一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器芯片、LED電流驅(qū)動器、LED照明光源、光學(xué)濾光器、光學(xué)成像透鏡、圖像傳感器；圖像傳感器的成像陣列被配置為具有獨立接收的RGB-IR波長通道；LED照明光源具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的輻射波長范圍；光學(xué)濾光器具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的過濾波長范圍；光學(xué)成像透鏡被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的聚焦波長范圍；處理器芯片用于驅(qū)動圖像傳感器設(shè)置，控制圖像傳感器RGB-IR波長通道成像陣列輸出的圖像像素值數(shù)據(jù)，和驅(qū)動控制LED電流驅(qū)動器；LED電流驅(qū)動器用于驅(qū)動控制LED照明光源輻射強(qiáng)度，輻射角度位置，和輻射時間。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及生物識別光電領(lǐng)域，尤其是一種用于高安全性的移動終端前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
移動終端包括智能手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備等，現(xiàn)在的信息技術(shù)移動化發(fā)展趨勢來看，移動終端設(shè)備必然是未來適用最廣泛的設(shè)備。目前，現(xiàn)實應(yīng)用中的移動終端在移動安全支付、賬戶安全登陸、網(wǎng)上銀行方面運(yùn)用已經(jīng)極其的廣泛了，如余額寶、微信、銀行賬戶管理等方面的運(yùn)用，雖然在其使用過程中，為生活帶來了極大的便利，但是一種新型的通過移動終端安全性能薄弱等特點進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)犯罪逐漸的興起。而移動終端中，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行身份確認(rèn)的慣用手段就是密碼輸入，但是這種身份確認(rèn)的手段安全性能十分的低，只需要在移動終端上植入簡單的病毒程序，就能將該密碼泄露，造成相應(yīng)的損失。為了解決這個問題，國際上還是用生物識別的方式進(jìn)行移動終端安全身份認(rèn)證；如蘋果公司提出的基于AuthenTec公司開發(fā)的指紋識別技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)用在手機(jī)終端上，極大的提高了移動終端的身份確認(rèn)安全性；但是，指紋技術(shù)識別的過程中，由于指紋是靜態(tài)的，雖然具有唯一性，但是也極其容易被獲取指紋信息，甚至被仿制等，所以隨著指紋技術(shù)在移動終端上的運(yùn)用越來越廣泛，其安全性也會相應(yīng)的呈下降趨勢，所以在安全性方面更加具有優(yōu)勢的虹膜識別是解決移動終端安全身份認(rèn)證過程中非常有效的方法，而虹膜識別系統(tǒng)是現(xiàn)有的生物識別中精確度最高的。目前在所有移動終端中虹膜識別系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品中，沒有實現(xiàn)用于人臉自拍功能的前置光電成像系統(tǒng)和虹膜識別光電成像系統(tǒng)一體化。但如果人臉自拍功能的前置光電成像系統(tǒng)和虹膜識別光電成像系統(tǒng)一體化分開獨立實現(xiàn)，其成本大大增加，更主要的移動終端的體積無法提供容納2套分開獨立光學(xué)成像系統(tǒng)的安裝空間。另外盡管在防偽造物安全性方面虹膜識別與指紋人臉識別相比更加具有優(yōu)勢，但如果大規(guī)模應(yīng)用于如手機(jī)移動大額支付等重要場合，仍然需要更進(jìn)一步升級防偽造物活體檢測的安全性技術(shù)，消除安全隱患的威脅。畢竟生物識別本身目的就是為安全，其本身的安全性是最基本和最重要的。更進(jìn)一步的，高安全性的移動終端前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)需要解決以下嚴(yán)重的問題：1、移動終端應(yīng)用中前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，滿足人臉自拍功能的前置光電成像系統(tǒng)和虹膜識別光電成像系統(tǒng)一體化，其體積控制在8.5mm*8.5mm*6mm內(nèi)。2、移動終端應(yīng)用中前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，需要一整套高安全性的防偽造物活體檢測方法，保證生物識別本身的安全性。3.