一种移动终端生物特征成像方法和装置制造方法及图纸

公开了一种能够切换滤光片的生物特征成像设备和方法。该生物特征成像设备包括用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像的光学镜头部件、用于将包含所述生物特征的光学图像转换成电子图像的图像传感器、当开启时对感兴趣区域的生物特征进行红外光照明的红外光源和可切换滤光片单元。可切换滤光片单元包括用于阻碍非可见光通过的第一滤光片、用于允许红外光通过的第二滤光片、用于移动第一滤光片和第二滤光片的位置的驱动机构和驱动控制器。驱动控制器产生使驱动机构将第一滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第一驱动信号或者使驱动机构将第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第二驱动信号。

Biological imaging method and device for mobile terminal

A biometric image forming apparatus and method capable of switching a filter is disclosed. The biological characteristics of imaging device comprises an optical lens component, for biological characteristics of the region of interest for optical imaging of the infrared light source for optical image comprising the biometric image sensor, converted into electronic images when opened on the biological characteristics of the region of interest for infrared illumination and a switchable filter unit. Switchable filter unit comprises a first filter, hindering the non visible light through the filter, allowing for second by infrared and a driving controller for driving mechanism of moving the first and second position filter filter. The drive controller generates the driving mechanism of optical path of the first filter moves to the optical lens component on the first drive signal or the driving mechanism will move to the second optical path filter optical lens component on the second driving signal.

