该身份证具有三维照片和内部存储的三维照片信息。
背景技术：
身份证是目前广泛使用标识人们身份的ー种证件。目前身份证上的照片是ニ维平面照片，没有立体感，不仅缺乏生动感和趣味性，而且使用时，仅凭肉眼观察，有可能在伪装等条件下，无法正确识别。目前的ニ維人脸识别技术通常是根据五官以及他们之间的距离等平面信息进行判断的，但当人脸与摄像机的角度变化时，五官之间的距离随之改变，就有可能产生误判。因此，发展新一代三维身份证技木，具有重要意义。 三维身份证能显示三维立体信息，使之更难被伪造，不仅如此，人脸的三维立体信息被精确记录下来，特别是人脸的三维轮廓信息以数字化形式精确记录下来。使用时，不仅可以看到三维立体照片，而且人脸的三维轮廓信息也同时用于计算机自动识别，这使得三维身份证更加难以伪造。目前已经有多种三维立体记录与显示技术，不仅可以看到三维立体人脸照片，而且也有多种人脸的三维轮廓数字获取和显示技木，但这些技术并没有应用于三维身份证技术中。

发明内容
本发明的目的在于提供一种三维身份证及其制备方法，该身份证具有三维照片和内部存储的三维照片的立体信息，不仅利用人的一双眼睛即可看到使用人或称身份人的头部的三维立体照片，而且人脸的三维轮廓信息也可通过计算机自动识别，这使得三维身份证更加难以伪造。本发明的技术解决方案如下一种三维身份证，包括一个人头的照片和身份人的姓名、性别、民族、出生日期、住址、公民身份号码、签发机关和有效期限，其特征在于所述的照片是三维的，在该照片上覆盖ー层微透镜阵列或其他微光学器件，在该身份证的电子芯片内还存储有包含人脸的三维立体轮廓的多项数字信息。所述的多项数字信息包括两部分一部分是人脸的三维立体轮廓及有关公民身份之类的由国家公安部门制定的不可修改的数字信息，另一部分是其他授权部门或机构增加或修改的血型、交通卡、银行卡、社会保障卡和医疗卡的数字信息。所述的照片是三维立体显示的彩色图像。所述的三维身份证的制备方法，包括三维照片、电子芯片数字信息存储和身份证组合安装，其特征在于所述的三维照片的制备方法是采用摄像装置通过光学三维物体摄像和合成技术从身份证本人的人脸获得的三维数据。
所述的三维身份证的制备方法，其特点在于所述的三维照片的制备方法包括下列步骤①建立摄像装置包括照明光源、左摄像装置、右摄像装置和计算机，所述的左摄像装置由左眼光路成像透镜和左眼光路图像探測器件构成的，右摄像装置由右眼光路成像透镜和右眼光路图像探測器件构成，所述的左眼光路图像探測器件和右眼光路图像探測器件的输出端与计算机的输入端相连，所述的左摄像装置和右摄像装置与所述的人脸对称设置，所述的左摄像装置和右摄像装置之间的夹角为5° 180° ；②启动照明光源，所述的左眼光路图像探測器件和右眼光路图像探測器件同时记录人脸图像，并输入计算机；③计算机对人脸图像进行三维人脸的重建。所述的照明光源由依次的光源、结构光编码器和投影透镜构成。
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所述的结构光编码器为光柵、棋盘网格或灰度渐变的其他结构。本发明的技术效果如下本发明三维身份证件包括两个方面的内容第一是三维身份照片，也就是身份证件上的照片是三维立体的，可以看到一个三维立体的人脸图像；第二身份证件内的电子信息记录人脸的三维立体数据，这个人脸的三维立体数据是在拍摄身份照片时，记录并加载到身份证件的电子芯片中的；使用时，探测摄像头会获得使用者的三维人脸信息，判断是否是原始身份证件的本人。三维身份证件是下一代的身份显示与识别技术，例如，三维身份证将广泛地应用于公民身份认证，各类三维身份证件在海关、机场安检、保安、银行密码、计算机保密登录及员エ身份认证等多种场合都有必要使用。


