用摄像机阵列的虹膜识别装置和多模态生物特征识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用摄像机阵列的虹膜识别装置和多模态生物特征识别方法，该系统由多个摄像机、支架结构、指示单元、光源、采集卡、计算机等设备构成，多个摄像机的位置可以根据要求自由排布。识别方法按照以下步骤运行：人自然站立，通过提示将眼睛对准其中一个摄像机；摄像机阵列启动，每一个摄像机都开始采集图像；计算机每隔一段时间循环处理多个摄像机的图像，并分别进行人眼检测；当其中一路信号中检测到人眼图像时，集中处理这一路的图像，并进行虹膜识别。基于此摄像机阵列装置，虹膜系统可以在不同位置，不同高度同时采集虹膜图像，扩大采集范围，增强虹膜识别系统的易用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理、模式识别、多传感器和计算机控制等
，具体涉及一种基于摄像机阵列的虹膜识别装置和方法，应用于生物特征识别和公共安全领域。
技术介绍
基于生物特征识别的安全技术在日常生活中和安全领域有广泛的应用，具有很大 的市场应用前景。生物特征识别的目标在于可以实现既快速、又准确的身份识别或认证，并 期望能在大规模人群中的身份识别中得到应用。在生物特征识别的技术中，虹膜识别技术的优点在于其准确性高、唯一性强、防伪 性好，非常适用于大规模人群的身份认证，但是虹膜识别的缺点在于虹膜图像的获取非常 困难，使用不方便。现有的虹膜识别专利产品(如中国专利CN1282048、CN1416779、CN1584917、 CN1752990、CN1439998等)都采用一个或两个摄像机进行识别，拍摄范围很窄，不能适应不 同身高的用户。有一些系统利用旋转装置，让摄像机自动对准人的眼部区域，但这种装置可 以适应不同身高的用户，但是缺点是速度较慢。有一些系统采用高分辨率的摄像机，但这种 装置的价格昂贵，图像传输速度慢，不宜实用。总之，一个摄像机的拍摄范围非常有限，不能 适应复杂的应用场景，只有用多个摄像机才可以达到灵活、方便的目的。另一方面，现有的大部分虹膜设备只能在很近的距离工作(0. 5米左右)，用户使 用非常不方便；而远距离(1米以上)的虹膜摄像机大部分价格昂贵，不宜实用。如果能够 将普通的监控用一体化摄像机加以改造和组合，用户虹膜识别，一方面可以用来提高虹膜 识别的易用性，另一方面又可以节省成本，那将会给虹膜识别系统的发展带来很大好处。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的问题，本专利技术的策略即采用多个摄像头灵活组装成摄像机阵 列，让多个摄像机来联合拍摄虹膜图像，扩大拍摄范围，增加易用程度。本专利技术的目的是设计一个采用摄像机阵列的虹膜识别装置和多模态生物特征识 别方法，基于摄像机阵列的虹膜采集装置和方法，扩大虹膜图像的拍摄范围，增加了虹膜识 别的易用性。另一方面，摄像机阵列还可以应用到“虹膜_人脸”的多模态生物特征识别系 统和安全监控场景中。( 二 )解决方案为达到上述目的，本专利技术的第一方面，是提供一种基于摄像机阵列的虹膜识别装 置，该装置包括如下结构具有支架结构，用于支撑和排布摄像机阵列；摄像机阵列安装支架结构上，所述摄像机阵列由多个摄像机组成；在摄像机阵列前方放置的用于对准的指示单元；在摄像机阵列两旁放置的光源；摄像机阵列的视频线与多路图像采集卡连接；计算机与多路图像采集卡连接，计算机用于处理摄像机的图像和特征识别。为达到上述目的，本专利技术的第二方面，是提供一种利用摄像机阵列对虹膜进行识 别的方法，包括如下步骤步骤Ml 系统启动摄像机阵列并开启自动对焦功能；系统通过提示让人站到装置 的前面的固定位置，把眼睛对准其中一个摄像机；步骤M2 计算机循环采集每个摄像机的图像；步骤M3 在摄像机每一路信号的图像中进行人眼检测；步骤M4 判断是否检测到人眼图像，如果检测到人眼进行步骤M5 ；如果没有检测 到人眼就继续定时采集，则返回步骤M2 ；步骤M5 当第i路摄像机检测到人眼图像时，从第i个摄像机连续采集多幅序列 图像；步骤M6 当实时处理第i个摄像机的序列图像时，判断每一幅图像的图像离焦度 和运动模糊程度，达到清晰标准时，对该图像进行虹膜识别或注册；步骤M7 对摄像机采集的图像序列中的图像质量进行判断和虹膜识别；如果虹膜 识别成功，则执行步骤M7，提示虹膜识别成功，如果虹膜识别失败，则返回步骤M5继续进行 检测；步骤M8 当连续虹膜识别超过一定时间，虹膜识别没有成功则回到步骤5，并提示 识别失败。