一种人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置及其身份认证方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物特征识别技术领域，具体涉及一种人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置及其身份认证方法。
【背景技术】
[0002]随着人们对重要场所安全防范级别的不断提高，基于单一人体生物特征识别的门禁控制系统已不能满足要求。为此，需要发展基于人体的两种或两种以上生物特征识别的门禁控制系统，以进一步提高门禁控制系统的安全防范级别。人脸与虹膜是人体的两种重要的生物特征，可以用于身份认证。为了提高门禁系统的安全防范级别，可以将这两种生物特征识别技术联合使用于一套门禁控制系统中，实现人脸与虹膜两种生物特征的联合识另IJ。只有人脸与虹膜均通过认证，才能让使用者通过验证。为此需要研发一种同时采集使用者人脸图像与虹膜图像的光学装置。
[0003]目前，市场上已出现了单一功能的人脸图像采集装置与单一功能的虹膜图像采集装置，尚无可同时清晰采集人脸图像与虹膜图像的光学装置。据统计，人脸的尺寸一般为IlOmmX 200mm，而人类虹膜平均直径为Φ 12mm，即人脸尺寸是虹膜的9_17倍，所以人脸尺寸与虹膜尺寸相差较大，无法用一套普通的光学装置同时清晰地采集人脸图像与虹膜图像。如用人脸图像采集光学装置来采集虹膜图像，则虹膜图像太小而使其细节无法分辨。反之，用虹膜图像采集装置来采集人脸图像，则无法得到完整的人脸图像。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置，可以同时清晰地采集使用者的人脸图像与虹膜图像，具有更高的安全性。本发明的另一目的是提供一种上述人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置的身份认证方法。
[0005]技术方案:为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
一种人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置，包括人脸图像采集模块和虹膜图像采集模块；所述人脸图像采集模块由前置成像镜组、分光棱镜、人脸摄像机、图像处理单元和照明光源组成；所述虹膜图像采集模块由前置成像镜组、分光棱镜、虹膜摄像组件、图像处理单元和照明光源组成；所述人脸图像采集模块与虹膜图像采集模块共用前置成像镜组、图像处理单元和照明光源，并通过分光棱镜实现人脸图像采集模块光路与虹膜图像采集模块光路的分离。
[0006]所述分光棱镜由两个直角棱镜胶合而成，在胶合面上镀有分光光学薄膜。
[0007]所述虹膜摄像组件由2个平行放置的子成像光路组成，所述2个子成像光路的放大倍率相同且均大于1，可以同时清晰采集左右两只眼睛的虹膜图像。
[0008]所述人脸图像采集模块的放大倍率等于前置成像镜组的放大倍率，所述虹膜图像采集模块的总放大倍率等于前置成像镜组的放大倍率与虹膜摄像组件中子成像光路的放大倍率之积。
[0009]所述照明光源由两个子光源组成，从人脸的左右两侧对称照射人脸，以使人脸整个范围内获得均匀一致的照明。
[0010]所述的人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置的身份认证方法，包括以下步骤:
1)利用人脸图像采集模块采集使用者的人脸图像；
2)提取所采集到的人脸图像的特征，并与图像处理单元内存储的人脸特征信息进行比对，如比对不成功，则停止工作；否则进入步骤3);
3)利用虹膜图像采集模块采集使用者两只眼睛的虹膜图像；
4)分别提取所采集到的两幅虹膜图像的特征，并与图像处理单元内存储的虹膜特征信息进行比对，如比对成功，则使用者通过身份认证；否则停止工作。
[0011]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下技术效果:
I)本发明由人脸图像采集模块与虹膜图像采集模块组成，两个图像采集模块独立工作，而且虹膜图像采集模块的放大倍率大于1，因而本发明可以同时清晰地采集使用者的人脸图像与虹膜图像。
[0012]2)本发明中的人脸图像采集模块与虹膜图像采集模块共用前置成像镜组、照明光源，两个图像采集模块的光轴重合，获得的人脸图像与虹膜图像具有确定的定位关系，便于后续图像处理、人脸特征与虹膜特征的提取。
[0013]3)本发明先进行人脸识别，只有人脸通过认证，才能进行虹膜识别，而且仅当两种生物特征均通过认证，使用者才能通过身份认证，可以实现使用者人脸与虹膜两种生物特征的联合识别，安全性更高。
【附图说明】
[0014]图1是人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置的结构示意图；
图2是虹膜摄像组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0016]如图1所示，为本发明的人脸图像与虹膜图像同时采集光学装置，主要结构包括人脸图像采集模块和虹膜图像采集模块。其中，人脸图像采集模块由前置成像镜组1、分光棱镜2、人脸摄像机5、图像处理单元6、第一照明光源701、第二照明光源702组成。虹膜图像采集模块由前置成像镜组1、分光棱镜2、虹膜摄像组件4、图像处理单元6、第一照明光源701、第二照明光源702组成。人脸图像采集模块与虹膜图像采集模块共用前置成像镜组1、图像处理单元6、第一照明光源701、第二照明光源702，并通过分光棱镜2实现人脸图像采集模块与虹膜图像采集模块的光路分离。
[0017]前置成像镜组I的放大倍率为0.044-0.12倍之间，以使人脸完整地成像于人脸摄像机5的革E面上。人脸摄像机5的革E面尺寸在llmmX8.8mm到36mmX24mm之间。
[0018]分光棱镜2由两个直角棱镜胶合而成，其胶合面201镀有分光光学薄膜。该分光光学薄膜可以是分振幅型，也可以是分波长型。当分光光学薄膜为分振幅型时，则人脸图像与虹膜图像以相同波长的照明光成像。当分光光学薄膜为分波长型时，则人脸图像以可见光成像，而虹膜图像以近红外波长成像。
[0019]如图2所示，为本发明中虹膜摄像组件4，该虹膜摄像组件4由两个平行放置的子成像光路组成，可同时采集使用者两只眼睛的虹膜图像。其中第一子成像光路由第一放大成像镜组401与第一虹膜摄像机403组成，第二子成像光路由第二放大成像镜组402与第二虹膜摄像机404组成。这两个子成像光路的放大倍率相同且均大于1，可以在6.1-16.7倍之间，从而把前置成像镜组I所成的中间像面3处的虹膜图像301与302放大后分别完整清晰地成像于第一虹膜摄