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    重庆时时彩时时网: 嵌入式单目虹膜识别装置、系统及其方法.pdf

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    嵌入式 虹膜 识别 装置 系统 及其 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510065270.5

    申请日:

    2015.02.06

    公开号:

    CN104680137A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G06K 9/00登记生效日:20181228变更事项:申请人变更前权利人:北京眼神智能科技有限公司变更后权利人:北京眼神智能科技有限公司变更事项:地址变更前权利人:100085 北京市海淀区上地十街1号院1号楼8层802变更后权利人:100085 北京市海淀区上地十街1号院1号楼8层802变更事项:申请人变更后权利人:北京眼神科技有限公司|||著录事项变更IPC(主分类):G06K 9/00变更事项:申请人变更前:北京天诚盛业科技有限公司变更后:北京眼神智能科技有限公司变更事项:地址变更前:100085 北京市海淀区上地十街1号院1号楼8层802变更后:100085 北京市海淀区上地十街1号院1号楼8层802|||实质审查的生效IPC(主分类):G06K 9/00申请日:20150206|||公开
    IPC分类号: G06K9/00; G06K9/20 主分类号: G06K9/00
    申请人: 北京天诚盛业科技有限公司
    发明人: 贾天亮
    地址: 100085北京市海淀区上地十街1号院1号楼8层802
    优先权:
    专利代理机构: 北京恩赫律师事务所11469 代理人: 刘守宪
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510065270.5

    授权公告号:

    ||||||||||||

    法律状态公告日:

    2019.01.25|||2019.01.18|||2019.01.18|||2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    授权|||专利申请权、专利权的转移|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种嵌入式单目虹膜识别装置、系统及其方法,属于生物识别领域,所述装置包括CPU和一个镜头,所述CPU连接有图像采集???、图像处理???、内存储器和外存储器,并且所述CPU还连接有串口和/或USB接口,其中所述图像采集??榈氖菔淙攵肆铀鼍低?,数据输出端连接所述图像处理???;所述图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。本发明具有速度快、稳定性高、灵活性好、移植性强等优点。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种嵌入式单目虹膜识别装置,其特征在于,包括CPU和一个镜 头,所述CPU连接有图像采集???、图像处理???、内存储器和外存储 器,并且所述CPU还连接有串口和/或USB接口,其中:
    所述图像采集??榈氖菔淙攵肆铀鼍低?,数据输出端连接所述 图像处理???;
    所述图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。

    2.  根据权利要求1所述的嵌入式单目虹膜识别装置,其特征在于, 所述图像采集??槲狢MOS图像采集???,所述图像采集??橥ü鼵MOS 接口连接所述镜头;
    所述镜头处配合设置有补光灯和LED指示灯;
    所述CPU还连接有蜂鸣器;
    所述内存储器为DDR2,所述外存储器为FLASH,所述串口为RS232 接口。

    3.  一种嵌入式单目虹膜识别系统,其特征在于,包括上位机和权利 要求1或2所述的嵌入式单目虹膜识别装置。

    4.  权利要求1或2所述的嵌入式单目虹膜识别装置进行虹膜特征注 册的方法,其特征在于,包括:
    步骤1:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器中, 其中,所述用户数据包括用户的ID和左右眼标示;
    步骤2:CPU从上位机接收注册指令,所述注册指令中包含有待注册 用户的ID和左右眼标示;
    步骤3:CPU判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步骤4;
    步骤4:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??樾性?处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处理后 的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5;
    步骤5:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6;
    步骤6:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值并保存;
    步骤7:CPU向上位机反馈应答结果。

    5.  权利要求1或2所述的嵌入式单目虹膜识别装置进行1:1虹膜特征 认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤1’:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器中, 其中,所述用户数据包括用户的ID、左右眼标示和虹膜特征值;
    步骤2’:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述认证指令中包含有待 认证用户的ID和左右眼标示;
    步骤3’:CPU根据内存储器中的用户数据,判断该ID号的该眼是否 已经注册,如果是,执行步骤4’;
    步骤4’:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??榻?预处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处理 后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5’;
    步骤5’:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6’;
    步骤6’:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的虹膜 特征值与内存储器中该用户的该眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤7’:CPU向上位机反馈应答结果。

