虹膜采集方法及设备、电子装置和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及生物特征识别技术领域，特别涉及一种虹膜采集方法及设备、电子装置和计算机可读存储介质。

背景技术：

在采集虹膜图像时，若用户与红外摄像头的距离过远，则采集到的虹膜图像中虹膜部分的面积较小，可能导致无法准确提取虹膜的特征信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种虹膜采集方法、虹膜采集设备、电子装置和计算机可读存储介质。

本发明实施方式的虹膜采集方法用于电子装置。所述电子装置包括虹膜识别模组，所述虹膜识别模组包括红外摄像头，所述虹膜采集方法包括以下步骤：

获取所述虹膜识别模组与待识别对象之间的采集距离；

根据所述采集距离计算所述红外摄像头的目标焦距；和

控制所述红外摄像头以所述目标焦距拍摄所述待识别对象的虹膜图像。

本发明实施方式的虹膜采集设备用于电子装置。所述电子装置包括虹膜识别模组，所述虹膜识别模组包括红外摄像头，所述虹膜采集设备包括获取装置、计算装置和第一控制装置。所述获取装置用于获取所述虹膜识别模组与待识别对象之间的采集距离；所述计算装置用于根据所述采集距离计算所述红外摄像头的目标焦距；所述第一控制装置用于控制所述红外摄像头以所述目标焦距拍摄所述待识别对象的虹膜图像。

本发明实施方式的电子装置包括虹膜识别模组、一个或多个处理器、存储器和一个或多个程序。其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括执行以下步骤的指令：

获取所述虹膜识别模组与待识别对象之间的采集距离；

根据所述采集距离计算所述红外摄像头的目标焦距；和

控制所述红外摄像头以所述目标焦距拍摄所述待识别对象的虹膜图像。

本发明实施方式的计算机可读存储介质包括与能够摄像的电子装置结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成上述的虹膜采集方法。

本发明实施方式的虹膜采集方法、虹膜采集设备、电子装置和计算机可读存储介质通过获取虹膜识别模组与用户的距离以自动调整红外摄像头的对焦焦距，从而使采集的虹膜图像中虹膜部分所占面积足够大，便于后续虹膜的特征信息的提取。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的流程示意图。

图2是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图3是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图4是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的流程示意图。

图5是本发明某些实施方式的电子装置的模块示意图。

图6是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的流程示意图。

图7是本发明某些实施方式的控制单元的模块示意图。

图8是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的原理示意图。

图9是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的流程示意图。

图10是本发明某些实施方式的虹膜采集设备的模块示意图。

图11是本发明某些实施方式的虹膜采集方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请一并参阅图1至2，本发明实施方式的虹膜采集方法用于电子装置100。电子装置100包括虹膜识别模组20，虹膜识别模组20包括红外摄像头22。虹膜采集方法包括以下步骤：

s12：获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离；

s14：根据采集距离计算红外摄像头22的目标焦距；和

s16：控制红外摄像头22以目标焦距拍摄待识别对象的虹膜图像。

请再参阅图2，本发明实施方式的虹膜采集方法可以由本发明实施方式的虹膜采集设备10实现。本发明实施方式的虹膜采集设备10包括获取装置11、计算装置12和第一控制装置13。步骤s12可以由获取装置11实现，步骤s14可以由计算装置12实现，步骤s16可以由第一控制装置13实现。

也即是说，获取装置11可用于获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离；计算装置12可用于根据采集距离计算红外摄像头22的目标焦距；第一控制装置13可用于控制红外摄像头22以目标焦距拍摄待识别对象的虹膜图像。

本发明实施方式的虹膜采集设备10可以应用于本发明实施方式的电子装置100。也即是说，本发明实施方式的电子装置100包括本发明实施方式的虹膜采集设备10。

在某些实施方式中，电子装置100包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能手环、智能眼镜、智能头盔等。在本发明的具体实施例中，电子装置100为手机。

