[发明专利]一种采用主动视觉反馈的小型化虹膜识别模块

说明书

技术领域

本发明属于生物特征识别以及信息安全技术领域，尤其涉及一种利用用户自反馈主动配合的小型化模块化虹膜识别设备。

背景技术

虹膜是人眼中介于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状区域，呈现丰富的纹理。大量医学和计算机科学的研究表明，不同眼睛(包括人的左右眼和双胞胎的眼睛)的虹膜纹理是各不相同的，并且自胚胎形成后8个月就稳定不变，因而虹膜具有唯一性高、稳定性强的优点。另外，虹膜是一种外部可见的内部器官，因而又具有非侵犯性的优点。这些优点使得虹膜特别适合用于人的身份认证和识别，并被成功的应用于机场、海关、银行等场合的身份鉴定。

虹膜识别技术的第一步就是虹膜图像的获取，同时这也是比较困难的步骤，需要光、机、电技术的综合应用。由于虹膜的特殊性质：面积小(平均直径约11mm)，不同人种颜色差异大，一般摄像方法无法拍摄出可以用来识别的虹膜图像，尤其是对于东方人而言，虹膜颜色较深，采取普通的摄像方式难以得到清晰的虹膜图像。因此，虹膜识别必须采用放大率较大的镜头和主动红外光照明。

虹膜图像获取设备分为接触式和非接触式两种。最初的设备为接触式，主要包括主动照明，镜头及附件，以及成像芯片等，不一定带有反馈装置。接触式采集系统一般采用筒状的封闭腔体作为采集设备的外壳，以隔绝环境光线。在筒状腔体后端安装定焦摄像头，筒状腔体的内部安装有可见光或/和红外光源。在采集虹膜图像时，用户眼睛紧靠在腔体前端，主动触发摄像头的采集按钮成像。该接触式系统的优点是引导眼睛瞄准比较容易，光照设计比较简单，不容易受到外界环境光的影响。但是该采集设备存在先天的弱点，即每次采集都需要使用者与采集设备相接触，接触式采集同时带来了卫生方面的隐患。

为了解决接触式的问题，出现了非接触式的虹膜采集设备，由主动照明，反馈装置，镜头及附件，以及摄像头等构成，此时用户距离虹膜采集设备有一定距离，如25cm或者更远，设备通过测距模块或者图像分析判断有用户站到设备前，开始工作，或者设备就一直工作。设备在工作时，判断采集到的图像中是否有虹膜，并提示用户配合虹膜采集，获得满意图像后，对图像中的虹膜进行特征提取和比对，从而完成用户身份的识别。由于是远距离虹膜采集，而人眼虹膜的面积较小，采集装置必须采用放大率较大的镜头才能获得能够用于识别的虹膜图像，使得摄像机采集视角较小，用户必须使得眼睛位于一个特定的位置上，该位置位于摄像机的景深范围内，能清晰成像，而且处于有效照明范围内。用户在没有任何辅助对准方法的情况下配合设备采集虹膜图像是非常困难的。因此虹膜采集设备上出现了各种反馈装置的引导用户实现对准。

反馈装置通常使用的有听觉反馈或/和视觉反馈。听觉反馈指的是用户根据设备发出的语音提示调整自己的姿势和位置，如设备会提示“向前一点，向后一点，向左一点，向右一点”。听觉反馈是由设备根据当时采得的图像等信息对用户进行主动的提示。而视觉反馈是指用户根据自己看到的东西来调整自己的位置。人们在虹膜采集设备上添加了镜子等反馈设备，加以引导用户移动的指示灯等方式来帮助用户实现上下左右的对准。这种采用类似镜子的反馈设备辅助用户对准的反馈方式难以实现虹膜图像采集的“所见即所得”，因为用户直接根据镜面成像进行对准，而由于存在用户用眼习惯不同、左右眼的主副眼分工、摄像机和镜面的位置有差异等因素，会导致镜面成像和实际摄像机成像的差异，结果就出现用户自己认为对准了但实际上采集不到合适的图像的现象，导致虹膜识别效率的降低。目前市面上的虹膜识别产品全部是采用这种盲动式视觉反馈方法。

而本发明提出的主动视觉反馈方法是把摄像机采集到的真实内容用图像显示的形式反馈给用户，用户可以像照镜子一样来调整人眼和摄像机的相对位置，跟前面的被动视觉反馈不同，用户看到的就是采集的结果，从而实现真正的“所见即所得”，因此对准效果比采用盲动式视觉反馈的虹膜识别设备提高了许多。

由于虹膜识别过程的运算量很大，最早的虹膜识别设备生产商都将虹膜采集和虹膜识别分开进行，虹膜采集由专门的虹膜采集设备完成，而虹膜识别则放在中央服务器中进行，这样的做法导致了虹膜识别系统的部署具有一定的局限性。随着嵌入式系统的兴起，人们对虹膜识别设备的要求越来越高，具有运算独立性，体积小，接口丰富，易于安装和部署，具有网络化功能和数据安全性的虹膜识别专用模块是今后虹膜识别技术的发展方向。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种体积小巧，使用方便的采用主动视觉反馈的虹膜识别模块。

本发明的虹膜识别模块包括：