虹膜图像采集装置的制作方法

本实用新型涉及虹膜技术领域，尤其涉及一种虹膜图像采集装置。

背景技术：

随着虹膜成像技术的发展，虹膜摄像头的成像距离已经从最初的单一数值发展为具有10cm、15cm甚至更大数值的景深范围，从而为扩展采集距离范围奠定了基础。然而，传统的远距离虹膜采集装置的光学成像系统，一般是变焦系统，由马达带动光学镜片移动从而改变成像距离，这导致体积较大且造价较高。因此，亟需一种虹膜成像方案降低装置体积和造价。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种虹膜图像采集装置，以减小虹膜图像采集装置的体积和造价。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案实现：

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种虹膜图像采集装置，包括：

人脸图像采集模块，用于采集第一图像，对所述第一图像进行人脸检测，并在检测到人脸时输出第一信号；

人眼定位模块，用于在接收到所述第一信号时，对所述第一图像中的人脸进行人眼定位，并输出人眼定位结果；

测距模块，用于采集深度图像，并根据所述深度图像和所述人眼定位结果输出所述第一图像对应的用户与虹膜图像采集装置之间的距离；

比较模块，用于接收并比较用户与虹膜图像采集装置之间的距离和输入的虹膜采集区域，并在用户与虹膜图像采集装置之间的距离不超出输入的虹膜采集区域的情况下输出第二信号；

驱动模块，用于接收响应于所述第二信号并根据所述的用户与虹膜图像采集装置之间的距离输入的电源信号，并根据所述电源信号输出驱动信号；

音圈马达，用于作为镜头座装载虹膜图像采集模块的镜头，以根据所述驱动信号带动虹膜图像采集模块的镜头相对于虹膜图像采集模块的图像传感器移动；

所述虹膜图像采集模块，用于在所述音圈马达带动虹膜图像采集模块的镜头移动至相应位置后采集虹膜图像。

在一些实施例中，所述的虹膜图像采集装置，还包括：

红外补光灯模块，用于进行人眼红外补光，以在进行人眼红外补光的情况下利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像。

在一些实施例中，所述红外补光灯模块，具体用于在所述音圈马达带动虹膜图像采集模块的镜头移动相应位置后进行人眼红外补光，以使所述虹膜图像采集模块在进行人眼红外补光的情况下采集虹膜图像。

在一些实施例中，所述红外补光灯模块，包括：

左眼红外补光灯，用于在利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像时对左眼进行红外补光；

右眼红外补光灯，用于在利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像时对右眼进行红外补光。

在一些实施例中，所述的虹膜图像采集装置，还包括：警示设备；

所述比较模块，还用于在用户与虹膜图像采集装置之间的距离超出输入的虹膜采集区域的情况下输出第三信号；

所述警示设备，用于根据所述第三信号输出提示信息。

在一些实施例中，所述的虹膜图像采集装置，还包括：

人脸补光灯模块，用于在利用所述人脸图像采集模块采集所述第一图像时进行人脸补光。

在一些实施例中，所述测距模块包括至少两个可见光摄像头。

在一些实施例中，所述的虹膜图像采集装置，还包括：人脸补光灯模块，用于在利用所述人脸图像采集模块采集所述第一图像时进行人脸补光；所述测距模块所包括的可见光摄像头的数量为两个；所述左眼红外补光灯和所述右眼红外补光灯分别位于所述虹膜图像采集模块中镜头的相对的第一侧和第二侧；所述人脸补光灯模块中镜头与所述测距模块中镜头及所述人脸图像采集模块中镜头分别位于所述虹膜图像采集模块中镜头的相对的第三侧和第四侧；所述测距模块的两个可见光摄像头分别位于所述人脸图像采集模块的靠近所述左眼红外补光灯的一侧和靠近所述右眼红外补光灯的一侧；其中，所述第一侧和所述第二侧分别为所述虹膜图像采集装置在使用状态下靠近用户左眼的一侧和靠近用户右眼的一侧。

在一些实施例中，所述电源信号和所述驱动信号为电流值。

在一些实施例中，所述测距模块为tof测距模块或结构光测距模块。

本实用新型实施例的虹膜图像采集装置，通过利用音圈电机带动虹膜图像采集模块的镜头进行虹膜采集调焦，相对于现有变焦相机能够大大缩减体积。通过利用人脸图像采集模块采集图像进行人脸检测，并进行人眼定位，再利用测距模块测量用户与镜头之间的距离，可以得到较准确的距离，得到的用户与镜头之间的距离便于驱动模块得到相应的电源信号，从而便于得到能够准确对焦的驱动信号驱动音圈电机带动镜头调焦。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的虹膜图像采集装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的虹膜图像采集装置的对焦原理示意图；

