[发明专利]一种基于单传感器及光学滤波的图像捕捉装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种虹膜图像捕捉装置，特别涉及一种基于单传感器及光学滤波的图像捕捉装置。

背景技术

生物识别是用生物特征识别个人身份的一种技术。虹膜因其唯一性、稳定性和安全性，逐渐成为一个最有效的生物识别特征。由于高效可用和准确的虹膜识别算法的出现，基于虹膜的自动身份识别和验证系统在过去几年越来越受欢迎。虹膜识别过程大体上分为6步：采集虹膜图片；图片模式转换；虹膜内外边界的定位与分割；虹膜规范化；虹膜编码的特征提取；特征匹配。其中，第三步虹膜内外边界的定位与分割是最重要的一步，因为这一步的好坏将直接影响虹膜识别系统的噪声容量，并最终导致对虹膜识别系统应用领域的限制。

多数虹膜识别方法依靠理想虹膜图像来实现准确的识别，比如，人须直视镜头以得到低噪声的虹膜图像；再或者，采用大型复杂而昂贵的精密装置获取高质量的虹膜图像。但是，第一种虹膜识别系统的性能受到眼睑，睫毛，光照的变化,或平面外旋转等干扰的严重影响；第二种虹膜识别系统的价格太高，不利于系统的推广应用。对输入图像的约束必然导致在图像采集期间过程中对用户的约束,从而限制了该项技术的普及性和应用领域。

人眼的不同部位对同一种光谱的反射率是不一样的。比如，亚洲人的虹膜对近红外光的反射率比可见光的反射率高，但是巩膜刚好相反。这主要是由构成了人类虹膜色素的两个分子的光学性能造成的：褐黑真色素（超过90%）和黄红色素。真色素大部分在可见光谱辐射荧光，这样能捕获到更高级别的细节,但也得到更多的嘈杂的工件，包括镜面反射，漫反射和阴影。虹膜的光谱辐射就其色素沉积的水平在可见光谱中比近红外光谱变化更明显。相反，巩膜的光谱反射在可见光谱中比在近红外光中高得多。因此，传统的基于模板和边界的虹膜分割方法由于边缘检测或拟合刚性外形困难将可能失败。用不同的光谱照射人眼得到灰度值不同的两幅图像，再对这两幅图像进行直方图匹配，图像做差，差值二值化，区域分割四步处理，就可以快速精确地分割出虹膜部分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用棋盘结构的滤波片将两种光源的光谱分离并传送给传感器的基于单传感器及光学滤波的图像捕捉装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于单传感器及光学滤波的图像捕捉装置，包括外壳，照明器，物镜，准直镜，类棋盘滤波片，聚焦透镜，图像传感器，连接器及图像处理器；

所述外壳为密闭式空腔结构，其内部空腔被分隔成位于上部的照明空腔和位于下部的图像捕捉空腔，所述图像捕捉空腔从左至右依次被隔板分隔成物镜空腔，滤波空腔，聚焦空腔和传感器空腔，所述照明空腔中左侧的侧壁设置有出光孔，所述隔板上均设置有通光孔；

所述照明器设置于位于物镜空腔上部的照明空腔内部，所述物镜空腔的左侧设置有入光孔，在物镜空腔内部从左至右依次设置有物镜和准直镜，滤波空腔内部设置有棋盘滤波片，所述聚焦空腔内部设置有聚焦透镜，所述传感器空腔内部设置有图像传感器，所述物镜的焦点、准直镜的焦点、棋盘滤波片的中心、聚焦透镜的焦点位于同一直线上，照明器发出的光经过出光孔照射到虹膜上，虹膜反射的光线经过入光孔被物镜捕捉、经过准直镜变平行后、穿过通光孔经过棋盘滤波片滤波、聚焦透镜聚焦后进入图像传感器，所述图像传感器的输出端经过连接器与所述图像处理器电连接，图像传感器将光信号转化为电信号后将该电信号经过连接器传递给图像处理器。

本发明的有益效果是：本发明具有精确、快速、鲁棒性好且成本低的特点，使用简单，对使用者没有约束，应用范围广泛，可以使用多种光源，改变选用的光源组合，可以扩展应用到不同的场合，使用可见光谱和近红外光谱，使用者不会有任何不适感，算法简单，处理速度快，满足自动虹膜识别系统的要求，装置成本低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述棋盘滤波片为棋盘状结构的滤波片，棋盘状结构的每个格子为间隔设置的高通滤波片或者低通滤波片。

进一步，所述高通滤波片的滤波范围为700nm～900nm。

进一步，所述低通滤波片的滤波范围为400nm～700nm。

进一步，所述照明器为可见光源和近红外光源组成的混合光源。

进一步，所述近红外光源或者为中等红外线,远红外线、紫外线、x射线、伽马射线。

进一步，所述图像传感器为CCD图像传感器。

附图说明

图1为本发明装置结构图；

图2为本发明棋盘滤波片结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：