实时自动无侵害的虹膜光学成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，是一种提供虹膜生物测定用途的光学成像装置，其能实时成像高品质的虹膜纹理图像。它包含有密闭壳体，壳体内依次在光学轴上排列有近红外波段光学滤波器，光学成像透镜组，视频摄像机及照明光源系统，并且设有对该光学成像装置进行实时闭环反馈控制的图像处理控制单元。本装置能实现具备实时性、自动性、无侵害、友好的人机操作界面和高品质成像图像的要求，同时提供了对虹膜成像图像的质量控制实时评估分析处理机制支持，并且具有反应实时，成本低廉，可靠性高，系统稳定，复杂度最低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提供虹膜生物测定用途的光学成像装置，其能实时成像高品质的虹膜纹理图像，特别是一种能实现以实时自动无侵害方式获取高质量的虹膜纹理光学成像的装置，属于光机电一体化、自动控制

技术介绍
Bum Chul Kim et al《虹膜识别系统》美国专利号US6,594,377B1(《IRIS RECOGNITIONSYSTEM》US PATENT NUMBERUS6,594,377 B1 Jul，15，2003)提出了一种无严格限制使用距离的无侵害的装置。它由可上下旋转控制的凹容器，在该容器内有紫外线截止镜，平面冷光镜，成像透镜，摄像机，数个近红外波段照明光源，距离测量传感器，控制单元组成。但1)该装置体积太庞大；2)平面冷光镜不便于使用者操作，可能无法观察到视觉反馈的虚像；3)该装置正如其描述的依靠单独使用距离测量传感器的结果来决定光源强度和成像透镜的光学变焦和聚焦功能有时是不可靠的，因为距离测量结果值实际应用时常被干扰或测不准；4)同时也缺乏一种具体可实施的虹膜图像质量反馈控制实时分析处理机制支持，很明显的它并不能总是能满足稳定可靠高质量的虹膜纹理光学成像。而另外有的装置需要人的眼球位于固定位置才能获得清晰的成像，实际应用时这一点非常致命，这可能会让人拒绝使用该系统。在实际应用时，如运动模糊，自然快速的使用位置定位(X-Y轴中心)，镜面反射干扰，聚焦质量，使用者移动引导的眼睛存在性及其中心位置偏离，虹膜纹理质量等问题，对虹膜生物测定系统的性能产生根本性影响。实践证明单一的光学成像装置不能满足获取高质量的虹膜纹理图像要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种实时性、自动性、无侵害、友好的人机操作界面和高品质成像图像的虹膜纹理光学成像装置。同时提供对虹膜成像图像的质量控制实时分析处理机制支持以解决运动模糊，自然快速的使用位置定位(X-Y轴中心)，镜面反射干扰，聚焦质量，使用者移动引导的眼睛存在性及其中心位置偏离，虹膜纹理质量等问题。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，它包含有密闭壳体，壳体内有照明光源系统，在光学轴上依次排列有近红外波段光学滤波器，光学成像透镜组、视频摄像机，设有对该光学成像装置进行实时闭环反馈控制的图像处理控制单元。图像处理控制单元由图像采集器、数字信号处理单元和存储单元及基本的I/O控制单元组成，图像处理控制单元联接光学成像装置以组成实时闭环反馈控制系统。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，其中所述的照明光源系统由近红外波段照明光源、近红外波段漫射/散射滤光镜、提供光源辐射强度的能量驱动器及调整照明光源位置的控制器组成。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，其中调整照明光源位置的控制器是预定位置控制器，并且该位置控制器组成反向对称的照明光源预定位置关系。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，近红外波段照明光源由发射波长为700-900nm的宽带光源和固定或可改变光源辐射强度的能量驱动器组成，并且近红外波段漫射/散射滤光镜密闭近红外波段照明光源。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，距离测量传感器是主动型多点或多束红外线或超声波距离测量器件。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，近红外波段光学滤波器为近红外波段光学反射滤光镜，并且该反射滤光镜的观察视场由反射滤光镜中反馈虚像确定。