为达到上述目的，本专利技术的第三方面，是提供一种对多模态生物特征进行识别的 方法，利用于摄像机阵列的远距离虹膜识别装置，包括如下步骤步骤81 把摄像机阵列中的一个摄像机变焦到宽视角，不断拍摄人脸图像；步骤82 把所有摄像机变焦至最窄视角，用摄像机阵列中的一个或多个摄像机拍 摄虹膜图像；步骤83 对人脸图像进行人脸识别，对虹膜图像进行虹膜识别，或对人脸图像和 虹膜图像联合进行虹膜_人脸模态生物特征进行识别。(三)有益效果本专利技术设计了一种基于摄像机阵列的虹膜识别装置和方法，由于采用了多个一体 化摄像机，并可以灵活组成摄像机阵列。本专利技术的装置可以灵活地适用于不同场景下，不同 身高和需求的用户，扩大虹膜图像的拍摄范围和景深，增加了虹膜识别的易用程度；该装置 和方法利用已有的一体化摄像机和已有的生物特征识别技术，成本低，效果好，应用广阔。另一方面，利用此装置，既可以在近处用窄视角拍摄虹膜图像，又可以在远距离拍 摄人脸图像甚至全身的图像，还可以切换到最大视角监控整个场景。由此，我们又可以扩展 摄像机阵列的应用范围例如，我们可以结合虹膜识别的准确性和人脸识别的方便性，组成 “虹膜_人脸”多模态系统，根据不同的情况选择识别模态；再例如，可以结合摄像机的宽视 角拍摄监控视频，组成一个“生物特征识别-视频监控”系统，应用于安全监控领域；总之， 可以促进生物特征识别和安全监控技术在市场上的应用。附图说明图1为本专利技术装置的整体结构示意图；图2为用户在镜子中看到的图像示意图；图3a为摄像机正方形排布范例；图3b为摄像机图为长条形排布范例；图3c为摄像机圆形散开排布范例，各图中CO都为主摄像机；图4为摄像机阵列虹膜识别方法流程图；图5为各个摄像机的拍摄范围图；图6a、图6b和图6c为虹膜识别-人脸识别结合的方法范例；图7为生物特征识别_视频监控结合的应用实例；D为本专利技术所述装置，Al为正常行人，A2为异常人员，A2’为异常人员进行生物特 征身份认证具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。本专利技术设计了一种基于摄像机阵列的远距离虹膜识别装置和基于多个摄像机的 虹膜识别方法。装置由摄像机阵列1、支架结构2、指示单元3、红外光源5、图像采集卡6、计 算机7等设备构成。方法按照以下步骤运行人自然站立，在将眼睛对准指示单元3，从而对 准摄像机阵列；一体化摄像机阵列1启动，摄像机阵列1的每一个摄像机都开始采集图像； 计算机7每隔一段时间循环处理摄像机阵列1的多个摄像机的图像，并分别进行人眼检测； 当其中一路信号中检测到人眼图像时，集中处理这一路的序列图像，并进行虹膜识别。(一 )装置的整体结构图，如图1所示，包括摄像机阵列1 ；支架结构2 ；指示单元3 ；红外光源5 ；图像采集 卡6 ；计算机7 ；人在宽视角下的示意位置8 ；人进行虹膜识别的位置9 ；其中，摄像机阵列1由多个一体化摄像机组成；摄像机阵列1位于支架结构2的孔 中，支架结构2用来支撑和排布摄像机阵列1 ；支架结构2的面板前放置指示单元3 ；指示单 元3由一面特殊的镜子31和镜子31上标注出的指示位置32组成；摄像机阵列1两旁放置 红外光源5 ；摄像机阵列1的各个摄像机的视频线通过多路图像采集卡6连接到用于图像 处理的计算机7。其中，摄像机阵列1选用为焦距范围变化在22倍以上的多个一体化摄像机，具有 变焦的功能，并能切换到宽视角和窄视角，用于分别拍摄远处和近处的物体；具有自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摄像机阵列的虹膜识别装置，其特征在于：该装置包括如下结构：具有支架结构，用于支撑和排布摄像机阵列；摄像机阵列安装支架结构上，所述摄像机阵列由多个摄像机组成；在摄像机阵列前方放置的用于对准的指示单元；在摄像机阵列两旁放置的光源；摄像机阵列的视频线与多路图像采集卡连接；计算机与多路图像采集卡连接，计算机用于处理摄像机的图像和特征识别。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭铁牛，孙哲南，董文博，谭剑波，张小博，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]