本发明专利技术公开了一种面部／虹膜组合光学成像的装置，包括以下成像光路系统：用于眼睛视觉反馈的可见光成像光路系统、用于眼睛虹膜成像的近红外光成像光路系统和用于眼睛位置定位信息获取的面部成像光路系统；所述的面部／虹膜组合光学成像的装置包括上述成像光路系统的光学等价变换。本发明专利技术还提供了一种面部／虹膜组合光学成像的方法，包括眼睛位置跟踪和定位，及获取最高质量的虹膜纹理图像步骤。使用本发明专利技术的装置及方法，能快速获取最高质量的虹膜纹理图像、且易于使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提供面部/虹膜组合成像的装置及方法，特别是在符合客观统一技术标准条件下获取面部/虹膜图像光学成像的装置及方法。
技术介绍
相关的专利文献检索USPTO数据库包括US6594377，US 6785406，US6832044，US 20020191075，US20020191076，US20030012413，US20030021598，US 20030081817，US20030219247，US 20050084137，US 20050084179。上述相关的专利文献有采用两组立体摄像机通过立体视觉技术获取眼睛位置定位信息，该方法包括面部图像获取、摄像机标定、面部特征提取、面部图像匹配等步骤进行复杂机器视觉计算。缺点是对两组广角摄像机参数一致性要求高，摄像机标定复杂，面部特征提取、面部图像匹配对噪声干扰敏感，需要庞大的计算量，速度难以达到实时帧速率实现(需要采用专业的实时机器视觉处理器)，测量精度可靠性与稳定性对干扰敏感，仅此方法的成本就比传统的虹膜光学成像装置更昂贵。高分辨率的超声波或红外测距也具有高成本，更重要的在宽工作区域中使用由于使用者位置没有保持一致导致测距结果很不精确，获得的测距结果可能不是眼睛虹膜的物距信息，而是使用者头部(如头发，鼻，眼镜，脸等)或其它身体部分错误的干扰信息。总结上述相关专利文献，存在全部或部分以下问题1光学成像装置系统不能获取最高质量的虹膜纹理图像；2光学成像装置系统存在使用快速性问题，如要求2秒以上；3光学成像装置系统存在使用方便性问题，如要求使用者严格配合；4光学成像装置系统不具有高可靠稳定性，如不能在户外，强背光，强卤素光，宽温差范围使用；5光学成像装置系统不具有高性价比；另外缺乏客观统一技术标准作为综合性能评价系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的缺点，提出一种用于获取面部/虹膜纹理图像的光学成像装置系统的客观统一技术标准，它包括以下技术特征与内容要求 1、光学成像装置系统获取最高质量的虹膜纹理图像；(1)虹膜纹理图像具有恒定的虹膜成像尺寸，即相同的光学放大倍率；(2)虹膜纹理图像具有最高聚焦质量，即位于像方焦点位置；(3)虹膜成像图像具有相同亮度等级，即恒定的受辐射照度；(4)虹膜成像图像具有移去左右眼睛图像的角膜和眼镜的镜面反射；(5)虹膜成像图像具有所成像的虹膜位置在图像的中心；(6)虹膜成像图像具有消除虹膜纹理的运动模糊和覆盖；光学成像系统满足最小单位像素空间分辨率(pixel resolution)为20pixel/mm(单位pixel/mm，每毫米像素)；最小光学空间分辨率(optical resolution)在调制传递函数(MTF)等于60％的调制度(modulation)即对比度(contrast)时为5lp/mm(单位lp/mm，每毫米线对)或在调制传递函数等于10％的调制度即对比度时为10lp/mm；最小信噪比SNR为48db(单位db，分贝)；2、光学成像装置系统快速获取最高质量的虹膜纹理图像；在1秒速度内快速获取最高质量的虹膜纹理图像；3、光学成像装置系统易于使用；(1)工作区域(视场)宽广，而不必严格限制使用者必须在很窄的工作区域(视场)内；所述的工作区域(视场)至少由物距z方向25-50cm，更大程度上可实现25-100cm物距；x水平方向60度，y垂直方向60度的立体视场范围构成。(2)使用者能最快速直观方便的定位于系统工作区域(视场)中；(3)在使用者运动模糊和频繁的眨眼状态下使用，不必要求使用者严格配合；4、光学成像装置系统高可靠稳定性(1)适用于实际应用时的复杂背景环境下；所述的背景环境包括户外，强背光，强卤素光，宽温差范围条件，亮度在100,000-0Lux范围。