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，密闭壳体的前表面被设计成具有阶梯度或曲率的倾斜面，并且密闭壳体通过可活动的构件与基座固定；近红外波段光学反射滤光镜和近红外波段漫射/散射滤光镜内嵌于壳体的倾斜前表面。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，壳体的倾斜前表面设有语音提示单元和/或光电提示单元实时反馈处理结果信息于使用者。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，视频摄像机是具有对700-900nm波长范围内敏感的CCD或CMOS视频摄像机。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，光学成像透镜组是校正光学成像像差的可变焦聚焦功能的成像透镜组或是固定焦距成像透镜组。该光学成像透镜组也可集成于视频摄像机中，直接由视频摄像机驱动控制。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，照明光源位置调整采用根据镜面反射程度，对照明光源预定位置反向对称判定的方法；能量驱动器输出调节值控制方法为产生预置物距与相应的能量驱动器输出调节值关系属性表，然后通过对该属性表的快速查表法实现。光学成像透镜的焦距和聚焦位置控制方法为产生预置物距与相应的变焦和聚焦电机位置调节值关系属性表，然后通过对该属性表的快速查表法实现。图像焦点预测位置反馈控制采用函数拟合或预置查表方法。本专利技术的实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，图像处理控制单元采用结合实时成像运动状态和图像品质分析反馈结果综合控制光学成像装置，使它们组成了对光学成像稳定可靠的闭环反馈控制系统。过程包括以下步骤实时获取有效的物距及相对运动速度；实时改变光源输出的辐射强度；实时自动光学变焦和聚焦；实时图像亮度评估分析与反馈控制；实时镜面反射程度评估分析与反馈控制；实时焦点质量及焦点预测评估分析与反馈控制；实时眼睛存在性及其中心位置评估分析与反馈控制；实时虹膜纹理质量评估分析与反馈控制；实时获取高品质成像图像。总结上述描述，本专利技术具有以下特点1)具有阶梯度或曲率的倾斜前表面和可活动的壳体提供最舒适的方式使用该装置；2)通过能量驱动器动态改变光源输出的辐射强度，达到图像有统一的亮度/对比度分布的最佳照明条件；3)光学成像装置允许使用者在相当宽距离范围内自由活动，不必严格限制使用距离；4)结合了实时主动式多点或多束测距与被动式图像焦点预测反馈控制的复合自动聚焦(AF)系统，因此可获得理想尺度和聚焦的虹膜纹理成像；5)反射滤光镜的观察视场由反射滤光镜中反馈虚像确定，通过使用者在反射滤光镜视场中观察到的反馈虚像的可见程度性质，自主判断其X-Y轴中心位置定位问题，且通过语音提示和/或光电提示，具有无侵害、友好的人机操作界面的特点；6)移去镜面反射干扰采用对具有圆群循环控制特征的照明光源预定位置反向对称判定的方法，它具备实时性，高稳定和可靠性的优点；7)图像处理控制单元采用结合实时成像运动状态和图像品质分析反馈结果综合控制光学成像装置，使它们组成了对光学成像稳定可靠的实时闭环反馈控制系统。8)本专利技术虹膜光学成像装置具有成像的虹膜纹理图像质量高，成本低廉，可靠性高，系统稳定，复杂度最低。下面将通过实施例并对照附图，对本专利技术作进一步的叙述。附图说明图1是虹膜光学成像装置的构成示意图。图2是虹膜光学成像装置与图像处理控制单元的框图。图3是光学成像装置闭环反馈控制流程原理框图。图4是虹膜光学成像装置的光学成像原理图。图5是垂面入射冷光镜典型的透射率光谱曲线图。图6-1图6-2是两种等价的对照明光源预定位置反向对称控制系统图。图中的标号说明0-眼睛；1-虹膜光学成像装置；2-倾斜壳体；3-近红外波段光学反射滤光镜；4-光学成像透镜组；5-虚像；6-视频摄像机；7-距离测量传感器；8-近红外波段漫射/散射滤光镜；9-近红外波段照明光源；10-位置控制器；11-语音提示单元；12-光电提示单元；20-图像处理控制单元；21-图像采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
实时自动无侵害的虹膜光学成像装置，它包含有密闭壳体（２），壳体内有照明光源系统，在光学轴上依次排列有光学成像透镜组（４）、视频摄像机（６），其特征是：设有对该光学成像装置进行实时闭环反馈控制的图像处理控制单元（２０），壳体的前表面上有近红外波段光学滤波器（３），并与光学成像透镜组在同一光轴线上。

【技术特征摘要】

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