    6.  权利要求1或2所述的嵌入式单目虹膜识别装置进行1:N虹膜特 征认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤1”:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器 中,其中,所述用户数据包括用户的ID和虹膜特征值;
    步骤2”:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤3”:CPU根据内存储器中的用户数据,判断是否已有用户注册, 如果是,执行步骤4”;
    步骤4”:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??榻?行预处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处 理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5”;
    步骤5”:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6”;
    步骤6”:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的虹 膜特征值与内存储器中用户的虹膜特征值一一比对;
    步骤7”:CPU向上位机反馈应答结果。

    7.  根据权利要求4-6中任一所述的方法,其特征在于,所述步骤4、 4’或4”进一步包括:
    步骤41:图像采集??橐愿粜猩璺绞酱泳低坊袢⊥枷?,并发送给图 像处理??榻性ご?,预处理后的图像存储在内存储器中;
    步骤42:CPU检测内存储器中预处理后的图像是否是虹膜图像,如 果是,则指示图像采集??榍谢坏搅璺绞街匦禄袢⊥枷?,图像采集 ??橹匦禄袢〉耐枷袢苑⑺透枷翊砟?榻性ご?,预处理后的图像 存储在内存储器中;
    步骤43:CPU检测内存储器中最新预处理后的图像是否是虹膜图像, 如果是,执行步骤5、5’或5”。

    8.  根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤42中,图像 采集??榧涓粢欢ㄊ奔涑中杉枷?,相应的,图像处理??橐渤中酝?像进行预处理;
    所述步骤5、5’或5”进一步包括:
    CPU连续判断一定数量的预处理后的图像是否满足图像质量要求,并 只保留图像效果最好的一幅图像,然后转至步骤6、6’或6”。

    9.  根据权利要求8所述的方法,其特征在于,CPU还监控步骤4、4’ 或4”至步骤6、6’或6”的执行时间,如果超时,则转至步骤7、7’或7”。

    10.  根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述步骤4、4’或4” 中,当图像采集??榇泳低坊袢⊥枷袷?,同时打开补光灯。

    11.  根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述步骤4、4’或4” 中,当CPU检测到是虹膜图像时,控制所述LED指示灯和/或蜂鸣器给出 提示。