图I是本发明三维身份证示意图。图2是三维身份证上人脸三维显示过程。左、右眼图像分别由左、右角度摄像机拍摄得到，交替组合后构成左右眼合成图像，记录在三维身份证上。三维身份证的表面上有一层微透镜阵列或者其它微光学器件，它能够将左右眼图像分别投射到观察者的左右眼部位，从而产生人脸的三维视觉效果。I :左眼图像；2 :右眼图像；3 :左右眼合成图像；4 :微透镜光学器件；5 :左眼；6 :右眼；7 :观察者。图3左、右眼两个图像组合成ー张立体图像的ー种排列方式。1-1、1-2、1_N分别为左眼图像第一列、第二列及第N列；2-l、2-3、2-N分别为右眼图像的第一列、第二列及第N列；3-l，3-2，3-2N分别为左右眼合成图像的第一列、第二列及第2N列。图4人脸三维轮廓信息获取与识别技木。8为光源；9为结构器件；10为照明透镜；11为左眼成像光路，12为左眼光路成像透镜；13为左眼光路图像探測器件；21为右眼成像光路；22为右眼光路成像透镜；23为右眼光路图像探測器件；30为计算机。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进ー步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请參阅图1，图I是本发明三维身份证示意图。由图可见，本发明三维身份证包括一个人头的照片和身份人的姓名、性别、民族、出生日期、住址、公民身份号码、签发机关和有效期限，其特点在于所述的照片是三维的，在该身份证内电子芯片内还存储有包含人脸的三维轮廓的多项数字信息。可以直接看到三维的立体照片；而且其存储在身份证内电子芯片中，这部分信息是由摄像机通过光学三维物体測量技术，从身份证本人的人脸获得三维数据。使用时，仍然由摄像机获得使用者的人脸三维轮廓信息，并和身份证内的三維信息进行比对，也就是三维识别可以由计算机自动辅助完成，也可以人工判断。综合来说，本发明三维身份证既包含了可以直接观察到三维身份照片技术，又包括了计算机自动识别的三維人脸轮廓数据。下面分别介绍这两个単元实现技木。首先介绍三维立体照片技木，已经有多种立体照片技术，其核心都是分别记录人左右眼同时看到的图像，这左右眼图像组合为三维身份证照片。通过微光学技术，使得左右眼图像分别进入人的左右眼，就可以通过人眼的视差效应，在人脑中自动合成出一幅三维立体照片。例如，一种比较简单的三维照片技术，就是采用微透镜阵列技术。其原理就是左右眼图像分割交叉组合成一幅组合图像，在这幅组合图像的上面覆盖ー层微透镜阵列膜，通过这层微透镜膜使得相应的左右眼图像分别投往人的左右眼，从而通过人脑自动合成出一幅三维立体照片，如图2所示。多幅左右眼视差图像可以由多个摄像头并行放置对身份证的本人同时拍照而获得。当然，也可以由ー个摄像头在不同位置扫描拍摄不同图像而得到。不论采用何种三维立体显示技术，均可以用于三维身份照片的记录和显示。下面讨论人脸的三维轮廓信息获取技木。目前已经有多种人脸轮廓信息获取方法。最广泛使用的就是结构光照明的三维立体信息获取技木。这里的结构光可以是光柵，也可以是棋盘结构，或者其它形式。这种技术包括ー个照明光路和一个获得信息采集的光路。照明光路通过ー个照明光源照射一个掩膜或者空间光调制器，如数字微转镜或液晶空间光调制器等。通过光学照明系统，掩膜板或空间光调制器上的图案投影到人脸上。另ー个信息采集光路将结构光照明下的人脸三维编码信息，通过摄像机等图像感知器捕获到计算机系统中。对编码的结构光进行傅里叶变换滤波等技术，就可以得到人脸的三维数值信息。采用其它形式的三维立体信息获取技术，也是完全可以的，包括采用达曼光栅的照明系统，或采用结构光投影的多个摄像机的三维图形获取技术等。