專利名稱：手持式虹膜圖像采集方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種手持式虹膜圖像采集方法及裝置，屬于光學器件的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前虹膜圖像采集設(shè)備主要采用紅外測距儀和自動變焦鏡頭并結(jié)合微處理器控制電路的 設(shè)計思路，但由此帶來的問題是結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，只能在墻體上固定安裝，不能作為輕 便小巧的手持式虹膜采集設(shè)備使用；而且絕大多數(shù)虹膜圖像采集設(shè)備采用照明、反射鏡、攝 像頭三者共主光軸的設(shè)計思路，導致拍攝到的虹膜紋理區(qū)域比較小，而且容易被眼鏡、眼淚 等產(chǎn)生的反射光斑所干擾。
如申請(專利)200320122291.9，
公開日2005.01.19公開了一種虹膜光學成像的裝置。該裝 置包含有殼體，殼體內(nèi)有成像透鏡，視頻照相機，并依次排列在光軸線上，其特征是設(shè)有 對裝置進行控制的圖像處理控制單元，光學成像透鏡前設(shè)有垂面入射冷光鏡，殼體內(nèi)設(shè)置距 離測量傳感器和至少一個照明源，所述的照明源由近紅外波段照明光源、近紅外波段漫射濾 鏡及調(diào)整照明源位置的控制器組成，近紅外波段漫射濾鏡封閉近紅外波段照明光源。本裝置 實時動態(tài)改變照明源位置及強度/亮度，自動調(diào)節(jié)焦距。
前述專利的組成部件、安裝順序與本發(fā)明均不同，前述專利含有圖像處理控制單元和距 離傳感器，并采用焦距可調(diào)的變焦攝像頭，光源的照明位置和亮度也可調(diào)；而本發(fā)明所含部 件都與前述專利均不同，且各部件具有特殊的排列順序，其中選擇性反射透射鏡、不可見的 鏡后照明系統(tǒng)都是本發(fā)明所獨有，可以有效減少照明系統(tǒng)對人眼的刺激；反射透射鏡、照明 系統(tǒng)、鏡頭主光軸三者的不同軸安裝方式也是本發(fā)明的創(chuàng)新，以確保能夠拍攝到較大的虹膜 紋理區(qū)域，同時減少反射光斑所產(chǎn)生的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
在該系統(tǒng)中，選擇性反射透射鏡、遮光罩、定焦鏡頭組、照明光源、照明電路板、成像 器件順次安裝在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)，如圖1所示。
該采集系統(tǒng)的使用過程如下用戶將手持式采集設(shè)備對準自己的眼睛，此時紅外光LED 照亮虹膜區(qū)域，可見光LED照亮整個眼部區(qū)域。用戶可在選擇性反射透射鏡中看到自己虹膜 的鏡像。用戶調(diào)整姿態(tài)使鏡像位于鏡子的正中心，被虹膜區(qū)域反射的紅外光穿過選擇性反射 透射鏡，進入定焦鏡頭組，再經(jīng)過鏡頭組折射，最終在成像器件上成像，由此完成虹膜圖像 的采集過程。該系統(tǒng)分成四個功能模塊支撐結(jié)構(gòu)、非接觸視線引導單元、混合照明單元、成像單元。 如圖2所示。
支撐結(jié)構(gòu)由外殼和三角架組成。
外殼是一端開放的半封閉腔體，開放端安裝選擇性反射透射鏡，成為可透過紅外光的拍 攝窗口。選擇性反射透射鏡之后，按照上文所述順序在腔體內(nèi)安裝其他部件。三角架安裝在 外殼下部，可自由拆卸。當三角架打開時，可立于桌面進行虹膜圖像采集；當三角架并攏時， 可作為手柄由用戶手持采集虹膜圖像。
非接觸視線引導單元由選擇性反射透射鏡構(gòu)成。
該選擇性g射透射鏡的表面有多層金屬鍍膜，使其具有雙重作用可以透射紅外光(這 使虹膜在紅外光的照射下，可以透過選擇性反射透射鏡在其后面的成像器件上成像)，并反射 可見光(這使用戶可以在鏡中看到自己眼睛的鏡像，并以此調(diào)整姿態(tài)使鏡像位于鏡子的正中， 從而完成視線引導，還可以屏蔽外部的可見雜光進入系統(tǒng)內(nèi)部)。.