图3是本实用新型一实施例的虹膜图像采集装置的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中的虹膜图像采集模块镜头安装在vcm的示意图；

图5是比较现有虹膜图像采集装置和本实用新型实施例的虹膜采集装置的大小的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

图1是本实用新型一实施例的虹膜图像采集装置的结构示意图，参见图1，本实用新型实施例的虹膜图像采集装置可包括：人脸图像采集模块110、人眼定位模块120、测距模块130、比较模块140、驱动模块150、音圈马达160及虹膜图像采集模块170。

人脸图像采集模块110，用于采集第一图像，对所述第一图像进行人脸检测，并在检测到人脸时输出第一信号。人脸图像采集模块110可包括人脸图像采集镜头和现有人脸检测模块。该第一信号可以为电信号。

人眼定位模块120，用于在接收到所述第一信号时，对所述第一图像中的人脸进行人眼定位，并输出人眼定位结果。该人眼定位模块120可以包括用于在人脸图像中定位人眼位置的现有模块。人眼定位模块120接收到第一信号时可得知上述第一图像中有人脸，即虹膜图像采集装置前有人。该人眼定位结果可以包括人眼坐标信息。

测距模块130，用于采集深度图像，并根据所述深度图像和所述人眼定位结果输出所述第一图像对应的用户与虹膜图像采集装置之间的距离。该测距模块130可包括至少两个可见光摄像头。可以利用这些可见光摄像头拍摄深度图像。该测距模块130可为tof测距模块(即，基于tof(timeofflight，飞行时间)原理的测距模块)或结构光测距模块。可以将人眼坐标定位到深度图像中，得到距离信息。

比较模块140，用于接收并比较用户与虹膜图像采集装置之间的距离和输入的虹膜采集区域，并在用户与虹膜图像采集装置之间的距离不超出输入的虹膜采集区域的情况下输出第二信号。该比较模块140可以利用现有的比较模块实现，可以是比较电路。该比较模块140可以接收两个输入(用户与虹膜图像采集装置之间的距离和输入的虹膜采集区域)，比较这两个输入的大小，并输出比较结果。用户与虹膜图像采集装置之间的距离是从测距模块130测量得到，虹膜采集区域可以由人工输入的能够使得虹膜图像采集模块采集到虹膜图像的区域范围。该第二信号可以是电信号。

另外，在用户不在虹膜采集区域范围内的情况下，可以进行提示。示例性地，图1所述的虹膜图像采集装置还可包括：警示设备；所述比较模块，还用于在用户与虹膜图像采集装置之间的距离超出输入的虹膜采集区域的情况下输出第三信号；所述警示设备，用于根据所述第三信号输出提示信息。该警示设备可以是显示设备、声光设备等。

驱动模块150，用于接收响应于所述第二信号并根据所述的用户与虹膜图像采集装置之间的距离输入的电源信号，并根据所述电源信号输出驱动信号。该驱动模块150可以是现有的或改进的音圈马达的驱动电路。若存在所述第二信号，就可以根据所述的用户与虹膜图像采集装置之间的距离由人工计算得到电源信号。其中，若得到上述第二信号，说明用户位于虹膜采集区域范围内，则可以根据当前的用户与虹膜图像采集装置之间的距离确定电源信号。根据成像系统中焦距f、像距f像及物距f物之间的关系式参见图2可知，在焦距f一定的情况下，根据像距可以得到物距，根据物距也可以得到像距。所以，可以通过人工根据用户与虹膜图像采集装置之间的距离(可作为物距)计算得到像距，进而可以得知虹膜图像采集装置的虹膜采集镜头需要移动的距离，进而可以得到对应的音圈马达所需电源信号，从而驱动模块150可以根据这样的电源信号得到音圈马达的驱动信号。这样得到的电源信号使音圈马达带动镜头所达到的位置，可使镜头成像在图像传感器上或其附近，所以可以得到清晰的虹膜图像。因此，由于根据用户与虹膜图像采集装置之间的距离，结合成像公式，可以一次计算出能够呈清晰像的像距相关信息，所以测距模块130得到的距离可以便于输入合适的电源信号，从而可以便于虹膜图像采集模块实现精准地对焦。通过比较模块确认用户在虹膜采集范围内再使驱动模块动作，可以提高虹膜采集的效率。另外，可以通过涉及驱动电路产生较大的电源信号调节范围，以此可以增大景深范围，从而可以解决现有技术中心为了使用便捷且小型化的虹膜采集设备，采用的智能应用定焦系统受限于景深，导致采集范围较小的问题。