【技术实现步骤摘要】
一种移动终端生物特征成像方法和装置
本专利技术涉及光学成像，具体地涉及生物特征成像技术。
技术介绍
生物特征识别技术在身份识别领域的应用正在不断扩大。生物特征识别技术利用用户的诸如指纹、虹膜、静脉等固有生物特征的成像，作为身份确认的依据。与利用密码或者身份卡等的传统身份确认手段相比，生物特征识别技术具有个体唯一、不需要记忆、不易被窃取、操作便捷、安全级别高等诸多优点。尤其是在诸如智能手机、平板电脑和笔记本电脑等移动终端上，生物特征识别技术作为一种安全便捷的身份识别手段，已经有取代传统身份确认手段的趋势。在移动终端进行生物特征识别过程中，普遍采用摄像头进行成像。例如，智能手机的操作系统在开机时或者应用在需要进行支付操作时可以利用前置摄像头对用户的生物特征，如虹膜、人脸等进行成像，然后通过图像处理来确认用户的身份。目前移动终端的摄像头普遍采用一种有利于可见光下成像的滤光片。这是因为，自然界中存在各种波长的光线，人眼可识别的光线（即可见光）的波长范围在320nm-760nm之间，超过760nm的光线人眼就无法识别，比如红外光等。这些非可见光会使得摄像头里面的CCD或者CMOS感光器件受到影响，产生彩色失真。因此，为解决色彩失真问题，增强成像效果，一般在感光器件前附加有一低通滤光片，该滤光片阻碍了非可见光的进入。另一方面，研究表明，在对生物特征成像时，特别是对虹膜/人脸/三维人脸/静脉等成像时，红外光（尤其是近红外光）下成像能够获得更好的效果。例如，虹膜特征在不同人种和个体之间的成像效果不尽相同。白种人、黑种人的虹膜组织色素较浅，更容易在可见光下获得比较清晰的成像，而黄种人虹膜组织色素较深，在可见光下可能不易采集获得足够的光学信息成像。通过红外光源照明并且在感光器件前附加允许近红外光通过的滤光片进行红外光下成像,有助于提高成像质量以满足虹膜识别算法和软件的质量要求。另外，三维人脸识别使用近红外光源成像要比使用可见光成像识别准确度要高，因为在红外光下人脸皮肤的反射特性会更好，从而影像传感器能够接收到更多的特征细节来区分3D人脸识别所需要的深度信息。然而如上面所介绍的，移动终端的摄像头中的低通滤光片将会阻碍非可见光（包括红外光）进入感光器件，对于这样的移动终端，即使额外附加允许近红外光通过的滤光片，也无法进行近红外光下成像。一种解决方式是，去除移动终端的摄像头中的低通滤光片，仅使用同时允许可见光和红外光都通过的双带通滤光片进行红外光下成像。然而，配有这种滤光片的摄像头在拍照的时候会同样也允许自然界里的红外光通过,这会导致在阳光下拍摄的图像明显偏红，一般很难通过软件调整色差，影响拍照的成像效果。
技术实现思路
因此，需要一种能够解决至少上述问题之一的方案。根据本专利技术的一个方面，提供一种生物特征成像设备。该生物特征成像设备包括用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像的光学镜头部件、用于将包含所述生物特征的光学图像转换成电子图像的图像传感器、当开启时对感兴趣区域的生物特征进行红外光（以下所提到的红外光包括近红外光和中远红外光）照明的红外光源（包括近红外光谱和中远红外光谱光源）和可切换滤光片单元。可切换滤光片单元包括用于阻碍非可见光通过的第一滤光片、用于允许红外光通过的第二滤光片、用于移动第一滤光片和第二滤光片的位置的驱动机构和驱动控制器。驱动控制器产生使驱动机构将第一滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第一驱动信号或者使驱动机构将第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第二驱动信号。其中，红外光源可以包括至少两个可以发射近红外光谱或者中远红外光谱的红外灯光源，例如LED光源。所述至少两个红外光源可以被分成两个组，所述两个组可以分别位于光学镜头部件的两侧。所述两个组的红外光源可以被配置为具有特定的发射角度并且以交叉的方式对感兴趣区域的生物特征进行照明。所述两个组的红外光源可以被配置为在时间上交替对感兴趣区域的生物特征进行照明。优选的，红外光源可以包括可发射近红外光谱或者中远红外光谱的有机发光二极管OLED光源，该OLED光源可以和图像传感器集成在同一基板上，形成既能发射红外光源同时也能够接收红外光源并成像的图像传感器。所述驱动机构可以包括当电流流过时产生磁场的线圈、磁铁、摆针和与摆针相连的承载装置。摆针根据线圈所产生的磁场与磁铁的磁场之间的作用力而顺时针或逆时针转动。承载装置承载第一滤光片和第二滤光片，并能够随摆针的转动而相应地移动第一滤光片或第二滤光片到光学镜头部件的光学路径上。所述驱动机构还可以包括固定线圈和磁铁的金属片。所述驱动机构可以被配置为在驱动机构未通电时使第一滤光片处于光学镜头部件的光学路径上。所述承载装置可以具有滑轨结构以利于移动。滑轨上可以设定有控制脚。所述承载装置还被配置用于固定光学镜头部件。所述驱动机构可以包括微机电系统致动器。第一滤光片和第二滤光片可以被集成到微机电系统致动器的内部，利用内置线圈或者弹簧结构或位移结构来控制切换。该微机电系统致动器和成像传感器以及光学镜头部件可以形成整体的生物特征成像模组。可切换滤光片单元可以位于光学镜头部件前方或者位于图像传感器与光学镜头部件之间。所述驱动控制器可以被配置为响应于以下事件中的至少一个而产生第一驱动信号：拍照应用被调用；具有生物特征识别功能的应用未被调用或者退出；用户选择通过第一滤光片成像的输入；和在生物特征为脸部特征的情况下未识别用户的脸部或者虽识别脸部但所述光学镜头部件与脸部的距离超出阈值。所述驱动控制器可以被配置为响应于以下事件中的至少一个而产生第二驱动信号：具有生物特征识别功能的应用被调用；用户选择通过第二滤光片成像的输入；在生物特征为脸部特征的情况下识别用户的脸部并且所述光学镜头部件与脸部的距离低于阈值；和用户对包含所述生物特征成像设备的移动终端或与所述光学镜头部件匹配的外置移动终端的解锁输入。所述驱动控制器可以被配置为响应于用户的与要识别的生物特征类型有关的特定操作而产生相应的驱动信号。所述生物特征包括以下至少一项：虹膜、三维人脸、视网膜、眼纹、唇纹、面部和静脉。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种包括上述生物特征成像设备的移动终端。根据本专利技术的再一个方面，提供了一种生物特征成像方法。该方法包括：产生用于将阻碍非可见光通过的第一滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第一驱动信号或者用于将允许红外光通过的第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第二驱动信号；根据所产生的驱动信号将第一滤光片或者第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上；以及通过光学镜头部件和相应的滤光片进行日常成像或者红外光下生物特征成像。所述产生步骤可以包括响应于以下事件中的至少一个而产生第一驱动信号：拍照应用被调用；具有生物特征识别功能的应用未被调用或者退出；用户选择通过第一滤光片成像的输入；和在生物特征为脸部特征的情况下未识别用户的脸部或者虽识别脸部但所述光学镜头部件与脸部的距离超出阈值。所述产生步骤可以包括响应于以下事件中的至少一个而产生第二驱动信号：具有生物特征识别功能的应用被调用；用户选择通过第二滤光片成像的输入；在生物特征为脸部特征的情况下识别用户的脸部并且所述光学镜头部件与脸部的距离低于阈值；和用户对包含所述光学镜头部件的移动终端或者与所述光学镜头部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物特征成像设备，包括：光学镜头部件，用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像；图像传感器，用于将包含所述生物特征的光学图像转换成电子图像；红外光源，用于当开启时对感兴趣区域的生物特征进行红外光照明；和可切换滤光片单元，包括：第一滤光片，用于阻碍非可见光通过；第二滤光片，用于允许红外光通过；驱动机构，用于移动第一滤光片和第二滤光片的位置；和驱动控制器，用于根据不同场合和输入判断如何切换滤光片并产生使驱动机构将第一滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第一驱动信号或者使驱动机构将第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第二驱动信号；其中红外光源包括至少两个LED光源，所述至少两个LED光源被分成两个组，所述两个组分别位于光学镜头部件的两侧，所述两个组的LED光源被配置为具有特定的发射角度并且以相互交叉的方式分别对不同感兴趣区域的生物特征进行照明，位于光学镜头部件一侧的一组LED光源对光学镜头部件另一侧的感兴趣区域的生物特征进行照明，位于光学镜头部件该另一侧的另一组LED光源对光学镜头部件的该一侧的感兴趣区域的生物特征进行照明。

