一种扩展采集距离的虹膜采集设备与方法与流程

本发明涉及虹膜采集设备，具体的涉及一种扩展采集距离的虹膜采集设备与方法。

背景技术：

虹膜识别是一种基于人眼虹膜区域的细节特征的生物识别技术，因其具有高精确度和唯一性越来越受到信息安全领域的关注。

传统的虹膜识别装置，采用单一的摄像头，用于逐次捕捉用户双眼的虹膜图像，无法满足多距离，多视角的虹膜采集或是采用双摄像头，用于同时捕捉用户双眼的虹膜图像，但是当捕捉的虹膜图像不符合要求，例如由于光照角度的问题，采集的虹膜图像质量不高，就得重新进行采集，在这种情况下，其实下一次的采集，虹膜图像质量也是不确定的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种扩展采集距离的虹膜采集设备与方法，实现在更广泛的采集距离范围内采集到对焦清晰的虹膜图像，为虹膜识别提供高质量的图像。

本发明的技术方案：

一种扩展采集距离的虹膜采集设备，包括摄像头阵列、红外照明单元，通过通讯接口与控制模块连接，其特征在于，所述摄像头阵列配置一颗主摄像头与至少一颗从摄像头，均为虹膜摄像头，用于采集虹膜图像，所述虹膜摄像头配置不同像方焦距的镜头、或者不同分辨率的图像传感器，以达到不同的物方焦距，其采集距离范围存在一定重叠；虹膜摄像头紧密排列，视场范围大部分重合；摄像头阵列配置控制芯片，与控制模块进行数据通讯，控制模块独立控制每颗虹膜摄像头的开启与关闭；所述红外照明单元分布在摄像头阵列的左右两侧或者四周；所述控制模块接收摄像头阵列采集的图像数据，进行距离检测，根据距离检测结果选择相应虹膜摄像头采集的图像，或者选择相应虹膜摄像头，向控制芯片发送采集图像指令，启动相应虹膜摄像头采集虹膜图像，提升设备对不同距离目标的对焦程度，提高图像质量。

优选的，所述摄像头阵列还包括深度摄像头，用于采集深度图像，进行距离检测，输出距离检测结果。

优选的，所述摄像头阵列还包括人脸摄像头，用于采集人脸图像，传输到控制模块进行距离检测。

优选的，所述摄像头阵列包括两颗虹膜摄像头，虹膜摄像头1为主摄像头，其镜头像方焦距为f'1、图像传感器分辨率为m1、物方焦距为f1、有效采集距离为虹膜摄像头2为从摄像头，其镜头像方焦距f'2、图像传感器为分辨率m2、物方焦距为f2、有效采集距离为满足f'1＜f'2，m1＝m2，f1＜f2，

优选的，所述摄像头阵列包括两颗虹膜摄像头，虹膜摄像头1为主摄像头，其镜头像方焦距为f'1、图像传感器分辨率为m1、物方焦距为f1、有效采集距离为虹膜摄像头3为从摄像头，其镜头像方焦距为f'3、图像传感器分辨率为m3、物方焦距为f3、有效采集距离为f′1＝f′3，m1＞m3，f1＞f3，

优选的，所述摄像头阵列包括三颗虹膜摄像头，虹膜摄像头1为主摄像头，其镜头像方焦距为f'1、图像传感器分辨率为m1、物方焦距为f1、有效采集距离为虹膜摄像头2为从摄像头，其镜头像方焦距f'2、图像传感器为分辨率m2、物方焦距为f2、有效采集距离为虹膜摄像头3为从摄像头，其镜头像方焦距为f'3、图像传感器分辨率为m3、物方焦距为f3、有效采集距离为f′1＝f′3＜f′2，m1＝m2＞m3，f3＜f1＜f2，

优选的，虹膜摄像头1的有效采集距离为40cm～65cm，虹膜摄像头2的有效采集距离为60cm～85cm，虹膜摄像头3的有效采集距离为25cm～45cm，虹膜摄像头1-3的图像传感器的分辨率不低于2megapixel。

一种根据所述设备的扩展采集距离的方法，所述设备包括虹膜摄像头1、以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，其特征在于，扩展采集距离的方法包括下列具体步骤：

1)同时初始化摄像头阵列中的所有虹膜摄像头，开始采集虹膜图像，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块通过人眼检测算法以及相应的距离查找表进行距离检测；

3)控制模块根据检测的距离，选择相应虹膜摄像头采集的图像，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

一种根据所述设备的扩展采集距离的方法，所述设备包括虹膜摄像头1、深度摄像头以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，其特征在于，扩展采集距离的方法包括下列具体步骤：

