用于移动终端可见光和生物识别组合系统的光电成像方法及移动终端技术方案

本发明专利技术提供了一种用于移动终端可见光和生物识别组合的成像方法，所述系统包括LED照明光源、光学滤波器、光学成像透镜、图像传感器，包括步骤：①配置器件为初始化工作状态；②控制器件进入低功耗待机或关机模式；③判断是否需要获取可见光成像图像，是转步骤④，否继续步骤③；④改变光学滤波器为允许通过可见光成像波长；⑤驱动LED照明光源产生可见光成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；⑥控制图像传感器接收全局帧成像模式或滚动行成像模式输出的原始图像数据I{Y}；⑦驱动图像传感器和LED照明光源及光学成像透镜，实现反馈控制；⑧分别对原始图像数据I{Y}插值重建和图像处理；⑨输出内插重建和图像处理后的图像I{r,g,b}；⑩返回步骤②循环。

【技术实现步骤摘要】
用于移动终端可见光和生物识别组合系统的光电成像方法及移动终端
本专利技术涉及生物识别光电领域，尤其是一种用于高安全性的移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统及方法。
技术介绍
移动终端包括智能手机、平板、可穿戴设备等，现在的信息技术移动化发展趋势来看，移动终端设备必然是未来适用最广泛的设备。目前，现实应用中的移动终端在移动安全支付、账户安全登陆、网上银行方面运用已经极其的广泛了，如余额宝、微信、银行账户管理等方面的运用，虽然在其使用过程中，为生活带来了极大的便利，但是一种新型的通过移动终端安全性能薄弱等特点进行的经济犯罪逐渐的兴起。而移动终端中，现有技术进行身份确认的惯用手段就是密码输入，但是这种身份确认的手段安全性能十分的低，只需要在移动终端上植入简单的病毒程序，就能将该密码泄露，造成相应的损失。为了解决这个问题，国际上还是用生物识别的方式进行移动终端安全身份认证；如苹果公司提出的基于AuthenTec公司开发的指纹识别技术，该技术运用在手机终端上，极大的提高了移动终端的身份确认安全性；但是，指纹技术识别的过程中，由于指纹是静态的，虽然具有唯一性，但是也极其容易被获取指纹信息，甚至被仿制等，所以随着指纹技术在移动终端上的运用越来越广泛，其安全性也会相应的呈下降趋势，所以在安全性方面更加具有优势的生物识别是解决移动终端安全身份认证过程中非常有效的方法，而生物识别系统是现有的生物识别中精确度最高的。目前在所有移动终端中生物识别系统技术和产品中，没有实现用于自拍功能的可见光光电成像系统和虹膜静脉生物识别光电成像系统组合。但如果自拍功能的可见光光电成像系统和虹膜静脉生物识别光电成像系统组合分开独立实现，其成本大大增加，更主要的移动终端的体积无法提供容纳3套及以上分开独立光学成像系统的安装空间。另外尽管虹膜静脉在防伪造物安全性方面生物识别与指纹识别相比更加具有优势，但如果大规模应用于如手机移动大额支付等重要场合，仍然需要更进一步升级防伪造物活体检测的安全性技术，消除安全隐患的威胁。毕竟生物识别本身目的就是为安全，其本身的安全性是最基本和最重要的。以及如何在移动终端应用中获取高质量的图像光电成像方法和提高生物识别成功率的成像方法。需要指出采用RGB‐IR独立通道光电成像系统，可以实现可见光和生物识别组合成像，但目前其鉴于生产成本和工艺，独立通道间的相互波长背景隔离度或截止深度还未能满足实际需求。更进一步的，高安全性的移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统及方法需要解决以下严重的问题：1、移动终端应用中可见光和生物识别组合光电成像系统，满足自拍功能的可见光光电成像系统和虹膜静脉生物识别光电成像系统组合，其体积控制在8.5mm*8.5mm*6mm内，低功耗。2、移动终端应用中可见光和生物识别组合光电成像系统，需要一整套高安全性的防伪造物活体检测方法，保证生物识别本身的安全性。3.移动终端应用中可见光和生物识别组合光电成像系统，需要获取高质量的图像光电成像方法。4、移动终端应用中可见光和生物识别组合光电成像系统，需要一套提高生物识别成功率的成像方法。5、移动终端应用中可见光和生物识别组合光电成像系统，需要极大降低成本，成本降低至10美金以内才能大规模得到应用。解决以上问题是目前面临的最大挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题提供一种用于高安全性的移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统。