上述电源信号可以是各种电信号，如电压信号或电流信号。驱动信号可以是各种电信号，如电压信号或电流信号。在一些具体实施例中，所述电源信号和所述驱动信号可以均为电流值。利用电流值驱动音圈马达，可以更稳定。更具体，驱动模块可以为恒流源，以根据电源信号生成驱动信号。

音圈马达160，用于作为镜头座装载虹膜图像采集模块的镜头，以根据所述驱动信号带动虹膜图像采集模块170的镜头相对于虹膜图像采集模块的图像传感器移动。其中，虹膜图像采集模块的镜头171安装可以利用音圈马达160代替传统的底座，参见4，可以将虹膜采集模块的镜头可调部分固定在音圈马达的可移动部分。音圈马达与现有通过齿轮实现的马达相比，体积大大缩小，且成本也很低，而且，由图2可以看出，可以通过调节像距(或者说同时调节物距)实现调焦，焦距可以是固定的，所以镜头不需很长。

所述虹膜图像采集模块170，用于在所述音圈马达160带动虹膜图像采集模块的镜头移动至相应位置后采集虹膜图像。给音圈马达160施加一定的驱动信号，音圈马达160就可以带动镜头移动一定距离，达到预定位置。驱动模块150接收的用户与虹膜图像采集装置之间的距离和电源信号的对应关系越好，音圈马达160带动虹膜图像采集模块的镜头移动后所到达的位置，越能使得虹膜图像采集模块170的图像传感器采集到清晰的虹膜图像。

进一步的实施例中，为了避免虹膜采集时光线不足，可以给人眼或人脸进行虹膜补光。示例性的，图1所示的虹膜图像采集装置，还包括：红外补光灯模块。红外补光灯模块，用于进行人眼红外补光，以在进行人眼红外补光的情况下利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像。

更具体地，所述红外补光灯模块，具体可用于在所述音圈马达带动虹膜图像采集模块的镜头移动相应位置后进行人眼红外补光，以使所述虹膜图像采集模块在进行人眼红外补光的情况下采集虹膜图像。在对焦后点亮补光灯进行人眼红外补光，采集虹膜图像，可以减短补光灯点亮持续时间，进而可以减少发热，降低能耗。

进一步地，所述红外补光灯模块可包括：左眼红外补光灯和右眼红外补光灯。其中，左眼红外补光灯可用于在利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像时对左眼进行红外补光；右眼红外补光灯可用于在利用所述虹膜图像采集模块采集虹膜图像时对右眼进行红外补光。针对左眼和右眼进行补光，可使补光效果更好。

为了避免人脸图像采集模块采集的人脸图像的亮度不足，可以进行人脸补光。示例性地，图1所述的虹膜图像采集装置还可包括：人脸补光灯模块。人脸补光灯模块，用于在利用所述人脸图像采集模块采集所述第一图像时进行人脸补光。

本实用新型各实施例中的各模块或部分可以根据需要进行布局安排。示例性地，参见图3，可以对虹膜图像采集装置中的人脸图像采集模块110、测距模块130(可包括两个可见光摄像头)、虹膜图像采集模块170、红外补光灯模块(可包括左眼红外补光灯181和右眼红外补光灯182)、人脸补光灯模块190进行布局设计。例如，所述左眼红外补光灯181和所述右眼红外补光灯182分别位于所述虹膜图像采集模块170中镜头的相对的第一侧和第二侧；所述人脸补光灯模块190中镜头与所述测距模块130中镜头及所述人脸图像采集模块110中镜头分别位于所述虹膜图像采集模块170中镜头的相对的第三侧和第四侧；所述测距模块130的两个可见光摄像头分别位于所述人脸图像采集模块110的靠近所述左眼红外补光灯181的一侧和靠近所述右眼红外补光灯182的一侧；其中，所述第一侧和所述第二侧分别为所述虹膜图像采集装置在使用状态下靠近用户左眼的一侧和靠近用户右眼的一侧。

