开放式虹膜图像自动采集装置 技术领域 本发明涉及一种开放式虹膜图像自动采集装置，属于生物特征识别和安全认证技术领域。
背景技术 虹膜图像的采集是虹膜身份识别系统中的一个重要部分，前端采集设备的性能直接关系到所采得的虹膜图像质量的好坏。现有的虹膜采集装置从用户角度讲，可以分为两类，一类是开放式的采集装置，另一类是封闭式的采集装置。
封闭式的采集装置采用接触式采集，用户在使用时，人眼固定装置中的某一部件上，在封闭的环境中进行照明、图像采集。如名称为“活体虹膜采集装置”、专利号为CN01278644.6的中国专利公开了一种封闭式虹膜图像采集装置，其优点是：可以比较好地将用户的眼球定位在合适的位置，不必过多考虑光学系统的调整问题；可以实现比较理想的光源照明环境，同时排除外界光线的干扰，结果的亮度、对比度都比较固定。但是，封闭式采集装置有其显著的缺点：固定装置并不能作到对每个人脸形的准确的匹配，装置贴附于眼框周围时，会使眼球产生一定的非对称畸变；用户接受度很差。虹膜身份识别的一大优点就是非接触识别，采用固定装置后，会严重减弱其用户接受度；对于采用固定装置的使用场所，封闭式采集装置不适合身高不同人群，用户使用时会产生极大的不便。
开放式的采集装置工作时，用户地位置比较自由，周围光照环境比较复杂。为了采集到清晰的图像，硬件与质量评估算法需要相互结合。在现有的技术中，照明的光源一般采用弥散光源，从而避免照明光源在眼睛上的反光影响图像质量。同时，一些辅助对准装置的采用，使用户可以自行调整到一个合适的位置。如名称为“虹膜图像拾取装置和虹膜鉴别装置”、公开号为1416779的中国专利申请中公开了一种典型的固定式的开放式虹膜采集装置，以及OKI公司设计的一种手持式的开放式虹膜采集装置。开放式采集装置在采集过程中，一般采用纯软件算法对虹膜图像进行清晰度评估。其缺点如下：运动拉丝的影响：隔行扫描摄像头拍摄高速运动物体时，扫描结果表现出运动拉丝现象，会产生很高的“假”清晰度指标，对于快速运动的物体，由于摄像头一次场扫速度的限制，也会产生拉丝现象；噪声的影响：开放环境下，噪声水平会随不同的光照条件产生明显的变化。照明好的图像噪声水平低，照明差的图像，噪声水平就会变得很高，而摄像头的自动均衡功能会使噪声放大。这样，在评价图像清晰度时，低照度情况产生的过大的噪声将产生较高的高频分量指标，使采用高频分量判断图像清晰度失去作用。计算量较大：虹膜图像清晰度的分析建立在对图像中虹膜位置计算和图像能量分析的基础上，计算运算量很大，实时运算所需要的硬件性能过高，不利于硬件器材成本的降低，从而限制了虹膜识别系统应用。
发明内容 本发明的目的是提出一种固定的开放式虹膜图像自动采集装置，以自动地采集一定空间范围内的用户虹膜图像，而不需要用户的直接干预，在某些场合符合避免被被测者所查觉的特殊要求。
本发明设计的开放式虹膜图像自动采集装置，包括图像采集器、镜头、距离传感器、红外照明灯、调焦机构和控制电路；所述的镜头和图像采集器同轴安装，镜头固定在支撑板上，调焦机构套在镜头上；所述的距离传感器和红外照明灯安装在支撑板上，红外照明灯沿镜头外的圆周均布；所述的控制电路分别与图象采集器、距离传感器、红外照明灯和调焦机构相联接。
上述装置中的控制电路包括位置检测模块、采集控制模块、图像处理模块和总控制模块；所述的位置检测模块采集到距离传感器返回的数字信号，判断被检测范围内是否有检测目标存在，并将判断信号送入总控制模块，采集控制模块根据总控制模块的信号对红外照明灯与调焦机构进行控制，以获取高质量图象，图像处理模块根据总控制模块的信号采集来自图象采集器的图象，并进行存储与后续处理。三个模块在总控模块的控制之下联动，完成虹膜图象的自动采集。
本发明设计的开放式虹膜图像自动采集装置的优点在于：一，自动对工作范围内出现的用户进行虹膜图像的采集，不需要操作人员的干预；二，照明系统设计简化，不需要对照明系统进行弥散处理，降低成本，同时照明系统被用于图像清晰度评估的一部分，简化了图像清晰度评估的算法；三，由于采集设备的工作流程决定了采集设备不需要用户所处的精确位置，因此，距离传感器、调焦机构等无需对位置进行精确的测定与控制，可以大大降低作为固定式采集设备的硬件成本，并简化了控制电路。
【附图说明】
图1是本发明提出的开放式虹膜图像自动采集装置的结构示意图。
图2是本发明设计的装置中控制电路的模块框图。
图3是利用本发明的装置采集的虹膜图像，其中，红外照明灯的像位于瞳孔的中央。
图1中，1是图像采集器，2是镜头，3是距离传感器，4是红外照明灯，5是调焦机构，6是支撑板，7是控制电路，8是人眼所处的位置。
【具体实施方式】
本发明设计的开放式虹膜图像自动采集装置，其结构如图1所示，包括图像采集器1、镜头2、距离传感器3、红外照明灯4、调焦机构5和控制电路7。镜头2和图像采集1器同轴安装，镜头固定在支撑板6上，调焦机构5套装在镜头2上。距离传感器3和红外照明灯4安装在支撑板6上，红外照明灯4沿镜头2外圆的圆周均布。控制电路7分别与图象采集器、距离传感器、红外照明灯和调焦机构相联接。
上述装置中的控制电路，其模块框图如图2所示，包括位置检测模块、采集控制模块、图像处理模块和总控制模块。位置检测模块采集到距离传感器返回的数字信号，判断被检测范围内是否有检测目标存在，并将判断信号送入总控制模块，采集控制模块根据总控制模块的信号对红外照明灯与调焦机构进行控制，以获取高质量图象，图像处理模块根据总控制模块的信号采集来自图象采集器的图象，并进行存储与后续处理。三个模块在总控模块的控制之下联动，完成虹膜图象的自动采集。在图像采集器所得到的图像中，红外照明灯的像位于瞳孔中间，红外照明灯安放的位置保证红外灯的像与虹膜图像具有同样的清晰度。
上述装置中的位置检测模块与采集控制模块采均采用ALTERA的可编程逻辑器件，图像处理模块采作TI的C5000系列数字信号处理芯片，而总控模块采用Cypress的微控制芯片。