特别的说明，本专利技术所述的生物识别指定为虹膜和静脉。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统，包括可见光光电成像和生物识别光电成像系统；所述可见光光电成像和生物识别光电成像均由处理器芯片、LED照明光源、光学滤波器、光学成像透镜、图像传感器组成；所述图像传感器的成像阵列被配置为单元像素具有接收可见光‐红外光宽带分布的成像波长光谱；所述LED照明光源被配置为通过LED电流驱动器控制的辐射可见光‐红外光成像波长的LED照明光源，且该LED照明光源具有与图像传感器的可见光‐红外光宽带成像波长分布相互匹配的辐射波长范围；所述光学滤波器被配置为通过光学滤波器控制驱动器控制的可见光‐红外光可变波长光学滤波器；所述可见光‐红外光可变波长光学滤波器被配置为具有与图像传感器可见光‐红外光宽带成像波长分布相互匹配的过滤波长范围；所述光学成像透镜被配置为通过光学成像透镜聚焦驱动器控制的自动聚焦光学成像透镜；所述自动聚焦光学成像透镜被配置为具有与图像传感器的可见光‐红外光宽带成像波长分布相互匹配的聚焦波长范围；所述可见光‐红外光可变波长光学滤波器，自动聚焦光学成像透镜，图像传感器的光学中心被配置为成像系统光学轴的同轴光路位置；所述的LED照明光源的光学中心被配置为成像系统光学轴的离轴光路位置。作为对本专利技术所述的一种移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统的改进：通过所述LED照明光源辐射可见光成像波长，可见光‐红外光可变波长光学滤波器切换为过滤红外光成像波长，自动聚焦光学成像透镜物理折射聚焦可见光成像波长以及图像传感器的成像阵列接收可见光波长构成可见光光电成像的光学通路；通过所述LED照明光源辐射红外光成像波长，可见光‐红外光可变波长光学滤波器切换为过滤可见光成像波长，自动聚焦光学成像透镜物理折射聚焦红外光成像波长以及图像传感器的成像阵列接收红外光波长构成生物识别光电成像的光学通路；所述可见光光电成像采用可见光成像波长为400‐650nm，聚焦工作物距WD至少在30‐100cm的范围内；所述生物识别光电成像采用红外光成像波长为750‐950nm，聚焦工作物距WD至少在30‐100cm的范围内；所述同轴光路位置为可见光‐红外光可变波长光学滤波器，自动聚焦光学成像透镜，图像传感器的光学中心线与成像系统光学轴间夹角具有0度角度；所述离轴光路位置为照明光源的辐射光学中心线与成像系统光学轴间夹角具有5‐30度角度。作为对本专利技术所述的一种移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统的进一步改进：所述的生物识别光电成像具有以下光学成像要求：生物识别光电成像的成像波长WI满足：750nm≤WI≤950nm；生物识别光电成像的聚焦工作物距WD满足：10cm≤WD≤30cm；生物识别光电成像的像素空间分辨率PSR满足：PSR≥10pixel/mm；生物识别光电成像的光学放大倍率OM满足：OM＝PS*PSR；其中，所述PS为图像传感器每个成像像素单元的物理尺度；PSR为生物识别光电成像的像素空间分辨率；所述生物识别光电成像的光学空间分辨率OSRI在像方平面满足：在调制传递函数等于60％时，1/(4*PS)≤OSRI≤1/(2*PS)；所述可见光光电成像具有以下光学成像要求：可见光光电成像的成像波长WI满足：400nm≤WI≤650nm；可见光光电成像的聚焦工作物距WD满足：30cm≤WD≤100cm；可见光光电成像的像素空间分辨率PSR应该满足：PSR≤3pixel/mm；可见光光电成像的光学放大倍率OM，应该满足：OM＝PS*PSR；其中，以上所述PS为图像传感器每个成像像素单元的物理尺度；PSR为可见光光电成像的像素空间分辨率；所述可见光光电成像的光学空间分辨率OSRI在像方平面满足：在调制传递函数等于60％时，1/(4*PS)≤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统的可见光光电成像的成像方法，所述系统包括LED照明光源、光学滤波器、光学成像透镜、图像传感器，其特征是，包括以下步骤：①配置所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜为初始化工作状态；②控制所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜进入低功耗待机或关机模式；③判断是否需要获取可见光成像图像，是转步骤④，否继续步骤③；④改变所述光学滤波器为允许通过可见光成像波长；⑤驱动所述LED照明光源产生可见光成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；⑥控制所述图像传感器接收全局帧成像模式或滚动行成像模式输出的原始图像数据I{Y}；⑦根据成像原始图像数据I{Y}和像素单元光电转换关系，驱动所述图像传感器和所述LED照明光源及所述光学成像透镜，实现反馈控制；⑧分别对原始图像数据I{Y}插值重建和图像处理；⑨输出内插重建和图像处理后的图像I{r,g,b}；⑩返回步骤②循环。