例如，采用在先技木“物体三维轮廓測量装置及測量方法”(专利号200810204749. 2)，利用达曼光栅的照明系统可以获得人脸的ニ维轮廓信息。图2是三维身份证上人脸三维显示过程。图中I :左眼图像；2 :右眼图像；3 :左右眼合成图像；4 :微透镜光学器件；5 :左眼；6 :右眼；7 :观察者。左、右眼图像分别由左、右角度摄像机拍摄得到，交替组合后构成左右眼合成图像，记录在三维身份证上。三维身份证的表面上有一层微透镜阵列或者其它微光学器件，它能够将左右眼图像分别投射到观察者的左右眼部位，从而产生人脸的三维视觉效果。图3是左、右眼两个图像组合成ー张立体图像的ー种排列方式。图中1-1、1_2、I-N分别为左眼图像第一列、第二列及第N列；2-l、2-3、2-N分别为右眼图像的第一列、第二列及第N列；3-1，3-2，3-2N分别为左右眼合成图像的第一列、第二列及第2N列。
图4是人脸三维轮廓信息获取与识别技木。8为光源；9为结构器件；10为照明透镜；11为左眼成像光路，12为左眼光路成像透镜；13为左眼光路图像探測器件；21为右眼成像光路；22为右眼光路成像透镜；23为右眼光路图像探測器件；30为计算机。所述的三维身份证的制备方法，包括三维照片、电子芯片数字信息存储和身份证组合安装，所述的三维照片的制备方法是采用摄像装置通过光学三维物体摄像和合成技术从身份证本人的人脸获得的三维数据。所述的三维照片的制备方法包括下列步骤①建立摄像装置包括照明光源、左摄像装置、右摄像装置和计算机30，所述的左摄像装置由左眼光路成像透镜12和左眼光路图像探測器件13构成的，右摄像装置由右眼光路成像透镜22和右眼光路图像探測器件23构成，所述的左眼光路图像探測器件13和右眼光路图像探測器件13的输出端与计算机30的输入端相连，所述的左摄像装置和右摄像
装置与所述的人脸对称设置，所述的左摄像装置和右摄像装置之间的夹角为5° 180° ；②启动照明光源，所述的左眼光路图像探測器件和右眼光路图像探測器件同时记录人脸图像，并输入计算机；③计算机对人脸图像进行三维人脸的重建。所述的照明光源由依次的光源8、结构光编码器9和投影透镜10构成。所述的结构光编码器为光柵、棋盘网格或灰度渐变的其他结构。例如，身份证上如果采用2寸照片，其宽度为25毫米，那么左右眼图像分别可以占用12. 5毫米的宽度。如果采用普通的C⑶摄像机，其像素数为512，则左右眼的单个像素宽度为22.2um。这样，透镜阵列的周期对应左右眼两个图像，则其周期为44. 4um。事实上，只要透镜的周期与左右眼图像的像素宽度严格相等即可，其它数值也是完全可以的。例如，立体照片技术的核心是分别记录人左右眼同时看到的图像，这左右眼图像组合为三维身份证照片，如图2所示。光源作为照明光，经过透镜扩束照射在身份证件本人的脸部。左右两个摄像机同时获取人脸从左边角度和右边角度拍摄得到的左、右眼图像，然后由计算机图像处理软件合成为ー张左右眼合成的ニ维图像。这个左右眼图像的ー种具体排列方式如图3所示，例如，左右眼图像均分为IXN列，左眼图像的第一列为左右眼组合图像的第一列，右眼图像的第一列为左右眼组合图像的第二列，其余依次排列，最終得到ー个2N列的组合图像。当然，也可以有其他排列方式，这要取决于三维身份证件上的三维光学显示技术。不论什么排列方式，其核心就是通过微光学技术，使得左右眼图像分别进入人的左右眼，就可以通过人眼的视差效应，在人脑中自动合成出一幅三维立体照片。对目前的身份证照片略加改造，就可以显示出三维身份证照片，具有趣味性、生动，有立体感，是三维身份证的发展方向。例如，可以采用结构光投影技术获取人脸三维信息，如图4所示。结构光也可以是用光源照射到达曼光栅上，达曼光栅产生三维光点阵列。通过光学系统将此ニ维光点阵列投射到人脸上。