用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括自动聚焦成像光路系统、照明系统、距离测量系统及控制系统；自动聚焦成像光路系统包括中心波长７５０－８５０ｎｍ的光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和百万像素级分辨率的ＣＭＯＳ图像传感器；照明系统包括至少两组中心波长７５０－８５０ｎｍ的ＬＥＤ光源；距离测量系统包括红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器；控制系统包括相互连接的驱动板和图像处理主板。本发明专利技术还同时公开了一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置所进行的控制方法。本发明专利技术可在０．１秒速度内快速获取高质量的虹膜纹理图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
申请号为200610087604. X的《面部/虹膜组合光学成像的装置及方法》是申请人 早期申请的专利。在实际使用过程中，发现其还存在着以下不足之处虹膜图像成像装置光 学系统与电机机械控制系统的复杂性，制造工艺要求和成本都很高，降低了实际大规模应 用时的可靠性，装置体积也过大。另一重要问题是获取高质量的虹膜纹理图像所需要的时 间，特别在实际大规模应用时由于用户使用时间短和不能保持超过1秒以上时间的相对静 止，因此有部分用户(特别是初次使用)不能被一次快速完成，获取高质量的虹膜纹理图像 存在反复操作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装 置及其控制方法，本专利技术主要改进用于虹膜识别的虹膜图像成像装置光学系统与电机机械 控制系统的复杂性，可靠性，降低制造成本，减小装置体积；另一重要改进问题是获取高质 量的虹膜纹理图像所需要的时间，特别在实际大规模应用时由于用户使用时间短和不能保 持长时间相对静止，因此获取高质量的虹膜纹理图像所需要时间要保证在0. 1秒(100ms) 内快速完成。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像 装置及其控制方法，它包括以下技术特征与内容 —种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括由自动聚焦成像光路系统 (AFoptical imaging system)，照明系统，距离测量系统及控制系统组成； 自动聚焦成像光路系统由 中心波长750-850nm的光学带通滤光片(Bandpass Filter), 液态光学透镜(Liquid Lens)， 固定焦足巨光学成亍象透f竟(Fixed Focal Length imaging lens)， 百万像素级分辨率的CMOS图像传感器(Mega Pixels CMOS image sensor)组成， 且各中心依次排列在主光学轴上，并集成在密封的模组结构内； 照明系统由 至少两组中心波长750-850nm的LED光源组成，并对称设置在主光学轴的两侧，分 别组合成像左右虹膜，形成至少四种组合照明成像角度。 距离测量系统由红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器组成； 控制系统由 驱动板和图像处理主板组成， 驱动板连接自动聚焦成像光路系统，照明系统及距离测量系统用于执行驱动，4 图像处理主板连接驱动板用于实现自动聚焦过程控制。 自动聚焦虹膜图像成像装置 自动聚焦成像光路系统具有在物平面，最小单位像素空间分辨率为20pixel/mm， 最小光学空间分辨率在调制传递函数(MTF)等于60%的调制度即对比度时为101p/mm，光 学畸变小于O. 1%。自动聚焦虹膜图像成像装置 百万像素级分辨率CMOS图像传感器至少为5百万像素级分辨率，用于获取包括 双眼的在内的整个面部细节分辨率图像，曝光时间小于1/300秒，即图像帧积分时间小于 3. 33ms毫秒。 本专利技术的用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，自动聚焦成像光路系统中的液态光学透镜和百万像素级分辨率的CMOS图像传感器分别与驱动板相连；照明系统中的LED光源与驱动板相连；距离测量系统中的红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器与驱动板相连。在本专利技术中，图像处理主板本身不与自动聚焦成像光路系统的任何具体部件相连，它是通过连接驱动板以实现间接对自动聚焦成像光路系统中的液态光学透镜、百万像素级分辨率的CMOS图像传感器部件的自动聚焦过程控制。 控制系统采用的自动聚焦过程控制方法，包括以下步骤 (1).距离测量系统检测当前用户与装置的物距及运动速度信息； (2).检测该物距和运动速度是否在预定的范围内，如果是执行下一步骤，如果否执行上一步骤； (3).启动照明系统； (4).设置CMOS图像传感器低分辨率的预览模式； (5).