一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法技术

本发明专利技术提供了一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法；包括以下步骤：①产生成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；②经过成像波长过滤和物理折射聚焦，图像传感器的成像阵列接收成像波长通道进行全局帧模式或滚动行模式复位积分和读出；③获取成像阵列中相同成像波长通道输出的成像图像原始RAW像素数据；④根据成像图像原始RAW像素数据和像素单元光电转换关系，驱动图像传感器和LED照明光源及光学成像透镜聚焦，实现反馈控制；⑤输出图像。

【技术实现步骤摘要】
一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法
本专利技术涉及生物识别光电领域，尤其是一种用于高安全性的移动终端前置和虹膜识别一体化光电成像系统和方法。
技术介绍
移动终端包括智能手机、平板、可穿戴设备等，现在的信息技术移动化发展趋势来看，移动终端设备必然是未来适用最广泛的设备。目前，现实应用中的移动终端在移动安全支付、账户安全登陆、网上银行方面运用已经极其的广泛了，如余额宝、微信、银行账户管理等方面的运用，虽然在其使用过程中，为生活带来了极大的便利，但是一种新型的通过移动终端安全性能薄弱等特点进行的经济犯罪逐渐的兴起。而移动终端中，现有技术进行身份确认的惯用手段就是密码输入，但是这种身份确认的手段安全性能十分的低，只需要在移动终端上植入简单的病毒程序，就能将该密码泄露，造成相应的损失。为了解决这个问题，国际上还是用生物识别的方式进行移动终端安全身份认证；如苹果公司提出的基于AuthenTec公司开发的指纹识别技术，该技术运用在手机终端上，极大的提高了移动终端的身份确认安全性；但是，指纹技术识别的过程中，由于指纹是静态的，虽然具有唯一性，但是也极其容易被获取指纹信息，甚至被仿制等，所以随着指纹技术在移动终端上的运用越来越广泛，其安全性也会相应的呈下降趋势，所以在安全性方面更加具有优势的虹膜识别是解决移动终端安全身份认证过程中非常有效的方法，而虹膜识别系统是现有的生物识别中精确度最高的。目前在所有移动终端中虹膜识别系统技术和产品中，没有实现用于人脸自拍功能的前置光电成像系统和虹膜识别光电成像系统一体化。但如果人脸自拍功能的前置光电成像系统和虹膜识别光电成像系统一体化分开独立实现，其成本大大增加，更主要的移动终端的体积无法提供容纳2套分开独立光学成像系统的安装空间。另外尽管在防伪造物安全性方面虹膜识别与指纹人脸识别相比更加具有优势，但如果大规模应用于如手机移动大额支付等重要场合，仍然需要更进一步升级防伪造物活体检测的安全性技术，消除安全隐患的威胁。毕竟生物识别本身目的就是为安全，其本身的安全性是最基本和最重要的。更进一步的，高安全性的移动终端前置和虹膜识别一体化光电成像系统需要解决以下严重的问题：1、移动终端应用中前置和虹膜识别一体化光电成像系统，满足人脸自拍功能的前置光电成像系统和虹膜识别光电成像系统一体化，其体积控制在8.5mm*8.5mm*6mm内。2、移动终端应用中前置和虹膜识别一体化光电成像系统，需要一整套高安全性的防伪造物活体检测方法，保证生物识别本身的安全性。3.移动终端应用中前置和虹膜识别一体化光电成像系统，需要指导光电成像系统设计的转换关系的理论推导。4、移动终端应用中前置和虹膜识别一体化光电成像系统，需要极大降低成本，成本降低至10美金以内才能大规模得到应用。解决以上问题是目前面临的最大挑战。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于高安全性的移动终端前置和虹膜识别一体化光电成像系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法；包括以下步骤：①产生成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；②经过成像波长过滤和物理折射聚焦，图像传感器的成像阵列接收成像波长通道进行全局帧模式或滚动行模式复位积分和读出；③获取成像阵列中相同成像波长通道输出的成像图像原始RAW像素数据；④根据成像图像原始RAW像素数据和像素单元光电转换关系，驱动图像传感器和LED照明光源及光学成像透镜聚焦，实现反馈控制；⑤输出图像。