1)初始化摄像头阵列中的深度摄像头，开始采集红外散点图，得到距离检测结果，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块根据检测的距离，选择相应的虹膜摄像头开始采集图像，将图像传输到控制模块，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

一种根据所述设备的扩展采集距离的方法，所述设备包括虹膜摄像头1、人脸摄像头以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，其特征在于，扩展采集距离的方法包括下列具体步骤：

1)初始化摄像头阵列中的人脸摄像头，开始采集人脸图像，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块通过人眼检测算法以及相应的距离查找表进行距离检测；

3)控制模块根据检测的距离，选择相应的虹膜摄像头开始采集图像，将图像传输到控制模块，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

优选的，所述设备包括虹膜摄像头1、虹膜摄像头2时，其特征在于，步骤3根据检测距离选择相应虹膜摄像头的方法，包括下列具体步骤：

1)当检测距离为时，选择虹膜摄像头1；

2)当检测距离为时，选择虹膜摄像头2；

3)当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头；

其中表示虹膜摄像头1有效采集距离范围的起始值、终止值，表示虹膜摄像头2有效采集距离范围的起始值、终止值，

优选的，所述设备包括虹膜摄像头1、虹膜摄像头3时，其特征在于，步骤3根据检测距离选择相应虹膜摄像头采集图像的方法，包括下列具体步骤：

1)当检测距离为时，选择虹膜摄像头3；

2)当检测距离为时，选择虹膜摄像头1；

3)当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头；

其中表示虹膜摄像头1有效采集距离范围的起始值、终止值，表示虹膜摄像头3有效采集距离范围的起始值、终止值，

优选的，所述设备包括虹膜摄像头1、虹膜摄像头2以及虹膜摄像头3时，其特征在于，步骤3根据检测距离选择相应虹膜摄像头采集图像的方法，包括下列具体步骤：

1)当检测距离为时，选择虹膜摄像头3；

2)当检测距离为时，选择虹膜摄像头1；

3)当检测距离为时，选择虹膜摄像头2；

4)当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头；

5)当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头；

其中表示虹膜摄像头1有效采集距离范围的起始值、终止值，表示虹膜摄像头2有效采集距离范围的起始值、终止值，表示虹膜摄像头3有效采集距离范围的起始值、终止值，

本发明的有益效果：本发明一种扩展采集距离的虹膜采集设备，包括至少两颗虹膜摄像头，虹膜摄像头配置不同像方焦距的镜头、或者不同分辨率的图像传感器，用来达到不同的物方焦距；控制模块根据距离检测结果对每颗虹膜摄像头采集的图像进行选择，或者控制虹膜摄像头切换，在一定的物距范围内启动相应的虹膜摄像头采集图像，以达到在多个物距范围内均能获取到对焦清晰的虹膜图像的技术效果，可将有效采集距离扩展到25cm-85cm范围内。而且本发明的摄像头切换控制方法，能够防止虹膜摄像头在有效采集范围的临界处发生频繁切换的现象。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本发明具有摄像头阵列的虹膜采集设备的结构图；

图2示意性示出本发明虹膜摄像头101、102的视场区域；

图3示意性示出本发明虹膜摄像头101、人脸摄像头104的视场区域；

图4a示出本发明扩展采集距离的方法流程一；

图4b示出本发明扩展采集距离的方法流程二；

图4c示出本发明扩展采集距离的方法流程三；

图5示出本发明虹膜摄像头的选择方法。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1所示为本发明虹膜采集设备的结构框图，如图1所示，101为主摄像头，用于采集虹膜图像；102为从摄像头，用于采集虹膜图像；103为从摄像头，用于采集人脸图像；104为深度摄像头，1041为人脸摄像头，1042为红外摄像头，1043为红外发射器，1042接收1043发射的红外散点，感知目标深度信息，从而输出目标与采集设备之间的距离；1051、1052为左、右红外灯板，用于在101、102摄像头采集虹膜图像时进行补光；106为可见光灯板，用于在环境光较暗时补充可见光。

虹膜摄像头1为主摄像头，其镜头像方焦距为f'1、图像传感器分辨率为m1、物方焦距为f1、有效采集距离为虹膜摄像头2为从摄像头，其镜头像方焦距f'2、图像传感器为分辨率m2、物方焦距为f2、有效采集距离为满足f'1＜f'2，m1＝m2，f1＜f2，

虹膜摄像头101、102、人脸摄像头103横向紧密排列，虹膜摄像头101和102的视场范围大部分重合。图2示出了虹膜摄像头101、102的视场区域a1、a2，虹膜摄像头101在采集距离为d1范围内时均能采集到对焦清晰的虹膜图像，虹膜摄像头102在采集距离为d2范围内时均能采集到对焦清晰的虹膜图像，可以看出人眼在区域e1、e2中前后移动，通过虹膜摄像头101、102切换，均可获取对焦清晰的虹膜图像，由此虹膜摄像头101、102组合而成的摄像头阵列可以有效的扩展有效采集距离。