移動終端應(yīng)用中前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，需要指導(dǎo)光電成像系統(tǒng)設(shè)計的轉(zhuǎn)換關(guān)系的理論推導(dǎo)。4、移動終端應(yīng)用中前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，需要極大降低成本，成本降低至10美金以內(nèi)才能大規(guī)模得到應(yīng)用。解決以上問題是目前面臨的最大挑戰(zhàn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題提供一種用于高安全性的移動終端前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器芯片、LED電流驅(qū)動器、LED照明光源、光學(xué)濾光器、光學(xué)成像透鏡、圖像傳感器；其特征是，所述圖像傳感器的成像陣列被配置為具有獨立接收的RGB-IR波長通道；所述LED照明光源被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的輻射波長范圍；所述光學(xué)濾光器被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的過濾波長范圍；所述光學(xué)成像透鏡被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的聚焦波長范圍；所述處理器芯片被配置為用于驅(qū)動圖像傳感器設(shè)置，控制圖像傳感器RGB-IR波長通道成像陣列輸出的圖像像素值數(shù)據(jù)，和驅(qū)動控制LED電流驅(qū)動器；所述LED電流驅(qū)動器被配置為用于驅(qū)動控制LED照明光源輻射強(qiáng)度，輻射角度位置，和輻射時間。總結(jié)上述描述，通過本專利技術(shù)實現(xiàn)了高安全性的移動終端前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)以及其方法：1、前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，實現(xiàn)滿足人臉自拍功能的前置光電成像系統(tǒng)和虹膜識別光電成像系統(tǒng)一體化，其體積控制在8.5mm*8.5mm*6mm內(nèi)。2、前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，實現(xiàn)一整套高安全性的防偽造物活體檢測方法，保證生物識別本身的安全性。3.前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，實現(xiàn)闡述指導(dǎo)光電成像系統(tǒng)設(shè)計的轉(zhuǎn)換關(guān)系的理論推導(dǎo)。4、前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，實現(xiàn)極大降低成本，成本降低至10美金以內(nèi)能大規(guī)模得到應(yīng)用。附圖說明下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本專利技術(shù)的前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中的圖像傳感器105成像陣列獨立接收RGB-IR波長通道的每個成像像素單元示意圖。圖3為圖2中圖像傳感器105用于復(fù)位積分和讀出電荷(電子)電壓的復(fù)位積分和讀出電路原理圖。圖4為圖2中圖像傳感器105RGB-IR波長通道的成像陣列的像素單元4方向2*2交叉間隔排列格式示意圖；圖5為圖2中圖像傳感器105成像陣列中相同波長通道像素之間4方向的鄰近像素原始RAW數(shù)據(jù)內(nèi)插值示意圖。圖6為本專利技術(shù)定義虹膜圖像的對比度區(qū)域示意圖。圖7為本專利技術(shù)定義虹膜圖像的瞳孔和虹膜直徑示意圖。圖8為本專利技術(shù)定義虹膜圖像的角膜不同位置的光學(xué)反射點示意圖。圖9為本專利技術(shù)定義眼球生理運(yùn)動的產(chǎn)生的眼瞼生理運(yùn)動活性特性程度的示意圖。圖10為本專利技術(shù)定義眼球生理運(yùn)動的產(chǎn)生的離軸斜視生理運(yùn)動活性特性程度的示意圖。具體實施方式實施例1、給出了一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)及方法。該方法包括有前置光電成像系統(tǒng)的成像方法、虹膜識別光電成像系統(tǒng)的成像方法、對前置光電成像系統(tǒng)的成像方法或者虹膜識別光電成像系統(tǒng)的成像方法中所使用的相同波長通道的原始RAW數(shù)據(jù)像素之間進(jìn)行內(nèi)插重建的方法、虹膜防偽造物活體檢測方法。