【技术特征摘要】
1.一种生物特征成像设备，包括：光学镜头部件，用于对感兴趣区域的生物特征进行光学成像；图像传感器，用于将包含所述生物特征的光学图像转换成电子图像；红外光源，用于当开启时对感兴趣区域的生物特征进行红外光照明；和可切换滤光片单元，包括：第一滤光片，用于阻碍非可见光通过；第二滤光片，用于允许红外光通过；驱动机构，用于移动第一滤光片和第二滤光片的位置；和驱动控制器，用于根据不同场合和输入判断如何切换滤光片并产生使驱动机构将第一滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第一驱动信号或者使驱动机构将第二滤光片移动到光学镜头部件的光学路径上的第二驱动信号；其中红外光源包括至少两个LED光源，所述至少两个LED光源被分成两个组，所述两个组分别位于光学镜头部件的两侧，所述两个组的LED光源被配置为具有特定的发射角度并且以相互交叉的方式分别对不同感兴趣区域的生物特征进行照明，位于光学镜头部件一侧的一组LED光源对光学镜头部件另一侧的感兴趣区域的生物特征进行照明，位于光学镜头部件该另一侧的另一组LED光源对光学镜头部件的该一侧的感兴趣区域的生物特征进行照明。2.如权利要求1所述的生物特征成像设备，其中所述两个组的LED光源被配置为在时间上交替对感兴趣区域的生物特征进行照明。3.如权利要求1中任一个所述的生物特征成像设备，其中红外光源包括可发射近红外光谱或者中远红外光谱的有机发光二极管OLED光源。4.如权利要求3所述的生物特征成像设备，其中该OLED光源和图像传感器集成在同一基板上，形成既能发射红外光源同时也能够接收红外光源并成像的图像传感器。5.如权利要求1所述的生物特征成像设备，其中所述驱动机构包括：线圈，当电流流过时产生磁场；磁铁；摆针，用于根据线圈所产生的磁场与磁铁的磁场之间的作用力而顺时针或逆时针转动；和与摆针相连的承载装置，用于承载第一滤光片和第二滤光片，并能够随摆针的转动而相应地移动第一滤光片或第二滤光片到光学镜头部件的光学路径上。6.如权利要求5所述的生物特征成像设备，其中所述驱动机构还包括固定线圈和磁铁的金属片。7.如权利要求5所述的生物特征成像设备，其中所述驱动机构被配置为在驱动机构未通电时使第一滤光片处于光学镜头部件的光学路径上。8.如权利要求5所述的生物特征成像设备，其中所述承载装置具有滑轨结构以利于移动，并且滑轨上设定有控制脚。9.如权利要求5所述的生物特征成像设备，其中所述承载装置还被配置用于固定光学镜头部件。10.如权利要求1所述的生物特征成像设备，其中所述驱动机构包括微机电系统致动器。11.如权利要求10所述的生物特征成像设备，其中第一滤光片和第二滤光片被集成到微机电系统致动器的内部，利用内置线圈或者弹簧结构或者位移结构来控制切换。12.如权利要求11所述的生物特征成像设备，其中该微机电系统致动器和成像传感器以及光学镜头部件形成了整体的生物特征成像模组。13.如权利要求1所述的生物特征成像设备，其中可切换滤光片单元位于光学镜头部件前方或者位于图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓鹏，
申请(专利权)人：北京释码大华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11