[發明專利]一種基于單傳感器及光學濾波的圖像捕捉裝置

在審

• 申請號: 201310533639.1
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103605955A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 高俊雄;易開軍
• 申請（專利權）人: 武漢虹識技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F21/32
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種虹膜圖像捕捉裝置，特別涉及一種基于單傳感器及光學濾波的圖像捕捉裝置。

背景技術

生物識別是用生物特征識別個人身份的一種技術。虹膜因其唯一性、穩定性和安全性，逐漸成為一個最有效的生物識別特征。由于高效可用和準確的虹膜識別算法的出現，基于虹膜的自動身份識別和驗證系統在過去幾年越來越受歡迎。虹膜識別過程大體上分為6步：采集虹膜圖片；圖片模式轉換；虹膜內外邊界的定位與分割；虹膜規范化；虹膜編碼的特征提取；特征匹配。其中，第三步虹膜內外邊界的定位與分割是最重要的一步，因為這一步的好壞將直接影響虹膜識別系統的噪聲容量，并最終導致對虹膜識別系統應用領域的限制。

多數虹膜識別方法依靠理想虹膜圖像來實現準確的識別，比如，人須直視鏡頭以得到低噪聲的虹膜圖像；再或者，采用大型復雜而昂貴的精密裝置獲取高質量的虹膜圖像。但是，第一種虹膜識別系統的性能受到眼瞼，睫毛，光照的變化,或平面外旋轉等干擾的嚴重影響；第二種虹膜識別系統的價格太高，不利于系統的推廣應用。對輸入圖像的約束必然導致在圖像采集期間過程中對用戶的約束,從而限制了該項技術的普及性和應用領域。

人眼的不同部位對同一種光譜的反射率是不一樣的。比如，亞洲人的虹膜對近紅外光的反射率比可見光的反射率高，但是鞏膜剛好相反。這主要是由構成了人類虹膜色素的兩個分子的光學性能造成的：褐黑真色素（超過90%）和黃紅色素。真色素大部分在可見光譜輻射熒光，這樣能捕獲到更高級別的細節,但也得到更多的嘈雜的工件，包括鏡面反射，漫反射和陰影。虹膜的光譜輻射就其色素沉積的水平在可見光譜中比近紅外光譜變化更明顯。相反，鞏膜的光譜反射在可見光譜中比在近紅外光中高得多。因此，傳統的基于模板和邊界的虹膜分割方法由于邊緣檢測或擬合剛性外形困難將可能失敗。用不同的光譜照射人眼得到灰度值不同的兩幅圖像，再對這兩幅圖像進行直方圖匹配，圖像做差，差值二值化，區域分割四步處理，就可以快速精確地分割出虹膜部分。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用棋盤結構的濾波片將兩種光源的光譜分離并傳送給傳感器的基于單傳感器及光學濾波的圖像捕捉裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于單傳感器及光學濾波的圖像捕捉裝置，包括外殼，照明器，物鏡，準直鏡，類棋盤濾波片，聚焦透鏡，圖像傳感器，連接器及圖像處理器；

所述外殼為密閉式空腔結構，其內部空腔被分隔成位于上部的照明空腔和位于下部的圖像捕捉空腔，所述圖像捕捉空腔從左至右依次被隔板分隔成物鏡空腔，濾波空腔，聚焦空腔和傳感器空腔，所述照明空腔中左側的側壁設置有出光孔，所述隔板上均設置有通光孔；

所述照明器設置于位于物鏡空腔上部的照明空腔內部，所述物鏡空腔的左側設置有入光孔，在物鏡空腔內部從左至右依次設置有物鏡和準直鏡，濾波空腔內部設置有棋盤濾波片，所述聚焦空腔內部設置有聚焦透鏡，所述傳感器空腔內部設置有圖像傳感器，所述物鏡的焦點、準直鏡的焦點、棋盤濾波片的中心、聚焦透鏡的焦點位于同一直線上，照明器發出的光經過出光孔照射到虹膜上，虹膜反射的光線經過入光孔被物鏡捕捉、經過準直鏡變平行后、穿過通光孔經過棋盤濾波片濾波、聚焦透鏡聚焦后進入圖像傳感器，所述圖像傳感器的輸出端經過連接器與所述圖像處理器電連接，圖像傳感器將光信號轉化為電信號后將該電信號經過連接器傳遞給圖像處理器。

本發明的有益效果是：本發明具有精確、快速、魯棒性好且成本低的特點，使用簡單，對使用者沒有約束，應用范圍廣泛，可以使用多種光源，改變選用的光源組合，可以擴展應用到不同的場合，使用可見光譜和近紅外光譜，使用者不會有任何不適感，算法簡單，處理速度快，滿足自動虹膜識別系統的要求，裝置成本低。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述棋盤濾波片為棋盤狀結構的濾波片，棋盤狀結構的每個格子為間隔設置的高通濾波片或者低通濾波片。

進一步，所述高通濾波片的濾波范圍為700nm～900nm。

進一步，所述低通濾波片的濾波范圍為400nm～700nm。

進一步，所述照明器為可見光源和近紅外光源組成的混合光源。

進一步，所述近紅外光源或者為中等紅外線,遠紅外線、紫外線、x射線、伽馬射線。

進一步，所述圖像傳感器為CCD圖像傳感器。

附圖說明

圖1為本發明裝置結構圖；

圖2為本發明棋盤濾波片結構圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：