虹膜成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种虹膜成像系统及方法，本发明专利技术虹膜成像系统包括场景相机、虹膜相机、振镜以及控制器和近红外光源；通过场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；当振镜处于所述偏转角度处时，控制器控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像；具有利用振镜的快速调整角度能力对虹膜相机的成像视场进行调整的有益效果，从而达到了快速、便捷地进行虹膜图像采集的目的，节约了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
虹膜成像系统及方法
本专利技术涉及生物特征识别
，特别涉及一种虹膜成像系统及方法。
技术介绍
随着科技的不断发展进步，生物特征识别技术越来越多地应用在人们的工作和生活中，逐渐成为人们进行身份认证的有力工具。其中，虹膜识别技术因其识别准确率高、防伪性强、非接触式等优点，具备巨大的应用潜力。但现阶段基于虹膜识别技术的虹膜成像系统在采集人的虹膜图像方面不够灵活和人性化；主要表现在以下几个方面：现有的虹膜成像系统大部分为景深较小的定焦系统，每次都需要人站在指定位置并调整好眼睛位置角度，才能清晰成像；成像距离近耗时较长，速度较慢，非常不方便。有的虹膜成像系统采用摄像机阵列对不同位置、不同高度的人进行虹膜成像，其缺点是采用摄像机阵列成像，系统成本高，体积庞大。还有的虹膜成像系统利用云台带动宽视角摄像头、窄视角虹膜摄像头和光源同时旋转，捕获人的图像后调整光源及虹膜摄像头，以获得清晰虹膜图像；这种方法需要同时转动宽视角摄像头、窄视角摄像头和光源，扫描速度慢，且系统体积大，很难集成为一体。鉴于以上描述，有必要提供一种新的虹膜成像系统，以克服上述虹膜成像系统的缺点和不足。
技术实现思路
本专利技术提供一种虹膜成像系统及方法，用以利用振镜的快速调整角度能力对虹膜相机的成像视场进行调整，从而达到快速便捷地进行虹膜图像采集的目的。本专利技术提供了一种虹膜成像系统，所述虹膜成像系统包括：场景相机、虹膜相机、振镜以及控制器和近红外光源，振镜设置在虹膜相机成像光轴方向的前方；控制器控制场景相机、虹膜相机以及振镜之间的联动关系；其中：场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；当振镜处于所述偏转角度处时，控制器控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。优选地，所述虹膜相机对人眼虹膜进行连续拍摄成像，得到采集的多张虹膜图像；控制器对采集的多张虹膜图像进行质量评估，识别是否存在满足预设图像质量要求的虹膜图像；若存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则获取满足预设图像质量要求的虹膜图像，并将该虹膜图像传输至后续图像处理流程；若不存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则执行如下操作：场景相机重新进行场景图像采集、控制器执行人脸的检测和定位、估算人眼位置坐标、计算振镜的偏转角度、调整振镜至偏转角度处、控制虹膜相机采集虹膜图像，直至采集到满足预设图像质量要求的虹膜图像。优选地，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路之外，以便将所述场景相机的成像视场全部照明；或者，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路中，所述近红外光源的照明角度跟随振镜的偏转而偏转。优选地，所述虹膜成像系统还包括：人体感应开关；所述虹膜成像系统处于休眠状态，直至人体感应开关感应到有人体走近并进入虹膜成像系统的视场内时，触发所述虹膜成像系统启动。优选地，所述振镜包括：X-Y光学扫描头、电子驱动放大器以及光学反射镜；其中，所述光学反射镜的直径φ的尺寸满足如下数学表达式：φ≥λ(θL+Dp)；其中，θ为虹膜相机成像对角视场角，L为虹膜相机光学系统的入瞳与振镜沿光轴方向的距离，Dp为虹膜相机光学系统的入瞳直径，λ为余裕系数。优选地，所述控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标，包括：根据采集的所述场景图像，利用Adaboost分类器的方法进行场景图像中人脸的检测和定位，获取场景图像中的人脸位置中心坐标(xf，yf)和人脸尺寸大小(Hf，Wf)；其中，Hf为人脸在高度方向的尺寸，Wf为人脸在横向方向的尺寸；按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr；根据获取的人脸中心位置坐标、人脸尺寸以及人脸分割参数，采用线性分割的方法估算人的双眼位置坐标满足如下数学表达式：其中，(xeyel，yeyel)为左眼位置坐标；(xeyer，yeyer)为右眼位置坐标。优选地，所述按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr，包括：根据场景相机拍摄的历史人脸图像，利用Adaboost分类器估计场景图像中的人脸中心坐标和尺寸大小，并且人工估计图像中人眼位置坐标，计算对应的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn；其中，n为计算得到的第n个人脸分割参数；对n个不同的人重复上述过程，将计算获得的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn的平均值作为分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr最终的取值。优选地，所述控制器根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度，包括：设场景图像中人眼位置坐标为(x，y)，振镜的X反射镜与Y反射镜的偏转角度分别为(θx，θy)，则满足如下数学表达式：其中，A、B、C、D、E、F为计算系数；所述A、B、C、D、E、F计算系数的获取，包括：从同一场景图像中采集已知图像坐标的12个不同目标点，其图像坐标分别为：(xi，yi)，i＝1，2，3…12；调整振镜的角度，使虹膜相机的视场中心分别对准12个目标点：ti(i＝1，2，3…12)，并分别记录此时对应的振镜角度(θxi，θyi)(i＝1，2，3…12)，得到12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值；利用获取的12组(xi，yi)和(θxi，θyi)的数值，通过求解线性方程组的方法，求解所述计算系数A、B、C、D、E、F。