请参阅图3，在某些实施方式中，电子装置100包括虹膜识别模组20、一个或多个处理器30、存储器40和一个或多个程序41。其中，一个或多个程序41被存储在所述存储器40中，并且被配置成由一个或多个处理器30执行，程序41包括执行以下步骤的指令：

s12：获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离；

s14：根据采集距离计算红外摄像头22的目标焦距；和

s16：控制红外摄像头22以目标焦距拍摄待识别对象的虹膜图像。

可以理解，虹膜识别过程中，若待识别对象与虹膜识别模组20之间的距离过大，则采集到的虹膜图像中虹膜部分占整张虹膜图像的比例较小，可能导致无法提取到虹膜的纹理信息从而无法进行虹膜识别。在某些实施方式中，虹膜图像中虹膜部分所占的面积应大于或等于100×100对应的像素数所占的面积，如此，虹膜图像才能用于后续的虹膜特征信息提取。本发明实施方式的虹膜采集方法通过获取虹膜识别模组20与待识别对象的距离以自动调整红外摄像头22的对焦焦距，从而使采集的虹膜图像中虹膜部分所占面积足够大，获得完整且纹理清晰的虹膜图像，便于后续的虹膜特征提取和识别。其中，红外摄像头22为变焦摄像头，在确定虹膜识别模组20与待识别对象的采集距离后，红外摄像头22自动变焦以采用目标焦距拍摄待识别对象的虹膜图像。如此，红外摄像头22可自动进行对焦焦距的调整，使电子装置100更加智能化，改善用户使用体验。

请参阅图4，在某些实施方式中，电子装置100包括激光测距传感器50。步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离包括以下步骤：

s121：控制激光测距传感器50检测采集距离；和

s122：读取采集距离。

请参阅图5，在某些实施方式中，获取装置11包括控制单元111和读取单元112。步骤s121可以由控制单元111实现。步骤s122可以由读取单元112实现。

也即是说，控制单元111可用于控制激光测距传感器50检测采集距离；读取单元112可用于读取采集距离。

请再参阅图3，在某些实施方式中，程序41还还包括用于执行以下步骤的指令：

s121：控制激光测距传感器50检测采集距离；和

s122：读取采集距离。

激光测距传感器50包括采用脉冲测距及相位测距的激光传感器。采用脉冲测距的激光测距传感器50的原理是由激光测距传感器50发出光脉冲，光脉冲经待识别对象反射后，光脉冲回到激光测距传感器50的接收系统。通过激光测距传感器50测量发射和接收光脉冲的时间间隔(即，光脉冲在待测距离上的往返传播时间)以及光脉冲的传播速度即可算出待测距离。采用相位测距的激光测距传感器50是通过测量连续调制的光波在待测距离上往返传播所发生的相位变化从而间接测量时间，再根据测得时间和光波的传播速度计算出待测距离。在本发明的具体实施例中，激光测距传感器50为采用脉冲测距的激光测距传感器50。控制单元111控制激光测距传感器50检测虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离，再由读取单元112从激光测距传感器50中读取检测数据。

请参阅图6，在某些实施方式中，步骤s121控制激光测距传感器50检测采集距离包括以下步骤：

s1211：控制激光测距传感器50发射信号光；

s1212：控制激光测距传感器50接收反射信号光；

s1213：根据激光测距传感器50获取发射信号光与反射信号光的时间差数据计算多个子距离；和

s1214：确定多个子距离中的最大值为采集距离；或确定多个子距离中的中值为采集距离；或确定多个子距离中的平均值为采集距离。

请参阅图7，在某些实施方式中，控制单元111包括第一控制子单元1111、第二控制子单元1112、计算子单元1113和确定子单元1114。步骤s1211可以由第一控制子单元1111实现，步骤s1212可以由第二控制子单元1112实现，步骤s1213可以由计算子单元1113实现，步骤s1214可以由确定子单元1114实现。

也即是说，第一控制子单元1111可用于控制激光测距传感器50发射信号光；第二控制子单元1112可用于控制激光测距传感器50接收反射信号光；计算子单元1113可用于根据激光测距传感器50获取发射信号光与反射信号光的时间差数据计算多个子距离；确定子单元1114可用于确定多个子距离中的最大值为采集距离；或确定多个子距离中的中值为采集距离；或确定多个子距离中的平均值为采集距离。