【技术特征摘要】
1.一种用于移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统的可见光光电成像的成像方法，所述系统包括LED照明光源、光学滤波器、光学成像透镜、图像传感器，其特征是，包括以下步骤：①配置所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜为初始化工作状态；②控制所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜进入低功耗待机或关机模式；③判断是否需要获取可见光成像图像，是转步骤④，否继续步骤③；④改变所述光学滤波器为允许通过可见光成像波长；⑤驱动所述LED照明光源产生可见光成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；⑥控制所述图像传感器接收全局帧成像模式或滚动行成像模式输出的原始图像数据I{Y}；⑦根据成像原始图像数据I{Y}和像素单元光电转换关系，驱动所述图像传感器和所述LED照明光源及所述光学成像透镜，实现反馈控制；⑧分别对原始图像数据I{Y}插值重建和图像处理；⑨输出内插重建和图像处理后的图像I{r,g,b}；⑩返回步骤②循环；其中，所述成像原始图像数据I{Y}和像素单元光电转换的数值Y为：Y＝Q*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU其中：所述EXP为图像传感器成像阵列的积分时间或曝光时间；EXP同步等于LED照明光源辐射时间；GAIN为图像传感器成像阵列的数字和模拟增益；ADCG为图像传感器成像阵列的ADC电压模拟-数字转换量化分辨率；E为图像传感器成像阵列接收的辐射率或辐射照度；PSU为图像传感器成像阵列的成像像素单元的物理尺度面积单位比；Q为光电成像系统光电转换常数。2.一种用于移动终端可见光和生物识别组合光电成像系统的生物识别光电成像的成像方法，所述系统包括LED照明光源、光学滤波器、光学成像透镜、图像传感器，其特征是，包括以下步骤：⑴配置所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜为初始化工作状态；⑵控制所述光学滤波器、所述LED照明光源、所述图像传感器和所述光学成像透镜进入低功耗待机或关机模式；⑶判断是否需要获取生物成像图像，是转步骤⑷，否继续步骤⑶；⑷改变所述光学滤波器为允许通过红外光成像波长；⑸驱动LED照明光源产生红外光成像波长连续或同步脉冲模式的辐射；⑹控制所述图像传感器接收全局帧成像模式或滚动行成像模式输出的原始图像数据I{Y}；⑺根据成像原始图像数据I{Y}和像素单元光电转换关系，驱动所述图像传感器和所述LED照明光源及所述光学成像透镜，实现反馈控制；⑻输出图像I{Y}；⑼返回步骤⑵循环；其中，所述成像原始图像数据I{Y}和像素单元光电转换的数值Y为：Y＝Q*GAIN*EXP*ADCG*E*PSU其中：所述EXP为图像传感器成像阵列的积分时间或曝光时间；EXP同步等于LED照明光源辐射时间；GAIN为图像传感器成像阵列的数字和模拟增益；ADCG为图像传感器成像阵列的ADC电压模拟-数字转换量化分辨率；E为图像传感器成像阵列接收的辐射率或辐射照度；PSU为图像传感器成像阵列的成像像素单元的物理尺度面积单位比；Q为光电成像系统光电转换常数。3.根据权利要求1或2所述的成像方法，其特征是，所述E满足E＝C*β*I/WD2*cos2ψ*(1/FNO)2其中：I为LED照明光源辐射强度，单位毫瓦每球面度(mw/sr)；I最小值满足I≥100mw/sr；ψ为LED照明光源辐射角度；WD为光学成像系统的聚焦工作物距；FNO为自动聚焦光...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪蔚民，金城，
申请(专利权)人：倪蔚民，
类型：发明
国别省市：浙江;33