[发明专利]一种基于液体透镜的虹膜成像景深扩展方法

说明书

本发明公开了一种基于液体透镜的虹膜成像景深扩展方法，包括初始化液体透镜、场景相机和虹膜相机，场景相机检测到目标，向液体透镜发出开始信号，然后液体透镜会根据预设粗步长进行粗扫描得到序列虹膜图像，通过质量评价确定粗电流值I₀，在I₀前后一定范围内根据预设细步长进行细扫描得到序列虹膜图像，通过质量评价确定粗电流值i₀，然后改变液体透镜电流至i₀，最后发出触发信号获取一帧或多帧清晰虹膜图像，对图像进行虹膜特征提取与比对得到识别结果。本发明可有效解决虹膜识别设备成像景深有限、采集距离近的难题，速度快、景深大、寿命长、成本低、稳定性强、便于集成安装，适用于目标静止和移动状态，能够实现多人实时采集。

技术领域

本发明涉及虹膜成像和计算成像技术领域，具体涉及一种基于液体透镜的虹膜成像景深扩展方法。

背景技术

人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成，虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，占据眼睛的65％，包含了丰富的纹理信息，有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等细节特征，是人体中最独特的结构之一。

不同于其他生物识别，虹膜具有很高的稳定性和唯一性。一个虹膜大约有244个对立变量，而指纹和人脸只有十几或几十个独立变量，因此虹膜携带信息量高一个量级，识别的准确率更高，虹膜识别误识率低至百万分之一。虹膜复杂的细节特性让伪造也变得几乎不太可能，而且虹膜的生物特征只有在活体情况下才能够识别，用照片、录像等代替活体的虹膜图像都无法生效。虹膜识别是目前最稳定、最准确、安全系数最高的生物识别技术之一。

目前，市场上已经有多款虹膜识别产品和不少应用案例，但是当前虹膜识别技术仍然受限于识别设备景深小的问题，无法实现远距离识别应用，而且即使近距离识别情况下，也必须主动配合站在指定位置，交互感差。现在增加景深的方法，大都是使用多个不同焦点镜头配合(扩展的景深最大等于每个镜头景深之和)或变焦镜头。但是多个光学镜头系统设计复杂、制造成本高、体积庞大，而且无法保证待识别目标恰好处于清晰焦点景深范围内；变焦镜头通常采用电机控制的机械运动调焦，速度慢、稳定性差、长焦镜头成本昂贵，无法实现高速精准变焦，工作寿命有限。由于光学成像原理的限制，要通过改变镜头镜片组光路的方法增加原始景深，也很不现实。

液体透镜是一种利用液体形状改变薄膜曲率进而改变焦点的装置，响应速度快、调节稳定、便于集成，已在显微镜领域广泛应用。液体透镜的使用方式主要有三种，安装在普通成像镜头前端、安装在普通成像镜头后端即镜头和相机之前和嵌入到成像镜头内部。第三种方式制造成本高、无法拆卸、可复用性差、不易维护，很少使用该方式；第一种方式通用性很强，安装时基本不需要对现有镜头进行更改，但是该方式情况下，只能实现近距离或微距离对焦，在显微成像领域使用广泛，也可实现对大目标的景深扩展，如人脸成像，但是无法满足虹膜大景深成像的要求(已测试)；第二种方式主要需要满足成像镜头后截距的要求，由于标准C口液体透镜的厚度17.5mm，而C口镜头的标准后截距也只有17.526mm，简单增加液体透镜后所需后截距35.026mm，完全超出了C口镜头的调焦能力，无法对焦，所以要使用此种方式，必须使用非标准定制镜头。Optotune有相应的应用案例，所以只需要改变一下虹膜成像镜头的后截距，即可实现虹膜清晰成像。这也是本发明采用的方式，镜头后截距38.0mm。

发明内容

本发明的目的是基于液体透镜的快速响应特性解决远距离虹膜成像中景深受限的问题，提升虹膜采集系统的采集速度与采集距离，提高近距离虹膜识别交互体验，突破现有技术，实现更远距离虹膜识别要求，拓宽虹膜识别技术的应用场景和范围，从而提供了一种基于液体透镜的虹膜成像景深扩展方法。

为实现本发明的目的，本发明提供的一种基于液体透镜的虹膜成像景深扩展方法，

所述方法包括如下步骤：

步骤S0、初始化场景相机、液体透镜和虹膜相机；