请再参阅图3，在某些实施方式中，程序41还还包括用于执行以下步骤的指令：

s1211：控制激光测距传感器50发射信号光；

s1212：控制激光测距传感器50接收反射信号光；

s1213：根据激光测距传感器50获取发射信号光与反射信号光的时间差数据计算多个子距离；和

s1214：确定多个子距离中的最大值为采集距离；或确定多个子距离中的中值为采集距离；或确定多个子距离中的平均值为采集距离。

具体地，请参阅图8，激光测距传感器50中具有阵列分布的多个用于发射信号光的激光器，每个激光器的发射方向不同且每个激光器发射的信号光的波长不一样。以激光测距传感器50中激光器的个数为9个对激光测距的过程进行详细说明。激光测距传感器50工作时，9个激光器同时或分时进行激光发射。9个激光器发射出去的信号光分别到达空间中待识别对象的9个区域上。信号光到达待识别对象后进行反射，激光测距传感器50中设置有多种波段的滤光片，每种滤光片与9个激光器发射的信号光的波长对应，也即是说，与各个激光器对应设置的滤光片仅能使对应激光器发射的信号光所在波段的光通过，而过滤掉其他波段的光。如此，激光测距传感器50分为9个接收区域。由于各个激光器发射信号光和接收反射信号光的时间差不同，因此，每个接收区域都将测得一个子距离。激光测距传感器50获得9个子距离后，确定子单元1114通过取9个子距离的中值或平均值作为采集距离。或者，确定子单元1114通过取9个子距离中数值最大的子距离作为采集距离。

激光测距传感器50的发射的信号光的覆盖范围应该与虹膜识别模组20中的红外摄像头22的视场相匹配。例如，信号光的覆盖范围与红外摄像头22的视场相等，或者信号光的覆盖范围比红外摄像头22的视场略大。如此，保证最后得到的采集距离的值更加准确。

在其他实施方式中，采集距离也可以通过结构光深度测距进行测量。结构光深度测距是利用投射器将一定模式的光结构投射于物体表面，在表面形成由被测物体形状所调制的光条三维图像。光条三维图像由摄像头探测从而获得光条二维畸变图像。光条的畸变程度取决于投射器与摄像头之间的相对位置和物体表面形廓或高度。沿光条显示出的位移与物体表面的高度成比例，扭结表示了平面的变化，不连续显示表面的物理间隙。当投射器与摄像头之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可重现物体表面的三维轮廓，从而可以获取深度信息。如此，通过投射器将结构光投射到待识别对象上，再根据探测到的光条二维畸变图像即可获得采集距离。

此外，采集距离也可通过检测人眼或虹膜在红外摄像头22拍摄的虹膜图像中的面积占比进行确定。其中，人眼或虹膜在整幅虹膜图像中的面积占比与采集距离具有一定的映射关系，上述映射关系可以在前期通过实验进行获取。映射关系被存储在存储器40中。当处理器30处理虹膜图像以检测出人眼或虹膜在整幅虹膜图像中的面积占比时，即可根据面积占比与采集距离的映射关系确定采集距离。

在获取到采集距离后，即可根据采集距离计算目标焦距。具体地，红外摄像头22为变焦摄像头，具有多个变焦档位。获得采集距离后，目标焦距可通过在预设在存储器40中的查找表中根据采集距离查询对应的目标焦距。其中，查找表即为采集距离与目标焦距的映射关系，该映射关系可在前期经由实验进行测得。

获取目标焦距后，即可根据目标焦距设定红外摄像头22的变焦档位以使红外摄像头22以目标焦距进行虹膜图像的拍摄。其中，红外摄像头22的变焦方式有多种。例如，在某些实施方式中，红外摄像头22同时包括固定透镜模组和可变透镜模组，通过改变可变透镜模组即可改变成像光路，从而在一定范围内改变红外摄像头22的焦距。在另外一些实施方式中，红外摄像头22可采用液态透镜以实现变焦功能。液态透镜是将液体作为透镜，并通过改变液体的曲率来改变焦距。其中，液态透镜包含油和水两种液体，通过电润湿效应调整这两种互不融合的液体接触面的曲率，就可以改变透镜的屈光度，从而让红外摄像头22实现自动变焦。

请参阅图9，在某些实施方式中，本发明实施方式的虹膜采集方法还包括以下步骤：

s111：控制红外摄像头22拍摄待识别对象的第一图像；

s112：处理第一图像以判断是否存在人眼；和

在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

请参阅图10，在某些实施方式中，虹膜采集设备10还包括第二控制装置14和处理装置15。步骤s111可以由第二控制装置14实现，步骤s112可以由处理装置15实现。

也即是说，第二控制装置14可用于控制红外摄像头22拍摄待识别对象的第一图像；处理装置15可用于：处理第一图像以判断是否存在人眼；和在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

