[发明专利]一种远距离大视场虹膜光学成像的装置及方法

说明书

本发明提供一种远距离大视场虹膜光学成像的装置，包括：虹膜光学跟踪系统，包括3D深度成像单元和方向轴旋转单元；虹膜变焦聚焦光学成像系统，包括光学变焦聚焦透镜组，用于根据3D物理空间点坐标执行虹膜成像的焦距和聚焦位置调整；LED照明光源辐射系统，包括辐射强度立体角和/或辐射强度方向角，用于根据3D物理空间点坐标执行响应于不同工作半径/距离对应的虹膜变焦聚焦光学成像系统的视场角之间匹配关系的组合控制；图像处理和驱动控制，实现各系统单元间的驱动和反馈控制。本发明提供的一种远距离大视场虹膜光学成像的装置及方法，同时实现大范围时视场角和辐射照度恒定。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种远距离大视场虹膜光学成像的装置及方法。

背景技术

已知用于虹膜成像装置存在以下缺陷，在远工作距离和大工作视场场景下获得图像的成像时间超过1-3s，用户无法在如此长时间内保持一致相对静止，归因于图像虹膜直径要求200pixel的大放大倍率要求，导致即使非常轻微移动都能造成超过虹膜成像系统视场需要重新调整视场，变焦聚焦，照明。

此外，传统测距包括软件映射虹膜直径或双眼距离，因为归因于人群中变化差异大于20％导致误差过大而无法提供精确工作距离信息直接影响整体性能，同样红外，超声，tof等物理测距在远工作距离和大工作视场场景下也误差过大无法提供精确工作距离信息，同时已知技术存在景深，图像亮度，图像相对照度，照明光源辐射强度，眼睛虹膜受辐射照度等图像质量在远工作距离和大工作视场场景下也无法保证一致性，甚至相差数倍，传统的照明光源采用随工作距离平方反比变化调节，非恒定光源辐射强度(比如工作距离2-3倍范围，视场角变化2-3倍，辐射强度变化4-9倍)，导致无法同时满足大范围时视场角和辐射照度恒定的要求。

因此，针对现有技术中的在远工作距离和大工作视场场景下上述技术问题，需要一种远距离大视场虹膜光学成像的装置及方法。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种远距离大视场虹膜光学成像的装置，所述装置包括：

虹膜光学跟踪系统，虹膜变焦聚焦光学成像系统，LED照明光源辐射系统，图像显示反馈系统，图像处理和驱动控制系统；

所述虹膜光学跟踪系统包括3D深度成像单元，用于执行3D物理空间点坐标获取，

和方向轴旋转单元，用于根据3D物理空间点坐标执行虹膜变焦聚焦光学成像系统的物方成像区域调整；

所述的虹膜变焦聚焦光学成像系统包括光学变焦聚焦透镜组，用于根据3D物理空间点坐标执行虹膜成像的焦距和聚焦位置调整；

所述LED照明光源辐射系统包括辐射强度立体角和/或辐射强度方向角，用于根据3D物理空间点坐标执行响应于不同工作半径/距离对应的虹膜变焦聚焦光学成像系统的视场角之间匹配关系的组合控制；

所述的图像显示反馈系统包括显示屏用于实时显示当前图像和/或状态信息；

所述的图像处理和驱动控制系统连接虹膜光学跟踪系统，虹膜变焦聚焦光学成像系统，LED照明光源辐射系统，图像显示反馈系统，并实现各系统单元间的驱动和反馈控制。

优选地，所述3D深度成像单元包括采用3D TOF深度成像或结构光深度成像，或双目立体视觉成像。

优选地，所述方向轴旋转单元包括执行垂直和/或水平方向旋转轴的旋转角度。

优选地，所述LED照明光源辐射系统的辐射强度方向角度，满足关系：ψ＝arctan(D/R)，其中，

定义在LED照明光源辐射系统的辐射强度峰值方向对应的中心线和虹膜变焦聚焦光学成像系统的光轴间夹角，D为LED照明光源辐射系统的光学中心和虹膜变焦聚焦光学成像系统光学中心的距离，R为虹膜变焦聚焦光学成像系统的工作半径。