便携式双眼虹膜图像采集和处理设备的制作方法.docx

便携式双眼虹膜图像采集和处理设备的制作方法专利名称：便携式双眼虹膜图像采集和处理设备的制作方法技术领域：本发明涉及生物特征识别以及信息安全技术领域，尤其涉及一种便携式双眼虹膜图像采集和处理设备背景技术：虹膜是人眼中介于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状区域，呈现丰富的纹理大量医学和计算机科学的研究表明，不同眼睛(包括人的左右眼和双胞胎的眼睛)的虹膜纹理是各不相同的，并且自胚胎形成后8个月就稳定不变，因而虹膜具有唯一性高、稳定性强的优点另外，虹膜是一种外部可见的内部器官，因而又具有非侵犯性的优点这些优点使得虹膜特别适合用于人的身份认证和识别，并被成功的应用于机场、海关、银行等场合的身份鉴定虹膜识别技术的第一步就是虹膜图像的获取，同时这也是比较困难的步骤，需要光、机、电技术的综合应用由于虹膜的特殊性质，即面积小(平均直径约Ilmm)且不同人种颜色差异大，一般摄像方法无法拍摄出可以用来识别的虹膜图像虹膜识别必须采用放大率较大的镜头和主动照明西方人虹膜颜色较浅，在可见光照明就可以，而东方人的虹膜颜色较深，必须采用红外光照明才能得到清晰的图像传统的虹膜图像获取设备分为单眼采集设备和双眼采集设备早期的设备多为单眼采集，主要包括主动照明单元、镜头及附件，以及成像芯片等。

然而，由于人的眼睛具有主眼和副眼之分，通常人看东西时以主眼为主，这样会导致单眼设备的使用相对困难后来出现的双眼虹膜设备相比于单眼虹膜设备使用更加自然，使得虹膜图像的获取和处理更加容易，对虹膜识别技术的应用具有非常重要的意义由于虹膜识别过程的运算量很大，最早的虹膜识别设备生产商都将虹膜采集和虹膜识别分开进行，虹膜采集由专门的虹膜采集设备完成，而虹膜识别则放在中央服务器中进行，这样的做法导致了虹膜识别系统的部署具有一定的局限性随着嵌入式系统的兴起，人们对虹膜识别设备的要求越来越高，具有运算独立性，便携式，低功耗的，体积小，接口丰富，易于安装和部署，具有网络化功能、数据安全性和移动互联功能的虹膜识别设备是今后虹膜识别技术的发展方向因此，需要一种能解决现有虹膜识别系统普遍存在的图像采集困难、易用性、安全性、移动性和便携性等方面存在问题的虹膜识别系统发明内容本发明的目的在于提供一种便携式虹膜图像采集和处理设备，所述设备包括采集单元、照明单元、交互单元、电源单元、运算单元、内存芯片、存储单元和数据传输单元，所述采集单元包括至少一套光学镜头和图像采集芯片，用于采集用户的虹膜信息；所述照明单元用于在所述采集单元采集虹膜时提供照明；所述交互单元为使用者提供交互功能，供使用者向所述设备输入指令，并向使用者呈现信息；所述电源单元用于为设备供电；所述运算单元对所述采集单元采集到的图像进行处理，并发出控制指令给其他的单元；所述内存芯片用来存储所述运算单元工作时的信息；所述存储单元用于存储在设备断电后不会被清空的信息；所述数据传输单元用于将所述采集单元采集到的虹膜图像信息或经所述运算单元处理后的信息通过接口模块进行输出。