如圖1所示，該系統(tǒng)沿著成像系統(tǒng)光軸100設(shè)置光學(xué)濾光器(101或104)(用于過濾成像波長)、光學(xué)成像透鏡102(用于物理折射聚焦成像波長)、光學(xué)成像透鏡的固定安裝座103(用于固定安裝光學(xué)成像透鏡)、圖像傳感器105(用于光電轉(zhuǎn)換輸出成像圖像)、照明光源106(包括RGB-LED照明光源106RGB和IR-LED照明光源106IR；RGB-LED照明光源106RGB用于對前置光電成像系統(tǒng)產(chǎn)生RGB成像波長輻射，IR-LED照明光源106IR用于對虹膜識別光電成像系統(tǒng)產(chǎn)生IR成像波長輻射)以及成像系統(tǒng)固定安裝基板107(用于提供前置和虹膜識別光電成像系統(tǒng)固定安裝載體)，成像系統(tǒng)固定安裝基板107上還設(shè)置有移動終端主板110(用于實現(xiàn)移動終端功能電路載體)，在移動終端主板110上集成LED電流驅(qū)動器108(用于驅(qū)動控制LED照明光源輻射強(qiáng)度，輻射角度位置，和輻射時間)和處理器芯片109(用于驅(qū)動控制LED電流驅(qū)動器和圖像傳感器)。本專利技術(shù)具體實施例1中前置和虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)包括用于前置光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路和虹膜識別光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路；前置光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路包括如下：RGB-LED照明光源106RGB輻射RGB成像波長，光學(xué)濾光器(101或104)過濾RGB成像波長，光學(xué)成像透鏡102物理折射聚焦RGB成像波長，圖像傳感器10本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器芯片、LED電流驅(qū)動器、LED照明光源、光學(xué)濾光器、光學(xué)成像透鏡、圖像傳感器；其特征是，所述圖像傳感器的成像陣列被配置為具有接收的RGB?IR波長通道；所述LED照明光源被配置為具有與圖像傳感器RGB?IR成像波長通道相互匹配的輻射波長范圍；所述光學(xué)濾光器被配置為具有與圖像傳感器RGB?IR成像波長通道相互匹配的過濾波長范圍；所述光學(xué)成像透鏡被配置為具有與圖像傳感器RGB?IR成像波長通道相互匹配的聚焦波長范圍；所述處理器芯片被配置為用于驅(qū)動圖像傳感器設(shè)置，控制圖像傳感器RGB?IR波長通道成像陣列輸出的圖像像素值數(shù)據(jù)，和驅(qū)動控制LED電流驅(qū)動器；所述LED電流驅(qū)動器被配置為用于驅(qū)動控制LED照明光源輻射強(qiáng)度，輻射角度位置，和輻射時間。

【技術(shù)特征摘要】
2014.10.15 CN 20141054631751.一種移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器芯片、LED電流驅(qū)動器、LED照明光源、光學(xué)濾光器、光學(xué)成像透鏡、圖像傳感器；其特征是，所述圖像傳感器的成像陣列被配置為具有接收的RGB-IR波長通道；所述LED照明光源被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的輻射波長范圍；所述光學(xué)濾光器被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的過濾波長范圍；所述光學(xué)成像透鏡被配置為具有與圖像傳感器RGB-IR成像波長通道相互匹配的聚焦波長范圍；所述處理器芯片被配置為用于驅(qū)動圖像傳感器設(shè)置，控制圖像傳感器RGB-IR波長通道成像陣列輸出的圖像像素值數(shù)據(jù)，和驅(qū)動控制LED電流驅(qū)動器；所述LED電流驅(qū)動器被配置為用于驅(qū)動控制LED照明光源輻射強(qiáng)度，輻射角度位置，和輻射時間；所述系統(tǒng)實現(xiàn)用于前置光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路和虹膜識別光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路，其中所述前置光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路包括：LED照明光源輻射RGB成像波長，光學(xué)濾光器過濾RGB成像波長，光學(xué)成像透鏡物理折射聚焦RGB成像波長，圖像傳感器成像陣列獨立接收RGB波長通道；所述虹膜識別光電成像系統(tǒng)的光學(xué)通路包括：LED照明光源輻射IR成像波長，光學(xué)濾光器過濾IR成像波長，光學(xué)成像透鏡物理折射聚焦IR成像波長，圖像傳感器成像陣列獨立接收IR波長通道；所述的虹膜識別光電成像系統(tǒng)具有以下光學(xué)成像要求：虹膜識別光