请再参阅图3，在某些实施方式中，程序41还包括用于执行以下步骤的指令：

s111：控制红外摄像头22拍摄待识别对象的第一图像；

s112：处理第一图像以判断是否存在人眼；和

在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

其中，第一图像为红外图像。第一图像中存在人眼表明虹膜处于红外摄像头22的视场内。如此，确定第一图像中存在人眼可以确保获取到完整的虹膜图像。若第一图像中不存在人眼，电子装置100可提示待识别对象向左、向右、向上或向下移动脸部以使人眼落入红外摄像头22的视场内。具体地，电子装置100可通过语音、显示文字、动图、语音加文字显示、动图加文字显示、语音加动图等方式提示待识别对象进行移动。

请一并参阅图2和图11，在某些实施方式中，电子装置100包括可见光摄像头60。本发明实施方式的虹膜采集方法还包括以下步骤：

s113：控制可见光摄像头60拍摄待识别对象的第二图像；

s114：处理第二图像以判断是否存在人眼；和

在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

请再参阅图10，在某些实施方式中，步骤s113可以由第二控制装置14实现，步骤s114可以由处理装置15实现。也即是说，第二控制装置14还可用于控制可见光摄像头60拍摄待识别对象的第二图像；处理单元还可用于：处理第二图像以判断是否存在人眼，以及在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

请再参阅图3，在某些实施方式中，程序41还包括用于执行以下步骤的指令：

s113：控制可见光摄像头60拍摄待识别对象的第二图像；

s114：处理第二图像以判断是否存在人眼；和

在存在人眼时进入步骤s12获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离。

第二图像为彩色图像。第二图像中存在人眼表明虹膜处于可见光摄像头60的视场内。如此，确定第二图像中存在人眼可以确保获取到完整的虹膜图像。若第二图像中不存在人眼，则电子装置100可提示待识别对象向左、向右、向上或向下移动脸部以使人眼落入可见光摄像头60的视场内。

需要说明的是，使用可见光摄像头60进行人眼存在性的判断时，红外摄像头22与可见光摄像头60应设置在相邻近的位置以保证红外摄像头22与可见光摄像头60的视场大部分重叠。可以理解，虹膜图像是由红外摄像头22进行获取的，若可见光摄像头60的视场与红外摄像头22的视场不重叠或重叠部分较小，则可见光摄像头60拍摄的第二图像中存在人眼不能确保人眼落再红外摄像头22的视场内。如此，红外摄像头22可能无法拍摄到人眼以获取完整的虹膜图像。

以第二图像为例对处理一幅图像中是否存在人眼的过程进行详细说明。第二图像为rgb彩色图像。在rgb彩色空间中，rgb颜色易受亮度影响。因此，首先需要将rgb彩色图像用下述公式转换为ycrcb图像：

随后，对色彩空间转换后的第二图像进行边缘轮廓提取处理。具体地，可通过canny算子进行边缘提取。canny算子进行边缘提取的算法的核心有以下几步：首先，用2d高斯滤波模板对第二图像进行卷积以消除噪声；随后，利用微分算子得到各个像素灰度的梯度值，并根据梯度值计算各个像素的灰度的梯度方向，通过梯度方向可以找到对应像素沿梯度方向的邻接像素；随后，遍历每一个像素，若某个像素的灰度值与其梯度方向上前后两个相邻像素的灰度值相比不是最大的，那么认为这个像素值不是边缘点。如此，即可确定第二图像中的处于边缘位置的像素点，从而获得边缘提取后的图像。

随后，对边缘提取后的图像进行hough圆变换处理以检测第二图像中是否存在人眼。hough圆变换是图像处理中识别几何形状的基本方法之一。hough圆变换的原理是将图像空间的点经圆变换到参数空间上，圆上的一点对应于参数空间中的一个三维锥面；圆的所有边界点对应参数空间中的一个锥面族圆；若所变换的点在同一个圆周上，则圆锥族相交于一点，该点即对应于图像空间的圆心和半径。如此，若采用hough圆变换处理边缘提取后的图像时未获得圆锥族相交的一点，则说明第二图像中不存在人眼。从而，电子装置100提示用户进行移动以使人眼落入可见光摄像头60的视场内。

本发明实施方式的计算机可读存储介质包括与能够摄像的电子装置100结合使用的计算机程序，计算机程序可被处理器30执行以完成上述任意一项实施方式所述的虹膜采集方法。

例如，计算机程序可被处理器30执行以完成以下步骤所述的虹膜采集方法：

s12：获取虹膜识别模组20与待识别对象之间的采集距离；

s14：根据采集距离计算红外摄像头22的目标焦距；和

s16：控制红外摄像头22以目标焦距拍摄待识别对象的虹膜图像。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。