总结上述描述，通过本专利技术实现了高安全性的移动终端前置和虹膜识别一体化光电成像系统以及其方法：1、前置和虹膜识别一体化光电成像系统，实现满足人脸自拍功能的前置光电成像系统和虹膜识别光电成像系统一体化，其体积控制在8.5mm*8.5mm*6mm内。2、前置和虹膜识别一体化光电成像系统，实现一整套高安全性的防伪造物活体检测方法，保证生物识别本身的安全性。3.前置和虹膜识别一体化光电成像系统，实现阐述指导光电成像系统设计的转换关系的理论推导。4、前置和虹膜识别一体化光电成像系统，实现极大降低成本，成本降低至10美金以内能大规模得到应用。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术的前置和虹膜识别一体化光电成像系统的总体结构图；图2为图1中的图像传感器105成像阵列独立接收RGB-IR波长通道的每个成像像素单元示意图；图3为图2中图像传感器105用于复位积分和读出电荷(电子)电压的复位积分和读出电路原理图；图4为图2中图像传感器105RGB-IR波长通道的成像阵列的像素单元4方向2*2交叉间隔排列格式示意图；图5为图2中图像传感器105成像阵列中相同波长通道像素之间4方向的邻近像素原始RAW数据内插值示意图；图6为本专利技术定义虹膜图像的对比度区域示意图；图7为本专利技术定义虹膜图像的瞳孔和虹膜直径示意图；图8为本专利技术定义虹膜图像的角膜不同位置的光学反射点示意图；图9为本专利技术定义眼球生理运动的产生的眼睑生理运动活性特性程度的示意图；图10为本专利技术定义眼球生理运动的产生的离轴斜视生理运动活性特性程度的示意图。具体实施方式实施例1、给出了一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像系统及方法。该方法包括有前置光电成像方法、虹膜识别光电成像方法、对前置光电成像方法或者虹膜识别光电成像方法中所使用的相同波长通道的原始RAW数据像素之间进行内插重建的方法、虹膜防伪造物活体检测方法。如图1所示，该系统沿着成像系统光轴100设置光学滤光器(101或104)(用于过滤成像波长)、光学成像透镜102(用于物理折射聚焦成像波长)、光学成像透镜的固定安装座103(用于固定安装光学成像透镜)、图像传感器105(用于光电转换输出成像图像)、照明光源106(包括RGB-LED照明光源106RGB和IR-LED照明光源106IR；RGB-LED照明光源106RGB用于对前置光电成像系统产生RGB成像波长辐射，IR-LED照明光源106IR用于对虹膜识别光电成像系统产生IR成像波长辐射)以及成像系统固定安装基板107(用于提供前置和虹膜识别光电成像系统固定安装载体)，成像系统固定安装基板107上还设置有移动终端主板110(用于实现移动终端功能电路载体)，在移动终端主板110上集成LED电流驱动器108(用于驱动控制LED照明光源辐射强度，辐射角度位置，和辐射时间)和处理器芯片109(用于驱动控制LED电流驱动器和图像传感器)。本专利技术具体实施例1中前置和虹膜识别一体化光电成像系统包括用于前置光电成像系统的光学通路和虹膜识别光电成像系统的光学通路；前置光电成像系统的光学通路包括如下：RGB-LED照明光源106RGB辐射RGB成像波长，光学滤光器(101或104)过滤RGB成像波长，光学成像透镜102物理折射聚焦RGB成像波长，图像传感器105的成像阵列独立接收RGB波长通道。虹膜识别光电成像系统的光学通路包括如下：IR-LED照明光源106IR辐射IR成像波长，光学滤光器(101或104)过滤IR成像波长，光学成像透镜102物理折射聚焦IR成像波长，图像传感器105的成像阵列独立接收IR波长通道。本专利技术的具体实施例1中，图像传感器105的成像阵列被配置为具有独立接收功能的RGB-IR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法，其特征是，包括以下步骤：①产生成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；②经过成像波长过滤和物理折射聚焦，图像传感器的成像阵列接收成像波长通道进行全局帧模式或滚动行模式复位积分和读出；③获取成像阵列中相同成像波长通道输出的成像图像原始RAW像素数据；④根据成像图像原始RAW像素数据和像素单元光电转换关系，驱动图像传感器和LED照明光源及光学成像透镜聚焦，实现反馈控制；⑤输出图像。

