[发明专利]一种远距离大视场虹膜光学成像的装置及方法

权利要求书

1.一种远距离大视场虹膜光学成像的装置，其特征在于，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；

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和超高分辨率图像成像传感器，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，超高分辨率图像成像传感器物理成像；

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/Z)，其中，

ψ为 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，Z为虹膜变焦聚焦光学成像系统的工作距离；

所述LED照明光源辐射系统的辐射强度立体角，满足关系：Ω(ω)＝4π*sin²(ω)，单位为 球面度sr，其中，

ω＝arctan((PXiris²+PYiris²)^1/2/2*PSiris/((1+β)*EFLiris))

＝arctan((PXiris²+PYiris²)^1/2/2*PSiris/(β*Z))，ω为虹膜变焦聚焦光学成像系统的半视场角，

PXiris为虹膜变焦聚焦光学成像系统的X水平方向像素分辨率，

PYiris为虹膜变焦聚焦光学成像系统的Y垂直方向像素分辨率，

EFLiris为焦距位置，

β＝PR*PSiris，PR为虹膜物理直径像方分辨率，

PSiris为虹膜变焦聚焦光学成像系统的超高分辨率图像成像传感器的像素单位分辨率，

Z为虹膜变焦聚焦光学成像系统的工作距离；

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/或各系统的驱动控制状态信息；

所述3D深度成像单元成像视场角大于等于虹膜变焦聚焦光学成像系统的成像视场角；

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。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述3D深度成像单元包括采用3DTOF深度成像或结构光深度成像，或双目立体视觉成像。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超高分辨率图像成像传感器至少8K分辨率。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述LED照明光源辐射系统和虹膜变焦聚焦光学成像系统被配置为：

在滤光片的结合下同步脉冲外触发或同步脉冲内触发方式的全局像素曝光和照明辐射的组合成像模式，其中：

所述的组合成像模式的同步脉冲曝光时间和同步脉冲照明辐射时间Tpulsem/(PR*speed)，

speed为预定控制的运动速度，单位m/s，

PR为虹膜物理直径像方分辨率，

m为预定控制的运动模糊图像像素尺度，单位pixel；

所述的组合成像模式的同步脉冲曝光频率和同步脉冲照明辐射频率Fpulse，所述同步脉冲照明辐射频率Fpulse＝[10，30]Hz，

所述LED照明光源辐射系统产生同步脉冲照明辐射在虹膜表面的受辐射照度Tpulse*Fpulse*Eiris(ω)10mw/cm²，

Eiris(ω)为虹膜表面上受辐射照度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在图像质量处理时采用binning或subsampling成像模式提高图像成像质量预处理速度。