一种生物特征成像的方法与设备技术

本发明专利技术提供生物特征成像设备，包括：光学镜头部件，用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像；图像传感器，用于将生物特征的光学图像转换成电子图像；微电机，用于调节光学镜头部件；微电机控制器，用于获取电子图像的图像质量信息，根据电子图像的图像质量信息来控制微电机调节光学镜头部件以实现对感兴趣区域的生物特征进行自动对焦控制，其中图像质量信息包括以下至少一个：瞳孔直径或虹膜直径；以及至少一个光学部件，其采用分别具有780nm、850nm和940nm的不同中心光谱的近红外光进行照明。

A Biometric Imaging Method and Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种生物特征成像的方法与设备
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种对生物特征进行成像的技术。
技术介绍
虹膜识别是一种新兴的生物识别技术，在身份识别领域应用不断扩大。安全便捷的身份识别是开展面向移动终端业务服务的难点。目前用移动终端作为身份确认的手段主要依赖密码和卡，存在难记忆、易被窃取，安全性低等问题。在众多身份识别技术中，虹膜识别的安全性和精确度最高，具有个体唯一、不需要记忆、不能被窃取，安全级别高等优点。在现有技术中，虹膜成像设计一般采用定焦设计，用户需要主动配合来寻找合适的虹膜成像位置，导致需要附加额外的硬件设备如测距传感器、三色指示灯等；也有些虹膜成像系统采用步进电机或者直流电机来驱动镜头的前后移动实现虹膜自动对焦和成像，但仍然需要测距传感器来测量距离，并且步进电机或者直流电机的体积大，功耗大。这些均导致虹膜成像系统的体积大大增加，识别速度拉长，用户体验差，无法微型化集成应用到需求量更广的移动终端。特别地，如果利用图像质量进行对焦，可以采用相对恒定的值，例如瞳距，作为评价虹膜图像质量的参数，则由于事实上瞳距的个体差异还是比较大的，产生的误差值也相应较大，并不能够实现精确的对焦。此外，现有设计中，用于虹膜成像的红外中心光谱仅针对明暗对比而采用两个波段，不能对不同人种深浅不同的虹膜进行较好的成像照明。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种生物特征成像方法和设备以及包含该设备的移动终端，从而减轻或消除上面提及的一个或者多个问题。根据本公开的一个方面，提供了一种生物特征成像设备，其中该设备包括：光学镜头部件，用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像；图像传感器，用于将包含所述生物特征的光学图像转换成电子图像；微电机，用于调节所述光学镜头部件；以及微电机控制器，用于获取所述电子图像的图像质量信息，根据所述电子图像的图像质量信息控制微电机调节所述光学镜头部件以实现对所述感兴趣区域的生物特征进行自动对焦控制，其中所述图像质量信息包括以下至少一个：瞳孔直径或虹膜直径；以及至少一个光学部件，其采用分别具有780nm、850nm和940nm的不同中心光谱的近红外光进行照明。根据本公开的另一方面，还提供了一种移动终端，其中该移动终端包括如上所述的生物特征成像设备。根据本公开的又一方面，还提供了一种生物特征成像方法，其中该方法包括以下步骤：获取通过光学镜头部件捕获的感兴趣区域的生物特征的图像；获取所述图像的图像质量信息；以及根据所述图像的图像质量信息控制微电机调节所述光学镜头部件以实现对所述感兴趣区域的生物特征进行自动对焦控制，其中所述图像质量信息包括以下至少一个：瞳孔直径或虹膜直径；以及进一步包括：采用分别具有780nm、850nm和940nm的不同中心光谱的近红外光进行照明。与现有技术相比，本公开能够根据生物特征的电子图像的图像质量信息对该生物特征进行自动对焦控制，避免了传统地通过测量成像设备与被摄体之间的物理距离进行自动对焦，从而不需要配置测距所需的硬件，例如测距传感器。另外，本公开采用微型电机以替代步进电机或者直流电机来调节光学镜头部件。这些都为生物特征成像设备的小型化提供了可能。进一步，本公开利用虹膜直径和瞳孔直径这些相对更加恒定的参数来对该生物特征进行自动对焦控制，能够实现更精细更准确的对焦，并且采用更多的红外波段使得能够对现有各个人种深浅不同的虹膜进行很好的成像照明。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出根据本公开一个方面的生物特征成像设备示意图；图2示出根据本公开另一方面的生物特征成像设备示意图；图3示出根据本公开一个方面的生物特征成像方法流程图；图4示出根据本公开实施例的音圈电机的示意图；图5示出根据本公开实施例的微机电系统致动器的示意图；图6示出根据本公开实施例的双眼分割定位成左右眼两个单独的单眼虹膜图像的示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式本领域的技术人员应当明白本专利技术可以以脱离这些具体细节的其它实现方式来实现。而且为了不模糊本专利技术，在当前的说明中省略了已知的功能和结构的并非必要的细节。下面结合附图对本公开作进一步详细描述。图1示出根据本公开一个方面的生物特征成像设备示意图。如图1所示，生物特征成像设备100包括光学镜头部件110，图像传感器120，微电机140以及微电机控制器130。光学镜头部件110用于对感兴趣区域13的生物特征12进行光学成像。具体地，光学镜头部件110可以是光学镜头组，其实现在一个固定成像焦平面的生物特征信息的成像。光学镜头组的材料可以采用全玻璃镜头、全塑料镜头、玻璃与塑料镜头相结合或者液体镜头等混合材料。在本文中，将虹膜作为生物特征的实例来描述本公开的实施例，但本领域技术人员应当理解，生物特征还包括视网膜、眼纹、唇纹、面部以及静脉等。感兴趣区域13指代光学镜头部件成像能够保持聚焦清晰的区域，即光学镜头部件能够对位于感兴趣区域中的生物特征进行清晰成像。感兴趣区域13的大小根据光学镜头部件的景深确定，景深是指成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差。它决定了用户可以距离生物特征成像设备的远近的冗余度范围，或者是生物特征识别的使用范围。另外，光学成像原理是本领域公知的技术，为了简洁起见，在此不再赘述。图像传感器120用于将从光学镜头部件110获取的生物特征的光学图像转换成电子图像。具体地，图像传感器120可以包括电荷耦合元件（CCD）和金属氧化物半导体元件（CMOS）等感光元件，并利用感光元件将生物特征的光学成像转换成电子信号以获得相应的电子图像。在一个实施例中，电子图像包括静态图像和动态图像格式，动态图像是由多帧静态图像按照时间顺序排列组合在一起的静态图像流，也称视频格式。电子图像可以被存储成预定的图像格式，包括但不限于BMP,JPEG、TIFF、RAW、GIF和PNG等。电子图像的信息也可以以二进制比特的表征形式保存在缓存或者内存中，比如每个图像像素使用8比特，10比特,12比特,或者24比特的二进制信息来代表，这些信息会作为后续生物图像分析、识别等的基本处理信息。本领域技术人员应当理解，上述将光学图像转换成电子图像的方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现转换方式如可适用于本专利技术，也应包含在本专利技术保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。微电机控制器130用于获取、传递、或分析图像传感器120转换的电子图像(包括静态图像和动态图像)的图像（或视频）质量特征信息，然后，根据所述电子图像的图像、视频质量信息实时分析图像的生物特征或清晰度并利用微电机140调节光学镜头部件110的成像组件特性以实现对所述感兴趣区域的生物特征进行自动对焦控制。具体地，微电机控制器130例如可以从图像传感器120获取电子图像，并对该电子图像进行评估以获得该电子图像的图像质量特征信息，例如图像的清晰度、或生物特征。在对电子图像质量进行评估时，可以对电子图像整体进行评估，以获得该电子图像的整体图像质量信息；也可以首先识别出电子图像中所包含的生物特征（例如虹膜）图像，然后评估该生物特征图像以获得该生物特征的图像质量信息，并将其作为所述电子图像的图像质量信息。所述图像质量信息包括但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物特征成像设备（100），包括：光学镜头部件（110），用于对感兴趣区域（13）的生物特征（12）进行光学成像；图像传感器（120），用于将包含所述生物特征（12）的光学图像转换成电子图像；微电机（140），用于调节所述光学镜头部件（110）；微电机控制器（130），用于获取所述电子图像的图像质量信息，根据所述电子图像的图像质量信息来控制微电机（140）调节所述光学镜头部件（110）以实现对所述感兴趣区域（13）的生物特征（12）进行自动对焦控制，其中所述图像质量信息包括以下至少一个：瞳孔直径或虹膜直径；以及至少一个光学部件（150），其采用分别具有780nm、850nm和940nm的不同中心光谱的近红外光进行照明。