通过左右两路摄像机，就可以得到ニ幅图。经过计算机的合成运算，就可以得到人脸的三维轮廓信息。当然，还可以采用其他类型光学三维测量系统，获取人脸的三维轮廓信息。使用时通过计算机系统，采集人脸信息，就可以分析比较使用人的三維人脸轮廓信息是否为原始记录时人脸的三维轮廓信息。如果相同，就是原始记录人。如果和原始记录人人脸的三维数据不符，无论其如何摇头晃脑，东张西望，都可以被识别处理，这将大大提高身份证的防伪功能。三维身份证除了用作海关、机场安检、宾馆登记等日常使用之外，三维身份证用做银行密码，将提高密码的完全水平。三维身份证用作计算机登录时身份认证，将更加可靠。总之，三维身份证是目前ニ维身份证的ー个升级技木，将大幅提高身份认证的水平，具有广泛而重要应用领域。·
权利要求
1.一种三维身份证，包括一个人头的照片和身份人的姓名、性别、民族、出生日期、住址、公民身份号码、签发机关和有效期限，其特征在于所述的照片是三维的，在该照片上覆盖一层微透镜阵列或其他微光学器件，在该身份证的电子芯片内还存储有包含人脸的三维立体轮廓的多项数字信息。
2.根据权利要求I所述的三维身份证，其特征在于所述的多项数字信息包括两部分一部分是人脸的三维立体轮廓及有关公民身份之类的由国家公安部门制定的不可修改的数字信息，另一部分是其他授权部门或机构增加或修改的血型、交通卡、银行卡、社会保障卡和医疗卡的数字信息。
3.根据权利要求I所述的三维身份证，其特征在于所述的照片是三维立体显示的彩色图像。
4.权利要求I所述的三维身份证的制备方法，包括三维照片、电子芯片数字信息存储和身份证组合安装，其特征在于所述的三维照片的制备方法是采用摄像装置通过光学三维物体摄像和合成技术从身份证本人的人脸获得的三维数据。
5.根据权利要求4所述的三维身份证的制备方法，其特征在于所述的三维照片的制备方法包括下列步骤 ①建立摄像装置包括照明光源、左摄像装置、右摄像装置和计算机，所述的左摄像装置由左眼光路成像透镜和左眼光路图像探测器件构成的，右摄像装置由右眼光路成像透镜和右眼光路图像探测器件构成，所述的左眼光路图像探测器件和右眼光路图像探测器件的输出端与计算机的输入端相连，所述的左摄像装置和右摄像装置与所述的人脸对称设置，所述的左摄像装置和右摄像装置之间的夹角为5° 180° ； ②启动照明光源，所述的左眼光路图像探测器件和右眼光路图像探测器件同时记录人脸图像，并输入计算机； ③计算机对人脸图像进行三维人脸的重建。
6.根据权利要求5所述的三维身份证的制备方法，其特征在于所述的照明光源由依次的光源、结构光编码器和投影透镜构成。
7.根据权利要求5所述的三维身份证的制备方法，其特征在于所述的结构光编码器为光栅、棋盘网格或灰度渐变的其他结构。
全文摘要
一种三维身份证及其制备方法，三维身份证件包括两个方面的内容第一是三维身份照片，也就是身份证件上的照片是三维立体的，可以看到一个三维立体的人脸图像；第二身份证件内的电子信息记录人脸的三维立体数据，这个人脸的三维立体数据是在拍摄身份照片时，记录并加载到身份证件的电子芯片中的；使用时，探测摄像头会获得使用者的三维人脸信息，判断是否是原始身份证件的本人。三维身份证件是下一代的身份显示与识别技术，例如，三维身份证将广泛地应用于公民身份认证，三维身份证件在海关、机场安检、保安、银行密码、计算机保密登录及员工身份认证等多种场合都有必要使用。
文档编号G03B35/08GK102848786SQ201210253349
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者周常河 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所