電成像系統(tǒng)的成像波長WI滿足：800nm≤WI≤900nm或750nm≤WI≤850nm；虹膜識別光電成像系統(tǒng)的像素空間分辨率PSR(pixelspatialresolution)應(yīng)該滿足：PSR≥13pixel/mm；虹膜識別光電成像系統(tǒng)的光學(xué)放大倍率OM(opticalmagnification)，應(yīng)該滿足：OM＝PS*PSR；其中所述的：PS為圖像傳感器每個成像像素單元的物理尺度；PSR為虹膜識別光電成像系統(tǒng)的像素空間分辨率；虹膜識別光電成像系統(tǒng)的光學(xué)空間分辨率OSRI在像方平面應(yīng)該滿足：在調(diào)制傳遞函數(shù)60％時，1/(4*PS)≤OSRI≤1/(2*PS)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述光學(xué)成像透鏡被配置為固定焦距透鏡，包括液體驅(qū)動透鏡、液晶驅(qū)動透鏡、VCM音圈驅(qū)動透鏡、MEMS驅(qū)動透鏡、EDOF波前相位調(diào)制透鏡或者晶圓級陣列微透鏡中任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述的LED照明光源具有：控制半峰值輻射角的凸透鏡或凹面反光鏡，所述的半峰值輻射角Ω滿足：Ω≥FOV；所述FOV為成像系統(tǒng)的全視場角；FOV≥2*arctan((DI*PS)/(2*EFL))；其中：EFL為光學(xué)成像透鏡的等效焦距；DI為圖像傳感器成像陣列的像面對角線像素單元的數(shù)量；PS為圖像傳感器成像陣列的像素單元的物理尺度；所述的LED照明光源具有：獨立輻射的RGB和IR成像波長，一個或多個不同輻射角度位置，與圖像傳感器同步的連續(xù)或脈沖輻射時間和輻射強(qiáng)度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述的成像波長包括RGB成像波長為400-700nm，IR成像波長為800-900nm；或RGB成像波長為400-650nm，IR成像波長為750-850nm；所述的前置光電成像系統(tǒng)采用RGB成像波長，聚焦工作物距WD至少在30-100cm；所述的虹膜識別光電成像系統(tǒng)采用IR成像波長，聚焦工作物距WD至少在10-30cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述的光學(xué)濾光器具有：過濾RGB和IR成像波長，透射RGB和IR成像波長范圍內(nèi)的光，反射和/或吸收RGB和IR成像波長范圍外的光；并符合如下的取值范圍：RGB和IR成像波長范圍內(nèi)的光過濾率Fi≤10.0％，RGB和IR成像波長范圍外的光過濾率Fo≥99.9％；或等價的RGB和IR成像波長范圍內(nèi)的光透射率Ti≥90.0％，RGB和IR成像波長范圍外的光透射率To≤0.1％；所述的光學(xué)濾光器在光學(xué)基質(zhì)材料進(jìn)行表面多層鍍膜實現(xiàn)，且光學(xué)濾光器厚度≤0.3mm，其中，光學(xué)基質(zhì)材料為光學(xué)透明玻璃，有色玻璃，光學(xué)塑料；所述的光學(xué)濾光器采用在光學(xué)成像透鏡表面作為光學(xué)基質(zhì)進(jìn)行多層鍍膜等價替代。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述的光學(xué)成像透鏡具有：物理折射聚焦RGB和IR成像波長；其對RGB和IR成像波長：表面最大反射率Rmax≤1.0％，表面平均反射率Ravg≤0.35％；或等價的表面最小透射率Tmin≥99.0％，表面平均透射率Tavg≥99.65％；且其焦距EFL，數(shù)值光圈FNO滿足:3mm≤EFL≤6mm，2.0≤FNO≤4.0；所述的光學(xué)成像透鏡在非球面光學(xué)塑料基質(zhì)材料表面進(jìn)行多層減反或增透鍍膜實現(xiàn)；所述的光學(xué)成像透鏡通過3-5P片非球面光學(xué)塑料注塑工藝實現(xiàn)，TTL光學(xué)總長≤6mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動終端前置和人臉/虹膜識別一體化光電成像系統(tǒng)，其特征是，所述的前置光電成像系統(tǒng)具有以下光學(xué)成像要求：前置光電成像系統(tǒng)的成像波長WI滿足：400nm≤WI≤700nm或400nm≤WI≤650nm前置光電成像系統(tǒng)的像素空間分辨率PSR應(yīng)該滿足：PSR≤4pixel/mm；前置光電成像系統(tǒng)的光學(xué)放大倍率OM，應(yīng)該滿足：OM＝PS*PSR；其中所述的：PS為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪蔚民，金城，
申請(專利權(quán))人：倪蔚民，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33