【技术特征摘要】
1.一种生物特征成像设备（100），包括：光学镜头部件（110），用于对感兴趣区域（13）的生物特征（12）进行光学成像；图像传感器（120），用于将包含所述生物特征（12）的光学图像转换成电子图像；微电机（140），用于调节所述光学镜头部件（110）；微电机控制器（130），用于获取所述电子图像的图像质量信息，根据所述电子图像的图像质量信息来控制微电机（140）调节所述光学镜头部件（110）以实现对所述感兴趣区域（13）的生物特征（12）进行自动对焦控制，其中所述图像质量信息包括以下至少一个：瞳孔直径或虹膜直径；以及至少一个光学部件（150），其采用分别具有780nm、850nm和940nm的不同中心光谱的近红外光进行照明。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述微电机是音圈电机或微机电系统致动器，所述微电机进一步用于利用其产生的电磁力调节所述光学镜头部件（110）从而实现对所述感兴趣区域（13）的生物特征（12）进行自动对焦控制。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述微电机控制器（130）进一步用于根据所述电子图像的图像质量信息获得移动所述光学镜头部件（110）的步长，并按照所述步长调节所述光学镜头部件（110）的位置以实现自动对焦。4.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述光学镜头部件（110）包括液体镜头，所述微电机控制器（130）进一步用于根据所述电子图像的图像质量信息改变所述液体镜头的形状来调节所述光学镜头部件（110）的光学特性以实现自动对焦。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述微电机控制器进一步用于基于所述属性值计算所述感兴趣区域的生物特征与所述生物特征成像设备（100）之间的物距，根据所述物距和所述光学镜头部件（110）当前的成像焦距来调节所述光学镜头部件（110）以实现自动对焦。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述微电机控制器进一步用于计算所述物距与所述成像焦距之差以获得（110）移动所述光学镜头部件（110）的步长，并按照所述步长移动所述光学镜头部件（110）的位置以实现自动对焦。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学镜头部件（110）包括液体镜头，所述微电机控制器进一步用于根据所述物距和所述成像焦距改变所述液体镜头的形状来调节所述光学镜头部件（110）的光学特性以实现自动对焦。8.根据权利要求1或2所述的设备，其中当所述生物特征包括双眼虹膜时，所述光学镜头部件（110）在双眼水平方向的光学分辨率大于等于1500像素，垂直方向的光学分辨率大于等于480像素，并且所述图像传感器（120）的分辨率大于或等于所述光学镜头部件（110）的光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓鹏，徐鹤菲，
申请(专利权)人：王晓鹏，
类型：发明
国别省市：北京,11