虹膜摄像头101、人脸摄像头1041纵向垂直紧密排列，其光轴方向保持一致，图3示出了虹膜摄像头101、人脸摄像头1041的视场区域，人脸摄像头1041位于虹膜摄像头101上方，也可以设置于虹膜摄像头101下方，虹膜摄像头101的视场范围a1与人脸摄像头1041的视场范围a4在虹膜摄像头101的有效采集距离范围d1内重合。与横向排列相比，两种摄像头采集的图像中，人眼的相对水平位置保持一致，用户可以根据人脸摄像头1041采集的可见光图像中眼睛的位置来进行左右调节，以达到在虹膜摄像头101的成像中人眼处于图像的水平中心的效果。

摄像头阵列与控制芯片连接，通过通信接口接收控制模块的指令，启动相应摄像头采集图像。

红外灯板1051、1052发射光与虹膜摄像头101光轴之间存在一定夹角，不低于5°。

图4a为本发明扩展采集距离的方法流程一，所述设备包括虹膜摄像头1、以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，包括下列具体步骤：

1)同时初始化摄像头阵列中的所有虹膜摄像头，开始采集虹膜图像，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块通过人眼检测算法以及相应的距离查找表进行距离检测；

3)控制模块根据检测的距离，选择相应虹膜摄像头采集的图像，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

图4b为本发明扩展采集距离的方法流程二，所述设备包括虹膜摄像头1、深度摄像头以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，包括下列具体步骤：

1)初始化摄像头阵列中的深度摄像头，开始采集红外散点图，得到距离检测结果，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块根据检测的距离，选择相应的虹膜摄像头开始采集图像，将图像传输到控制模块，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

图4c为本发明扩展采集距离的方法流程三，所述设备包括虹膜摄像头1、人脸摄像头以及虹膜摄像头2和/或虹膜摄像头3，包括下列具体步骤：

1)初始化摄像头阵列中的人脸摄像头，开始采集人脸图像，通过通讯接口传输到控制模块；

2)控制模块通过人眼检测算法以及相应的距离查找表进行距离检测；

3)控制模块根据检测的距离，选择相应的虹膜摄像头开始采集图像，将图像传输到控制模块，进行特征提取、虹膜注册、虹膜识别处理。

图5示出本发明虹膜摄像头的选择方法，以设备包含3颗虹膜摄像头为例，包含两颗摄像头的情况以此类推。d1、d2、d3表示虹膜摄像头1、2、3的有效采集距离范围，表示虹膜摄像头1有效采集距离的起始值、终止值，表示虹膜摄像头2有效采集距离的起始值、终止值，表示虹膜摄像头3有效采集距离的起始值、终止值，表示虹膜摄像头1、3重叠的有效采集距离的起始值、终止值，表示虹膜摄像头1、2重叠的有效采集距离的起始值、终止值，

当检测距离为时，选择虹膜摄像头3；当检测距离为时，选择虹膜摄像头1；当检测距离为时，选择虹膜摄像头2；当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头；当检测距离为时，保持之前选择的虹膜摄像头。

传统方法为多颗摄像头有效采集距离首尾衔接，不存在重叠范围，当用户位于有效采集距离的临界处，由于距离检测算法可能存在一定误差，而检测到的距离上下浮动，极有可能导致虹膜摄像头频繁切换现象，影响设备稳定。而本发明的多颗虹膜摄像头有效采集距离存在一定重叠，与传统的多颗摄像头有效采集距离首尾衔接的方法相比，能够有效的避免在临界距离处发生的边界震荡问题，防止虹膜摄像头出现无规律的频繁切换现象，可以实现虹膜摄像头平稳切换。

实施例1

虹膜采集设备包括虹膜摄像头1、虹膜摄像头2以及深度摄像头，当用户由远及近走近设备，深度摄像头实时检测距离，向控制模块输出检测结果，当距离从到时，选择虹膜摄像头2，当距离从到时，保持虹膜摄像头2，当距离从到时，选择虹膜摄像头1。

实施例2

虹膜采集设备包括虹膜摄像头1、虹膜摄像头2以及人脸摄像头，当用户由近及远离开设备，人脸摄像头实时采集人脸图像，传输到控制模块进行人眼检测并检测距离，当距离从到时，选择虹膜摄像头1，当距离从到时，保持虹膜摄像头1，当距离从到时，选择虹膜摄像头2。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。