基于以上实施例所提供的一种虹膜成像系统，本专利技术还提供了一种虹膜成像方法，所述虹膜成像方法适用于以上实施例所描述的虹膜成像系统；所述虹膜成像方法包括：场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；控制器对所述场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；当振镜处于所述偏转角度处时，控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。优选地，所述虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像，包括：虹膜相机对人眼虹膜进行连续拍摄成像，得到采集的多张虹膜图像；控制器对采集的多张虹膜图像进行质量评估，识别是否存在满足预设图像质量要求的虹膜图像；若存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则获取满足预设图像质量要求的虹膜图像，并将该虹膜图像传输至后续图像处理流程；若不存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则执行如下操作：场景相机重新进行场景图像采集、控制器执行人脸的检测和定位、估算人眼位置坐标、计算振镜的偏转角度、调整振镜至偏转角度处、控制虹膜相机采集虹膜图像，直至采集到满足预设图像质量要求的虹膜图像。优选地，所述控制器对所述场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标，包括：根据采集的所述场景图像，利用Adaboost分类器的方法进行场景图像中人脸的检测和定位，获取场景图像中的人脸位置中心坐标(xf，yf)和人脸尺寸大小(Hf，Wf)；其中，Hf为人脸在高度方向的尺寸，Wf为人脸在横向方向的尺寸；按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜成像系统包括：场景相机、虹膜相机、振镜以及控制器和近红外光源，振镜设置在虹膜相机成像光轴方向的前方；控制器控制场景相机、虹膜相机以及振镜之间的联动关系；其中：场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；当振镜处于所述偏转角度处时，控制器控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。

【技术特征摘要】
1.一种虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜成像系统包括：场景相机、虹膜相机、振镜以及控制器和近红外光源，振镜设置在虹膜相机成像光轴方向的前方；控制器控制场景相机、虹膜相机以及振镜之间的联动关系；其中：场景相机对目标场景进行图像采集，得到采集的场景图像；控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标；根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转角度；基于获取的偏转角度，调整振镜至所述偏转角度处；当振镜处于所述偏转角度处时，控制器控制虹膜相机对人眼虹膜进行图像采集，得到采集的虹膜图像。2.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜相机对人眼虹膜进行连续拍摄成像，得到采集的多张虹膜图像；控制器对采集的多张虹膜图像进行质量评估，识别是否存在满足预设图像质量要求的虹膜图像；若存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则获取满足预设图像质量要求的虹膜图像，并将该虹膜图像传输至后续图像处理流程；若不存在满足预设图像质量要求的虹膜图像，则执行如下操作：场景相机重新进行场景图像采集、控制器执行人脸的检测和定位、估算人眼位置坐标、计算振镜的偏转角度、调整振镜至偏转角度处、控制虹膜相机采集虹膜图像，直至采集到满足预设图像质量要求的虹膜图像。3.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路之外，以便将所述场景相机的成像视场全部照明；或者，所述近红外光源设置在虹膜相机扫描成像光路中，所述近红外光源的照明角度跟随振镜的偏转而偏转。4.如权利要求1所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述虹膜成像系统还包括：人体感应开关；所述虹膜成像系统处于休眠状态，直至人体感应开关感应到有人体走近并进入虹膜成像系统的视场内时，触发所述虹膜成像系统启动。5.如权利要求1至4任一项所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述振镜包括：X-Y光学扫描头、电子驱动放大器以及光学反射镜；其中，所述光学反射镜的直径φ的尺寸满足如下数学表达式：φ≥λ(θL+Dp)；其中，θ为虹膜相机成像对角视场角，L为虹膜相机光学系统的入瞳与振镜沿光轴方向的距离，Dp为虹膜相机光学系统的入瞳直径，λ为余裕系数。6.如权利要求1至4任一项所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述控制器对场景相机采集的场景图像进行人脸的检测和定位，估算人眼位置坐标，包括：根据采集的所述场景图像，利用Adaboost分类器的方法进行场景图像中人脸的检测和定位，获取场景图像中的人脸位置中心坐标(xf，yf)和人脸尺寸大小(Hf，Wf)；其中，Hf为人脸在高度方向的尺寸，Wf为人脸在横向方向的尺寸；按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr；根据获取的人脸中心位置坐标、人脸尺寸以及人脸分割参数，采用线性分割的方法估算人的双眼位置坐标满足如下数学表达式：其中，(xeyel，yeyel)为左眼位置坐标；(xeyer，yeyer)为右眼位置坐标。7.如权利要求6所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述按照场景相机拍摄的历史人脸图像，计算人脸分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr，包括：根据场景相机拍摄的历史人脸图像，利用Adaboost分类器估计场景图像中的人脸中心坐标和尺寸大小，并且人工估计图像中人眼位置坐标，计算对应的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn；其中，n为计算得到的第n个人脸分割参数；对n个不同的人重复上述过程，将计算获得的分割参数Axln、Ayln、Axrn以及Ayrn的平均值作为分割参数Axl、Ayl、Axr以及Ayr最终的取值。8.如权利要求6所述的虹膜成像系统，其特征在于，所述控制器根据估算的人眼位置坐标、振镜偏转角度和虹膜相机成像视场之间的关系，计算振镜所需的偏转...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志盛，焦国华，陈巍，章逸舟，刘鹏，陈良培，刘文权，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44