[發(fā)明專利]用于虹膜成像裝置的系統(tǒng)級(jí)光電優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510431365.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105022880B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈洪泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴陽(yáng)科安科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11416
• 代理人: 顧珊,陳軼蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于虹膜成像裝置的系統(tǒng)級(jí)光電優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，屬光電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前為止，所有的用于虹膜成像裝置的公開(kāi)文獻(xiàn)和專利檢索顯示，都大致為描述虹膜成像裝置的結(jié)構(gòu)，部件及光學(xué)電學(xué)元件組成方法等內(nèi)容。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到目前為止沒(méi)有任何一種在實(shí)際應(yīng)用中在給定需求條件下，用于系統(tǒng)級(jí)的指導(dǎo)虹膜成像裝置光電優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，另一方面特別是如何獲得虹膜與鞏膜，虹膜與瞳孔，虹膜紋理三者高對(duì)比度的高質(zhì)量虹膜圖像都需要一種系統(tǒng)級(jí)光電優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是在客觀給定需求條件下，提供一種用于系統(tǒng)級(jí)的指導(dǎo)虹膜成像裝置光電優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，完成系統(tǒng)級(jí)的虹膜成像裝置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成像高質(zhì)量虹膜圖像。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于虹膜成像裝置的系統(tǒng)級(jí)光電優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)在給定工作物距WOD的條件下，系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括光學(xué)成像物鏡，近紅外光學(xué)濾光器和近紅外照明光源，圖像成像傳感器及優(yōu)化的系統(tǒng)級(jí)光電信號(hào)產(chǎn)生及處理方法，其所述的特征是：

1.定義系統(tǒng)級(jí)光電參數(shù)λ，F(xiàn)WHM，I，E,EFL，F(xiàn)，F(xiàn)OV，OE_TE，ADC_T，GAIN，SNR，ET

近紅外光學(xué)濾光器的透射率峰值波長(zhǎng)設(shè)置為近紅外照明光源等效峰值波長(zhǎng)λ，

近紅外光學(xué)濾光器的半最大值全波FWHM大于等于近紅外照明光源產(chǎn)生的光譜FWHM，

其中所述的等效峰值波長(zhǎng)λ＝Σh_iλ_i，Σh_i＝1?<1>，

h_i為近紅外照明光源光譜的輻射強(qiáng)度歸一化系數(shù)；λ_i為近紅外照明光源光譜，波長(zhǎng)范圍750nm-880nm；

更進(jìn)一步，圖像成像傳感器采用單色類型時(shí)，等效峰值波長(zhǎng)λ選擇為雙波段或單波段，所述的雙波段進(jìn)一步包含750-810nm(典型值為780nm)和810-880nm(典型值為850nm)兩個(gè)波段,FWHM>30nm，所述的單波段包含780-850nm(典型值為810nm),FWHM>30nm；

圖像成像傳感器采用彩色類型時(shí)，等效峰值波長(zhǎng)λ選擇為單波段，所述的單波段為810-880nm(典型值為850nm)，F(xiàn)WHM>30nm；

近紅外照明光源的輻射強(qiáng)度I(mW/sr，毫瓦每球面度)：

I＝E*WOD²?E<10mW/cm²?<2>

其中：E為在給定的工作物距WOD處接受的近紅外照明光源的最大輻射率或輻射照度；

光學(xué)成像物鏡的等效焦距值EFL具有：

EFL＝WOD*β/(1+β)?<3>

其中：WOD為給定的工作物距；

β為虹膜像方和物方空間分辨率比率

β＝SOP*POI/SOI?<4>

其中所述的

SOP(size?of?pixel)為圖像成像傳感器單位像素的物理尺度；

POI為預(yù)設(shè)的虹膜直徑在像方空間分辨率的像素尺度，

SOI為預(yù)設(shè)的虹膜平均直徑在物方空間分辨率的物理尺度；

光學(xué)成像物鏡的光圈F值(或相對(duì)光學(xué)孔徑倒數(shù))具有：

F＝EFL/D?<5>

0.5*SOP/(1.22*λ)≤F≤2.0*SOP/(1.22*λ)?<6>

其中所述的D為光學(xué)成像物鏡的光瞳或通光孔徑的直徑；

光學(xué)成像物鏡的視場(chǎng)角FOV具有：

FOV≥2*arctan((DOI*SOP)/(2*EFL))?<7>

其中所述的DOI為圖像成像傳感器的對(duì)角線像素?cái)?shù)量；

圖像成像傳感器具有光電量子轉(zhuǎn)換效率OE_TE>1V/(mW/cm²*s)

圖像成像傳感器具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的轉(zhuǎn)換分辨率ADC_T＝2^NLSB/V，LSB為ADC分辨率最低有效位，N為ADC分辨率有效位數(shù)，N≥8；

圖像成像傳感器具有在模擬增益GAIN＝1.0時(shí)，信噪比SNR>38db；

優(yōu)化的系統(tǒng)級(jí)光電信號(hào)產(chǎn)生及處理方法包括：

2.定義原始的單位像素亮度值Yraw的系統(tǒng)級(jí)光電信號(hào)產(chǎn)生

Yraw＝ET*GAIN*E*OE_TE*ADC_T?<8>