优选地，所述交互单元是具有多点触控功能的显示屏优选地，所述接口模块选自USB接口、有线网络接口、无线网络接口、GPRS接口、3G无线通讯协议接口、4G无线通讯协议接口中的至少一种优选地，当所述接口模块包含至少两种接口时，所述数据传输单元还包括接口适配模块用于根据需求适配一种接口供所述数据传输单元使用优选地，所述数据传输单元通过所述交互单元向用户提示有哪些接口可供选择优选地，所述数据传输单元通过监测用户的网络接入请求而自动适配相应的接口模块优选地，所述电源单元包括用于输入外部供电的直流输入模块、以及用于输出直流电压供所述设备使用的直流输出模块和连接在其间用于稳压的稳压模块优选地，所述电源单元还包括为所述设备供电的电池组，所述电池组包括充电管理模块、可充电电池组和升压模块优选地，所述运算单元进行的图像处理包括图像压缩、裁剪处理、掩码处理和编码处理优选地，所述运算单元选自ARM芯片、DSP芯片、运行嵌入式Linux系统的处理芯片中的一种本发明实现了双眼虹膜图像的实时采集，同时在设备内部增加低功耗处理器进行虹膜图像的处理操作，又引入如充电电池模块，从而提升虹膜识别系统的易用性、安全性和便携性应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中:图1示出了根据本发明的便携式虹膜图像采集和处理设备与位于远程的虹膜认证中心进行通信的系统示意图；图2示意性示出根据本发明实施例的便携式虹膜图像采集和处理设备的结构框图；图3示出了根据本发明的电源单元的一种实现方式；图4示出了根据本发明的数据传输单元的结构框图和工作原理；图5为根据本发明的实施方案I的双采集单元USB型设备的核心部件示图；图6为根据本发明的实施方案2的单采集单元WIFI型设备的核心部件示图；图7为根据本发明的实施方案3的双采集单元GPRS型设备的核心部件示图具体实施例方式通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节在下文中，将参考附图描述本发明的实施例在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤下面将结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明图1示出了根据本发明的便携式虹膜图像采集和处理设备与位于远程的虹膜认证中心进行通信的系统示意图。

如图1所示，根据本发明的便携式虹膜图像采集和处理设备100用于在本地收集被采集者的虹膜图像信息，将采集到的虹膜原始图像或初步处理后的虹膜图像通过通信网络300发送至虹膜认证中心200，虹膜认证中心在收到要求认证的虹膜图像或虹膜特征后，对虹膜图像进行进一步的特征提取处理，然后与虹膜认证中心200存储的特征对比数据库进行比对，以判断被采集者的身份，然后将采集结果再通过网络传送回虹膜采集设备100告知认证结果，完成虹膜图像特征的识别和认证过程可选地，当虹膜采集和处理设备100的计算和处理能力不足以提供给虹膜认证中心200所需要的虹膜特征信息时，可以将虹膜采集和处理设备100采集到的虹膜图像信息发送至额外的计算设备400进行进一步的计算处理，所述计算例如从采集到的虹膜图像中提取虹膜特征信息，再将提取后的特征发送回虹膜图像采集和处理设备100，并由虹膜图像采集和处理设备100将虹膜特征信息发送到虹膜认证中心200进行认证，并返回识别结果给虹膜图像采集和处理设备100根据本发明的虹膜图像采集和处理设备100设计成便携式小型可移动的设备，因此使用方便，可作为流动式虹膜采集设备应用于多种场合，比如社区人群的身份认证服务，医院、学校等公共场所的身份识别认证服务等，负责认证的人员可方便地携带根据本发明的虹膜图像采集和处理设备100进行认证工作。

图2示意性示出根据本发明实施例的便携式虹膜图像采集和处理设备100的结构框图示例性地，该设备100包括采集单元101、照明单元102、交互单元103、电源单元104、运算单元105、内存芯片106、存储单元107和数据传输单元108采集单元101、照明单元102、交互单元103、电源单元104、内存芯片106、存储单元107和数据传输单元108分别通过各自的数据线和/或控制线与运算单元105相连，用来传送数据和控制信号根据本发明的虹膜图像采集和处理设备100可以设计为单独的便携式移动设备，也可以设计成可与移动计算设备集成的便携式移动模块，以便与移动计算设备共享一些功能模块，如利用移动计算设备的中央处理器作为运算单元105所述移动计算设备例如便携式电脑、智能(例如iPhone或安卓)、多媒体终端、平板电脑(例如iPad)等坐寸ο采集单元101包括至少一套光学镜头和图像采集芯片，例如CMOS芯片或CXD芯片，用于通过光学镜头采集用户的双眼或单眼虹膜信息并通过图像采集芯片进行处理；照明单元102由可以向外辐射能量以用于在采集单元101采集虹膜时提供照明的器件或设备构成照明单元102可包括一个或多个照明元件，例如近红外LED，所述照明元件可以与所述采集单元101集成在一起，也可与采集单元相对分离。