下面将以具体实施例说明本实用新型的实施方式，以使本领域技术人员更好地了解本实用新型。

参见图1和图3，一具体实施例的虹膜采集装置可包括人脸图像采集模组、测距模块、vcm驱动模块、虹膜图像采集模组等。其中，测距模块可以是由两组或者多组可见光摄像头组成的多相机测距模组、基于tof(飞行时间)原理的测距模组、结构光测距模组。人脸图像采集模组包括人脸图像采集模，还可包括人脸补光灯模块。vcm驱动模块可包括驱动模块和作为镜头底座的vcm。虹膜图像采集模组包括虹膜图像采集模块，还可包括红外补光灯模块。其中，用音圈马达(vcm)替代传统镜头座，如图4所示。通过对vcm施加不同电流，使vcm带动镜头相对传感器(sensor)前后移动，从而可以改变镜头到sensor的距离，达到改变成像距离的目的。

本实施例的虹膜图像采集模块改变对焦距离的原理为：参见图2，在成像系统中，若要满足清晰成像，镜头固有焦距f、像距f像及物距f物满足公式从该公式可以看出，焦距f固定不变，当像距f像增加，则物距f物减小；像距f像减小，则物距f物增加。再参见图2，本装置通过调节vcm电流，使vcm带动镜头前后移动，从而改变像距f像的远近。其中，虹膜图像采集范围可为50～100cm。根据距离调节vcm的驱动电流，从而实现不同距离处图像清晰度保持稳定的状态。当距离近时，增强vcm电流强度，增加“f像”距离，从而减小“f物”距离；当距离远时，减小vcm电流强度，减小“f像”距离，从而增大“f物”距离。当位于极限状态时，例如距离最近时vcm的电流强度达到最大；距离最远时，vcm的电流强度达到最小，电流强度趋近于0。

一具体实施例的虹膜图像采集装置工作过程包括：第一步，通过人脸图像采集模组，抓取图像，检测是否有人站在前方；第二步，如果有人，通过人眼定位模块对采集的图像进行人眼检测，根据人眼检测结果获得人眼坐标；第三步，通过人眼坐标，在测距模块采集到的深度图像上定位人眼，并获取距离信息，此时得到用户到设备之间的距离；第三步，通过比较模块根据距离信息判定用户是否在可采集区域内；第四步，如在可采集区域内则进行第五步，若不在则通过警示模块提示信息提醒用户调整距离至可采集区域内；第五步，接收输入的对应于得到的距离信息的vcm电流；第六步，由vcm驱动模块输出电流以驱动vcm到达指定位置，并通过虹膜图像采集模组采集虹膜图像。

本实施例的虹膜图像采集装置，如图5所示，本实用新型的虹膜图像采集装置中虹膜图像采集模块的镜头(为vcm变焦相机)与现有虹膜图像采集装置中的虹膜采集镜头(为变焦相机)，结构上省去了复杂的电机齿轮传动机构，相机体积上大大缩减。现有技术中应用相位对焦方式需要不断抓拍图像，并通过判断清晰度来不断调节镜头，使得所获取图像逐渐变清晰，最终达到质量标准，该方式对焦时间较长。而本实施例通过接收根据距离输入的电流便可帮助对焦，对焦完成后直接获取到清晰图像，不需多次调整对焦进行判断，有助于节省对焦时间。此外，通过人脸图像采集模块、人眼定位模块可以准确定位到人眼距离，使得可以准确对焦。通过结构光或tof测距采集整幅深度图像，再通过可见光图像中的人眼坐标，映射至深度图像，以此可准确定位到人眼距离，可以进一步大大提高对焦准确性及效率。

综上所述，本实用新型实施例的虹膜图像采集装置，通过利用音圈电机带动虹膜图像采集模块的镜头进行虹膜采集调焦，相对于现有变焦相机能够大大缩减体积。通过利用人脸图像采集模块采集图像进行人脸检测，可以确定有人的情况下采集虹膜图像，提高了采集效率。通过人眼定位，再利用测距模块测量用户与镜头之间的距离，可以得到较准确的距离，进而利用比较模块确认用户在虹膜采集区域内再进行后续操作，能进一步提高采集效率。得到的用户与镜头之间的距离便于驱动模块得到相应的电源信号，从而便于得到能够准确对焦的驱动信号驱动音圈电机带动镜头调焦。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。