由于選擇性反射透射鏡的主光軸與鏡頭組、成像器件的主光軸不在同一條直線上，而是 成一定角度，因此，當用戶注視選擇性反射透射鏡正中心的虹膜鏡像時，鏡頭組和成像器件 此時并沒有對準虹膜中心，而是對準虹膜中心偏下的區(qū)域，從而保證了虹膜區(qū)域不會被下眼 瞼遮擋，以便拍攝到更大面積的虹膜區(qū)域。
在選擇性反射透射鏡的后面是遮光罩和鏡頭組，這三者緊密貼合，形成了一個不透光的 密閉腔體。照明光源(紅外光與可見光LED共同組成)安裝在這個密閉腔體的后部，因此可 以保證由LED射出的光線不會在選擇性反射透射鏡表面形成反射，再射回到鏡頭組內(nèi)部，從 而有效的消除了眩光光斑。
混合照明單元是由紅外光LED和可見光LED共同組成的，兩種LED光管呈環(huán)形排列。
可見光波長小于750納米，用于照亮整個眼睛區(qū)域，使用戶在環(huán)境光不夠明亮的情況下 依然能夠在選擇性反射透射鏡中看到自己眼睛所成的像，以此來引導視線瞄準。
紅外光波長大于750納米，用于照射虹膜區(qū)域，并可完全透射通過選擇性反射透射鏡。 由于虹膜區(qū)域和瞳孔區(qū)域?qū)τ诩t外光的反射率不同，所以攝像頭拍攝的紅外圖像中虹膜區(qū)域 和瞳孔區(qū)域呈現(xiàn)比較大的反差，使虹膜紋理更加突出。
本系統(tǒng)中的紅外光和可見光LED安裝在選擇性反射透射鏡的后面，而不是安裝在殼體外 部。這種設(shè)計#得光源不直接可見，最大限度地保護了用戶的眼睛不受刺激；而且由于光源 發(fā)出的光先經(jīng)過選擇性反射透射鏡再射出來照亮虹膜區(qū)域，從而保證了這部分光線被虹膜區(qū) 域反射后還能夠完全通過選擇性反射透射鏡并在成像器件上成像，提高了光源的透射率。
紅外光和可見光LED呈環(huán)形排列，并且每個紅外LED以一定傾斜角度安裝在照明電路板上，其主光軸與鏡頭組、成像器件的主光軸都不在一條直線上，而是向內(nèi)匯聚，所有主光 軸在距離透鏡組25厘米遠處相交，這個主光軸相交點就是透鏡組的合焦點。以上設(shè)計保證了 光源照射的有效性，同時使得紅外光源在虹膜圖像上的光斑集中于一點，最大限度地減少了 干擾?？梢奓ED垂直安裝在照明電路板上，主光軸與鏡頭組、成像器件的主光軸平行，對整 個眼部區(qū)域照明。如圖3所示。
照明單元的后部是照明電路板，該照明電路板負責給LED供電。由于該照明電路板位于 LED和成像器件之間，因此可以遮擋LED尾部的雜光，避免直接照射到成像器件上形成干擾。
成像單元由鏡頭組和成像器件組成。
鏡頭采用定焦鏡頭組(不變焦、不自動聚焦)，鏡頭組安裝在鏡筒內(nèi)，鏡筒一直向后延伸 至接近成像器件表面，以屏蔽外界雜光對成像的干擾。鏡頭表面鍍紅外增透膜，以增強對紅 外光的透射率。成像器件采用CCD，以提高對紅外光的感光度。


圖1是各主要部件在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的安裝順序示意圖2是采集系統(tǒng)功能模塊示意圖3是混合照明單元的主光軸示意圖:。
權(quán)利要求
1.選擇性反射透射鏡、遮光罩、定焦鏡頭組、照明光源、照明電路、成像器件的排列順序不同于一般的濾色鏡、紅外燈、鏡頭組從前到后的排列順序，而是將選擇性反射透射鏡、遮光罩與鏡頭組三者緊密貼合，構(gòu)成封閉的腔體，再在該封閉腔體的后部安裝照明光源，從而有效消除了濾色鏡反射紅外燈的雜光射入鏡頭組所產(chǎn)生的干擾。
2. 選擇性反射透射鏡的雙重作用屏蔽雜光干擾、引導用戶視線 一般的紅外濾色鏡僅僅透過紅外光，吸收可見光，而本系統(tǒng)中的選擇性反射透射鏡與此不同，不僅透射紅外光，而且反射可見光，從而實現(xiàn)了既屏蔽可見光干擾，又引導用戶視線的 功能。
3. 選擇性反射'透射鏡的不同軸安裝一般濾色鏡與鏡頭組、成像器件的主光軸都是在同一條直線上的，而本系統(tǒng)中的選擇性反 射透射鏡采用了不同軸安裝，即選擇性反射透射鏡的主光軸與鏡頭組、成像器件的主光軸呈 一定角度。該設(shè)計使用戶視線處于選擇性反射透射鏡正中時，鏡頭組和成像器件實際指向虹 膜的正中偏下位置(絕大多數(shù)情況下，虹膜的上部被上眼瞼遮擋，而虹膜下部暴露的區(qū)域比 較大)，以保證成像器件可以拍攝到更大面積的虹膜區(qū)域。
4. 光源不可見的鏡后照明系統(tǒng)紅外光源和可見光源不直接暴露在殼體之外，而是位于選擇性反射透射鏡之后，光源不直 接可見，避免了對用戶眼睛的刺激。紅外光源用于照亮虹膜區(qū)域以便成像器件采集圖像，可 見光源在周圍钚境光照不足的情況下對整個眼部區(qū)域補光，以方便用戶在選擇性反射透射鏡 中對準視線。
5. 紅外光和可見光LED的不同軸安裝光源呈環(huán)形排列，每個紅外光LED都按照一定角度向內(nèi)傾斜安裝，各紅外光LED的主光軸 與鏡頭組、成像器件的主光軸不在同一條直線上，而是在距離選擇性反射透射鏡25厘米遠處 各主光軸匯聚相交，該光軸交點與透鏡組焦點重合?？梢姽釲ED垂直于照明電路板安裝，其 主光軸平行于鏡頭組、成像器件的主光軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手持式虹膜圖像采集方法及裝置。該手持式虹膜圖像采集系統(tǒng)采用可見光LED與紅外光LED作為混合光源，并采用不同軸的鏡后安裝方式，既保護用戶眼睛不受刺激，又保證了虹膜區(qū)域的照明；還采用不同軸安裝的選擇性反射透射鏡屏蔽雜光，并在非接觸狀態(tài)下引導用戶視線，使虹膜圖像的采集過程快速、準確、安全。
文檔編號G06K9/00GK101650774SQ20081004179
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月17日
發(fā)明者宮雅卓, 沈文忠 申請人:宮雅卓;沈文忠