所述照明单元102可以接收来自运算单元105的控制，例如在被采集人员戴眼镜时，照明单元102可接收来自运算单元105的控制进行轮询亮，以确保采集到清晰的虹膜图像；交互单元103，在所述运算单元105的控制下为使用者提供交互功能，供使用者向设备输入指令并向使用者呈现提示信息、虹膜图像、认证结果等信息优选地，所述交互单元103由带有多点触控功能的显示屏实现，以便同时支持触摸输入和显示功能电源单元104，为设备正常工作提供必要和稳定的电流输出，包含直流输入的控制部分，或还可以附加电池组以便适用于移动应用场合图3给出了电源单元的一种实现方式，主要包括直流输入模块301、直流输出模块302和稳压模块303根据本发明的电源单元104可以工作在例如5V的直流供电条件下外部供电通过直流输入模块301将外部电能转化为电源单元104所需的直流电压，例如5V，再通过稳压模块303进行稳压，然后通过直流输出模块302提供给虹膜图像采集和处理设备100的各个工作模块以为各个模块进行供电优选地，电源单元104还可以包含电池组从而在无法持续获得电源输入的情况下通过电池组的供电使虹膜图像采集和处理设备100工作电池组包括充电管理模块304、可充电电池组305和升压模块306。

电池组可以选择先充电再移动使用的方式，在充电时，充电管理模块304利用直流输入模块301输入的直流电对可充电电池组305进行充电在虹膜图像采集和处理设备100在没有持续电源供应的移动场合使用时，可充电电池组305释放能量，电流通过升压模块306和稳压模块303后，为虹膜图像采集和处理设备100提供稳定的工作电流可充电电池组305可采用本领域常见的锂电池运算单元105为进行控制和处理、计算的中央控制单元，所进行的处理包括对采集到的图像进行剪切、压缩、分割等处理，提取虹膜特征，比对虹膜特征给出比对结果，并发出控制指令给其他的单元和模块根据本发明，可根据虹膜图像采集和处理设备100的应用场合、功耗、成本等方面的考虑来灵活地选择运算单元105所使用的芯片例如，当无法持续获得电源输入的场合下，如室外，则虹膜图像采集和处理设备100需要电池组进行持续性的供电，由于电池组容量有限，因此要求运算单元105的功耗较低，耗能较少，以维持长时间的正常工作在这种情况下，可选用ARM系统的芯片再例如，在需要以较低成本来实现虹膜图像采集和处理设备100，并且使用的场合具有较大网络带宽的情况下，需要虹膜图像采集和处理设备100进行的图像处理的工作量较小，可选用功能呢较为简单的DSP芯片作为运算单元105。

内存芯片106，用来存储运算单元105工作时的信息，例如用到的程序代码和临时变量，断电后会清空；存储单元107，存储在设备断电后不会被清空的信息，例如可由非易失性存储器实现，用于存储例如管理员的身份信息和一些基本的系统信息等等；数据传输单元108，用于将采集单元101采集到的虹膜图像信息或经运算单元105处理后的各个阶段的虹膜特征信息传送至远程的虹膜认证中心进行认证，或向其他的计算设备输出各种数据信息所述数据传输单元可采用至少一种数据传输协议接口，采用有线或无线模式，可被配置为支持利用多种协议设置格式的信息的传输，包括诸如内联网之类的局域网(“LAN”)和诸如互联网之类的广域网(“WAN”)无线通信方式例如WiFi或WLAN、GPRS、蜂窝网络，例如GSM网络、3G网络、LTE网络或CDMA网络数据传输单元108借助图1所示的通信网络传送信息，所述通信网络可以是公共网络、专用网络或其组合。