对自动聚焦成像光路系统执行自动聚焦搜索； 定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF，物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围 中心，在聚焦位置局部搜索范围内，指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/ 驱动电压关系值，输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置，以低分辨率搜索步长 采样各聚焦位置图像，计算各图像焦点质量评估值，获得各图像中焦点质量评估值最大值 所对应的聚焦位置为中心，再次以该聚焦位置为新的局部聚焦位置搜索范围，以高分辨率 搜索步长采样，循环上述步骤，终止于搜索采样步长为D0F，完成自动聚焦，聚焦位置位于焦 点位置； (6).设置CMOS图像传感器全分辨率的输出模式； (7).获得高质量的虹膜纹理图像进行虹膜识别处理。 所述自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是 自动聚焦成像光路系统的景深DOF定义 DOF " 4/ (1. 22* A ) *UPS2/MAG2 其中UPS为CMOS图像传感器的单位像素尺寸，A为自动聚焦成像光路系统的中 心波长，MAG为自动聚焦成像光路系统的光学放大倍率。 所述自动聚焦虹膜图像成像装置，其特征是 简化的自动聚焦搜索方法，包括以下步骤 (1)定义自动聚焦成像光路系统的景深DOF ;5 定义物距所对应的聚焦位置为局部搜索范围中心PositionCenter ; 定义聚焦位置局部搜索范围; 定义搜索采样步长为高分辨率DOF (分辨率±D0F/2); (2)在局部搜索范围内，按采 样步长D0F，确定9个聚焦位置； (3)在指定的聚焦位置通过查表法快速得到对应的聚焦位置/驱动电压关系值， 输出电压驱动液态光学透镜到达对应的聚焦位置； (4)分别获得9个聚焦位置的图像，计算各图像焦点质量评估值，选取图像焦点质 量评估值的最大值对应的聚焦位置(分辨率±D0F/2)为焦点位置，完成自动聚焦。 总结上述描述，本专利技术的用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置具有无电机 机械活动部件，控制简单，可靠性高，制造成本低，装置体积小，同时保证在0. 1秒速度内快 速获取高质量的虹膜纹理图像。附图说明 下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。 图1为本专利技术具体实施例1成像装置的具体部件组成构造图； 图2为本专利技术具体实施例1成像装置的自动聚焦过程控制流程图； 图3为本专利技术具体实施例1成像装置的自动聚焦方法流程图； 图4为本专利技术具体实施例1成像装置的自动聚焦方法的简化流程图。具体实施例方式实施例1、图1描述了具体实施例1的自动聚焦虹膜图像成像装置100的具体部件 组成构造图，它包括以下部件组成 控制系统l，照明系统2，图像处理主板3，主处理器4，内存5，存储器6，驱动板接 口 7，驱动板8，自动聚焦成像光路系统9，百万像素级分辨率的CMOS图像传感器10，固定焦 距光学成像透镜ll，液态光学透镜12，光学带通滤光片13，距离测量系统14，光电指示器 15，语音提示器16，连接线17，红外透射光学塑料18L/18R，左眼19L，左眼虚像19L'，右眼 19R，右眼虚像19R'，左侧LED光源20，右侧LED光源21，左侧LED光源与左眼照明成像角 度20L，左侧LED光源与右眼照明成像角度20R，右侧LED光源与左眼照明成像角度21L，右 侧LED光源与右眼照明成像角度21R，液态光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于虹膜识别的自动聚焦虹膜图像成像装置，包括自动聚焦成像光路系统、照明系统、距离测量系统及控制系统，其特征是：自动聚焦成像光路系统包括中心波长７５０－８５０ｎｍ的光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和百万像素级分辨率的ＣＭＯＳ图像传感器；所述光学带通滤光片、液态光学透镜、固定焦距光学成像透镜和ＣＭＯＳ图像传感器的中心依次排列在主光学轴上，并集成在密封的模组结构内；照明系统包括至少两组中心波长７５０－８５０ｎｍ的ＬＥＤ光源，所述ＬＥＤ光源对称设置在主光学轴的两侧，分别组合成像左右虹膜，形成至少四种组合照明成像角度；距离测量系统包括红外线距离测量传感器或超声波距离测量传感器；控制系统包括相互连接的驱动板和图像处理主板，驱动板连接自动聚焦成像光路系统，照明系统及距离测量系统用于执行驱动，图像处理主板连接驱动板用于实现自动聚焦过程控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金城，
申请(专利权)人：沈洪泉，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]