[发明专利]自动对焦的远距离虹膜图像获取装置、方法和识别系统

权利要求书

1.一种自动对焦的远距离虹膜图像获取装置，其特征在于，包括：虹 膜摄像头、长焦距镜头、对焦传动单元、镜头转换器、对焦旋转电机、 电机驱动单元、计算处理单元，其中：

虹膜摄像头、长焦距镜头和镜头转换器位于同一轴线上，对焦传动 单元与对焦旋转电机同轴连接；虹膜摄像头和长焦距镜头通过镜头转换 器连接；对焦传动单元和长焦距镜头上的对焦环连接；对焦旋转电机和 电机驱动单元电气连接；计算处理单元和电机驱动单元信号连接，通过 电机驱动单元控制对焦旋转电机的转动；计算处理单元和虹膜摄像头连 接，处理来自虹膜摄像头的图像，所述对焦传动单元含有空心环、卡具、 皮带和限位开关，在空心环上和对焦环之间安装有卡具，卡具具有弹性 三爪，用于卡住所述空心环内不同大小的镜头和对焦环；所述皮带套紧 空心环和套紧对焦旋转电机的转轴，用于带动空心环旋转，从而带动对 焦环对镜头进行对焦；当对焦环旋转到一个位置与限位开关连接，限位 开关发出一个信号使对焦旋转电机停止转动，使对焦传动单元具有一个 初始位置。

2.如权利要求1所述自动对焦的远距离虹膜图像获取装置，其特征在 于，长焦距镜头的焦距值为100mm到500mm之间的任意值。

3.一种自动对焦的远距离虹膜图像获取方法，其特征在于，用自动 对焦的远距离虹膜图像获取装置获取远距离虹膜图像的步骤如下：

步骤P1：初始化设备，旋转对焦环，使对焦环对焦位置到零点，即限 位开关处；

步骤P2：虹膜摄像头不断采集图像，形成图像序列；

步骤P3：计算处理单元计算图像序列中每帧图像的清晰度，再计算 清晰度的变化值，在两个线程中分别执行步骤P4和步骤P5；

步骤P4：根据图像的清晰度和清晰度变化值，变换对焦环旋转的方 向和速度，返回步骤P2；所述变换是根据清晰度和清晰度变化值，以及 自动对焦的远距离虹膜图像获取装置的当前的系统状态，由自动对焦的 远距离虹膜图像获取装置的系统状态转换条件来决定；

步骤P5：转入图像挑选线程，计算图像序列中图像的清晰度，再计 算清晰度变化值，并通过图像的清晰度和清晰度变化值判断是否挑选出 清晰度满足要求的图像，如果挑选的图像清晰，执行步骤P6，如果挑选 的图像不清晰，回到步骤P2；

步骤P6：从挑选出的清晰图像中进行人眼检测并提取眼睛图像；

步骤P7：对眼睛图像进行质量判断，判断是否可以用于虹膜识别，如 果判断眼睛图像能够用于虹膜识别，虹膜识别结束，如果判断眼睛图像 不能够用于虹膜识别，则继续采集图像，继续执行步骤P5；

所述图像清晰度计算的步骤如下：

步骤P31：在采集的图像上随机抽取100个20*20的图像小块；

步骤P32：对每个图像小块计算图像的边缘能量，计算边缘能量的方 法是：求在图像小块X，Y两个方向的梯度值的平方和，并把图像小块的 所有点的边缘能量相加，得到边缘能量；

步骤P33：把100个图像小块的边缘能量值相加，并归一化到0～1之 间的一个数值，所述数值为图像清晰度的变化值；

所述对眼睛图像质量进行判断的步骤如下：

步骤P71：计算原始人眼图像的高频段分量E1；高频分量E1由如下 方法得到：生成一个8*8的算子，算子中心的4*4个点值为-3，其它的值 为+1；用这个8*8的算子在图像上进行滤波；然后对滤波后的所有图像 点相加得到的和定义为E1；

步骤P72：降采样人眼图像是将眼睛图像缩小一倍；

步骤P73：计算降采样图像的高频段分量E2；得到高频段分量E2的 方法同步骤P71；

步骤P74：求取高频段的能量E1和较低频段的能量E2的比值R，

步骤P75：结合高频段能量E1，得到虹膜图像质量的清晰度值C为： C＝αE1+βR，α，β是加权算子由经验得出；

如果得到的清晰度值C小于一个阈值T4，则不对虹膜图像进行处理； 否则对虹膜图像进行预处理、虹膜定位、特征提取和特征比对。