【技术特征摘要】
2014.10.15 CN 20141054631751.一种移动终端前置和人脸/虹膜识别一体化光电成像方法，其特征是，包括以下步骤：①产生成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；②经过成像波长过滤和物理折射聚焦，图像传感器的成像阵列接收成像波长通道进行的全局帧模式或滚动行模式的复位积分和读出；③获取成像阵列中相同成像波长通道输出的成像图像原始RAW像素数据；④根据成像图像原始RAW像素数据和像素单元光电转换关系，驱动图像传感器和LED照明光源及光学成像透镜聚焦，实现反馈控制；⑤输出图像。2.如权利要求1所述的光电成像方法，其中在所述步骤④之后还包括步骤：处理器芯片分别对成像阵列中相同波长通道的原始RAW像素数据之间进行内插重建，再由处理器芯片输出内插重建后的图像。3.如权利要求1所述的光电成像方法，其中所述反馈控制选自下列中的一种或多种：反馈控制图像传感器的复位积分时间，数字和模拟增益设置，反馈控制LED电流驱动器驱动LED照明光源的辐射强度，辐射角度位置，和辐射时间。4.如权利要求1所述的光电成像方法，其中基于所述成像图像原始RAW像素数据，执行图像传感器的光学黑电平校正BLC，自动曝光反馈控制AEC，自动增益反馈控制AGC。5.如权利要求1所述的光电成像方法，其中处理器芯片通过配置光线传感器根据当前环境光亮度，控制LED电流驱动器驱动LED照明光源的辐射强度。6.如权利要求2所述的光电成像方法，其中所述成像波长是RGB成像波长，所述图像传感器的成像阵列独立接收RGB成像波长，所述原始RAW像素数据是I{YR，YG，YB}，内插重建后的图像的每个像素分别包含RGB像素值。7.如权利要求6所述的光电成像方法，其中所述图像传感器的成像阵列独立接收的R波长通道的像素单元光电转换的数值YR为：YR＝FF*QR*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU独立接收的G波长通道的像素单元光电转换的数值YG为：YG＝FF*QG*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU独立接收的B波长通道的像素单元光电转换的数值YB为：YB＝FF*QB*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU其中所述FF为微透镜的填充因子，QR，QG，QB为图像传感器成像阵列中独立接收RGB波长通道的每个成像像素单元光电量子转换常数，EXP为图像传感器成像阵列的复位积分时间或曝光时间，EXP同步等于LED照明光源的辐射时间，GAIN为图像传感器成像阵列的数字和模拟增益,ADCG为图像传感器成像阵列的ADC电压模拟-数字转换量化分辨率，E为图像传感器成像阵列接收的辐射率或辐射照度，PSU为图像传感器成像阵列的每个光电二极管成像像素单元的物理尺度面积。8.如权利要求6所述的光电成像方法，其中所述成像透镜聚焦通过计算成像图像原始RAW像素数据I{YR，YG，YB}的焦点质量值反馈控制实现光电成像系统聚焦工作物距WD至少为30cm-100cm。9.如权利要求1或2所述的光电成像方法，其中所述成像波长是IR成像波长，所述原始RAW像素数据是I{YIR}。10.如权利要求9所述的光电成像方法，其中所述图像传感器的成像阵列独立接收的IR波长通道的像素单元光电转换的数值YIR为：YIR＝FF*QIR*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU其中所述FF为微透镜的填充因子，QI...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪蔚民，金城，
申请(专利权)人：倪蔚民，
类型：发明
国别省市：浙江;33