(2)系统使用寿命久；满足获取最高质量的虹膜纹理图像要求下电机运动次数最少。5、光学成像装置系统高性价比满足上述要求的条件下较传统的虹膜光学成像装置成本更低廉，适合规模产业化。本专利技术以解决上述统一技术标准提出的技术特征与内容要求为根本目的，并且本专利技术提到的所有技术特征与内容要求都以上述定义为自包含。一种面部/虹膜组合光学成像的装置，其特征是包括以下成像光路系统，(1)用于眼睛视觉反馈的可见光成像光路系统；(2)用于眼睛虹膜成像的近红外光成像光路系统； (3)用于眼睛位置定位信息获取的面部成像光路系统；所述的面部/虹膜组合光学成像的装置包括上述成像光路系统的光学等价变换。所述的面部/虹膜组合光学成像的装置由带通光学滤波器，PAN/TILT光学反射器，光学成像透镜组，CMOS摄像机，远光轴脉冲照明光源，眼睛位置跟踪与定位单元组成；所述的眼睛位置跟踪与定位单元由广角CMOS摄像机与近光轴照明光源组成；所述的面部/虹膜组合光学成像的装置还包括由通讯单元，人机界面输入/输出单元，冷背光光源单元，工作区域视场光学投影引导光束单元，光电语音提示单元，数字信号处理器与控制器单元，及系统控制单元组成。所述的面部/虹膜组合光学成像的装置包括非相干光学波前相位调制/解调成像系统；所述的波前相位调制/解调成像系统由光学入瞳，光学元件波前相位调制，CMOS光学图像传感器成像，数字信号处理图像解调恢复，重建原始数字图像组成。所述的系统控制单元分别与以下单元连接实现控制，(1)PAN/TILT光学反射器水平面PAN和垂直面TLLT旋转光学轴角度电机位置控制；(2)光学成像透镜组变焦ZOOM，聚焦FOCUS，相对孔径IRIS电机位置控制；(3)远光轴脉冲照明光源位置POSITION，发射亮度L，占空比时间T控制；(4)CMOS摄像机自动电子增益，积分时间，数据与时序信号控制；(5)眼睛位置跟踪与定位控制；(6)通讯控制；(7)人机输入/输出界面控制；(8)冷背光光源亮度控制；(9)工作区域视场光学投影引导光束控制；(10)光电语音提示控制。带通光学滤波器的光谱波长带通带限为730-800nm带宽范围内具有≤70nm带宽特征；并且照明光源的光谱发射波长和带通光学滤波器光谱波长带通带限范围匹配。所述的工作区域视场光学投影引导光束单元由具有预定投影(发散)立体角的光束组成，并且所述的立体角光束投影(发散)产生的立体区域形成工作区域视场。预置远光轴脉冲照明光源，定义以下法则条件(R1)预置照明光源的几何位置与眼睛特定的组合形成的远光轴角度范围限制在15度到45度；(R2)预置照明光源的几何位置与眼睛特定的组合形成的远光轴角度在上述可利用的最大限制范围内以接近上限为最优选； (R3)至少需要两组预置照明光源几何位置；预置近光轴照明光源，定义以下法则条件(H1)预置照明光源的几何位置与眼睛组合形成的近光轴角度小于7度；(H2)至少需要两组预置照明光源几何位置；(H3)同时使用全部预置照明光源的几何位置与眼睛组合；其中远光轴角度与近光轴角度Q定义是照明光源中心和眼睛中心的连线相交于眼睛中心光轴线形成的夹角；光学成像透镜组相对孔径IRIS，远光轴脉冲照明光源发射亮度L，占空比时间T，定义以下约束法则条件(M1)2**T相互乘积值关系属性保持恒定相同；(M2)使预定光学成像透镜组具有最大化的相对孔径IRIS；脉冲照明光源的占空比时间T，即CMOS摄像机积分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面部／虹膜组合光学成像的装置，其特征是包括以下成像光路系统：用于眼睛视觉反馈的可见光成像光路系统、用于眼睛虹膜成像的近红外光成像光路系统和用于眼睛位置定位信息获取的面部成像光路系统；所述的面部／虹膜组合光学成像的装置包括上述成像光路系统的光学等价变换。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金城，
申请(专利权)人：沈洪泉，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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