    说明书

    说明书嵌入式单目虹膜识别装置、系统及其方法
    技术领域
    本发明涉及生物识别领域,特别是指一种嵌入式单目虹膜识别装置、 系统及其方法。
    背景技术
    对于目前的单目虹膜识别装置一般都采用非嵌入式的方式设计,它的 构成包括单目虹膜图像采集设备和上位机(所谓上位机就是指PC机或是 其他嵌入式系统、单片机系统等具有一定的“控制、运算”能力的系统)。 它在工作时,由单目虹膜图像采集设备采集单目虹膜图像,然后把采集到 的图像信息发送给上位机,上位机就会对相应的图像信息进行相应的操 作,包括提取虹膜特征、保存虹膜特征、比对(将从虹膜图像中提取的虹 膜特征和上位机数据库中已存储的虹膜特征一一比对)、识别(通过对虹 膜特征的比较,确认识别者的身份)等操作。
    对于非嵌入式的单目虹膜识别装置,它的单目虹膜图像采集设备仅仅 实现了图像采集功能,而单目虹膜识别的实质性工作,像虹膜特征的提取、 保存、比对和识别都是由上位机完成。这种非嵌入式的单目虹膜识别装置 存在诸多的局限,第一,功能比较单一,极大的限制了设备的应用环境; 第二,使得上位机软件实现复杂、难度大,第三,这种非嵌入式的单目虹 膜识别装置很难集成进其他的系统中。
    发明内容
    本发明要解决的技术问题是提供一种速度快、稳定性高、灵活性好、 移植性强的嵌入式单目虹膜识别装置、系统及其方法。
    为解决上述技术问题,本发明提供技术方案如下:
    一种嵌入式单目虹膜识别装置,包括CPU和一个镜头,所述CPU连 接有图像采集???、图像处理???、内存储器和外存储器,并且所述CPU 还连接有串口和/或USB接口,其中:
    所述图像采集??榈氖菔淙攵肆铀鼍低?,数据输出端连接所述 图像处理???;
    所述图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。
    一种嵌入式单目虹膜识别系统,包括上位机和上述嵌入式单目虹膜识 别装置。
    上述嵌入式单目虹膜识别装置进行的虹膜特征注册的方法,包括:
    步骤1:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器中, 其中,所述用户数据包括用户的ID和左右眼标示;
    步骤2:CPU从上位机接收注册指令,所述注册指令中包含有待注册 用户的ID和左右眼标示;
    步骤3:CPU判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步骤4;
    步骤4:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??樾性?处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处理后 的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤,5;
    步骤5:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6;
    步骤6:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值并保存;
    步骤7:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式单目虹膜识别装置进行1:1虹膜特征认证的方法,包括:
    步骤1’:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器中, 其中,所述用户数据包括用户的ID和虹膜特征值;
    步骤2’:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述认证指令中包含有待 认证用户的ID;
    步骤3’:CPU根据内存储器中的用户数据,判断该ID号是否已经注 册,如果是,执行步骤4’;
    步骤4’:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??榻?预处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处理 后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5’;
    步骤5’:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6’;
    步骤6’:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的虹膜 特征值与内存储器中该用户的该眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤7’:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式单目虹膜识别装置进行1:N虹膜特征认证的方法,其特征 在于,包括:
    步骤1”:上电,CPU将外存储器中存储的用户数据读取到内存储器 中,其中,所述用户数据包括用户的ID和虹膜特征值;
    步骤2”:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤3”:CPU根据内存储器中的用户数据,判断是否已有用户注册, 如果是,执行步骤4”;
    步骤4”:图像采集??榇泳低坊袢⊥枷?,并发送给图像处理??榻?行预处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU检测内存储器中预处 理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5”;
    步骤5”:CPU判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果是, 执行步骤6”;
    步骤6”:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的虹 膜特征值与内存储器中用户的虹膜特征值一一比对;
    步骤7”:CPU向上位机反馈应答结果。
    本发明具有以下有益效果:
    与现有技术相比,本发明的嵌入式单目虹膜识别装置在不需要上位机 或其它外置设备干涉的情况下,就能够完成图像的采集和处理,简化了现 有技术中上位机的软件实现,使嵌入式单目虹膜识别装置的稳定性提高。 本发明对内存储器和外存储器的设置,实现了对数据的缓存和存储,使 CPU在数据处理时,预先将外存储器中的数据拷贝到内存储器中,CPU 能够及时调用内存储器中的数据进行处理,有效提高了CPU的数据处理 速度。本发明中还提供了串口和USB接口,在应用的时候可同时应用, 也可以单独应用,为客户提供了选择的余地,同时方便用户的二次开发, 也拓宽了设备的应用环境,灵活性和移植性加强。
    附图说明
    图1为本发明的嵌入式单目虹膜识别装置的结构示意图;
    图2为本发明的虹膜特征注册的方法的流程示意图;
    图3为本发明的1:1虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图4为本发明的1:N虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图5为本发明的虹膜特征注册/认证方法中步骤4、4’或4”的流程示意 图;
    图6为本发明的虹膜特征注册的方法的一种实施例的流程示意图;
    图7为本发明的1:1虹膜特征认证的方法的一种实施例的流程示意图;
    图8为本发明的1:N虹膜特征认证的方法的一种实施例的流程示意 图。
    具体实施方式
    为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结 合附图及具体实施例进行详细描述。
    一方面,本发明提供一种嵌入式单目虹膜识别装置,如图1所示,包 括CPU101和一个镜头102,CPU101连接有图像采集???04、图像处理 ???03、内存储器105和外存储器106,并且CPU101还连接有串口107 和/或USB接口108;图像采集???04的数据输入端连接镜头102,数据 输出端连接图像处理???03;图像处理???03也连接内存储器105。
    与现有技术相比,本发明在不需要上位机或其它外置设备干涉的情况 下,就能够完成图像的采集和处理,有效的简化了现有技术中上位机的软 件实现。同时针对现有技术中图像采集使用CPLD的软件采集方式导致的 速度慢和稳定性差的缺点,本发明采用硬件系统实现图像采集,速度快、 稳定性高。本发明中还提供了串口107和USB接口108,在应用的时候可 同时应用,也可以单独应用,为客户提供了选择的余地,方便用户的二次 开发,也拓宽了设备的应用环境,可以容易的集成进其它的嵌入式系统、 单片机系统、DSP系统、CPLD或FPGA系统等具有一定的处理运算能力 的系统中,使本发明的嵌入式单目虹膜识别装置灵活性好、移植性强。
    本发明中,CPU101、图像处理???03、图像采集???04既可以为 三个独立的芯片,也可以采用三者合一的芯片,或者其中两个合一的芯片, 均不影响本发明技术方案的实现。电路设计时,可以设计在一个PCB板 上,优选设计成两个PCB板,其中一个板用于连接镜头模组,另一个板 用于连接CPU101、图像采集???04等芯片???。本发明可以选用集成 度高的芯片,使PCB板的面积可以做的很小。
    作为本发明的一种改进,本发明中采用CMOS图像传感器实现图像 采集,同时图像采集???04通过CMOS接口连接镜头102。CMOS图像 传感器比较于现有技术中常用的另外一种主流图像传感器CCD而言,具 有功耗低、速度快、集成度高等优点。
    为了满足在外界光照不足时进行图像采集条件,镜头102处可以配合 设置有补光灯;为了方便提示/提醒用户,CPU101还可以连接有LED指 示灯(或者双色LED指示灯)和/或蜂鸣器;内存储器105优选为DDR2, 外存储器106可以为FLASH,优选为NAND FLASH,串口107优选为 RS232接口。
    优选的,CPU101可以选用Cortex-A8架构的ARM芯片;DDR2内存 芯片兼容128MB/256MB/512MB/1GB甚至更大,根据客户需求配置; Flash存储芯片兼容128MB/256MB/512MB/1GB甚至更大,根据客户需 求配置;图像传感器可以采用30W/200W甚至更大像素的CMOS;补光灯 可以采用850nm红外补光灯;整个系统通过UART或者USB接口108供 电,为5V/500mA,图像采集???04和镜头102之间可以使用FPC软 排线连接。
    另一方面,本发明提供一种嵌入式单目虹膜识别系统,包括上位机和 上述的嵌入式单目虹膜识别装置。结构与上相同,此处不再赘述。
    本发明中的上位机在系统工作时可以向嵌入式单目虹膜识别装置发 送注册指令、认证指令和其他装置在应用中的必要指令,启动嵌入式单目 虹膜识别装置的工作程序,嵌入式单目虹膜识别装置工作完成后,可以把 结果上传给上位机进行显示,直观的展示给用户,有助于人机互动。
    再一方面,本发明提供一种应用嵌入式单目虹膜识别装置进行虹膜特 征注册的方法,如图2所示,包括:
    步骤1:上电,CPU101将外存储器106中存储的用户数据读取到内 存储器105中,其中,所述用户数据包括用户的ID和左右眼标示;
    本步骤中,用户数据的ID号是表明用户身份的编号,具有唯一性, 它可以是单独的数字,单独的字母,以及数字和字母的组合等形式。左右 眼标示用于区分左右眼,可以采用各种表达形式。
    步骤2:CPU101从上位机接收注册指令,所述注册指令中包含有待 注册用户的ID和左右眼标示;
    本步骤中,嵌入式单目虹膜识别装置接收上位机的注册指令,进而启 动注册程序。
    步骤3:CPU101判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步 骤4;
    本步骤中,对用户是否已注册进行判断,避免重复注册。如果已经注 册的话,可以拒绝注册并直接跳转至步骤7反馈上位机。
    步骤4:图像采集???04从镜头102获取图像,并发送给图像处理 ???03行预处理,预处理后的图像存储在内存储器105中,CPU101检 测内存储器105中预处理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤 105;
    本步骤中,图像处理???03对图像进行了预处理,从而使该图像满 足后续的处理使用要求;同时,将预处理后的图像存储在内存储器105中, 供CPU101读取使用;最后,CPU101还预先检测是否是虹膜图像,以避 免采集的非虹膜图像浪费CPU101的处理能力。如果不是虹膜图像的话, 可以跳转至步骤4再重新采集图像。
    步骤5:CPU101判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果 是,执行步骤6;
    本步骤中,为后续虹膜特征值的可靠提取提供了保证。如果不满足质 量要求的话,可以跳转至步骤4再重新采集图像。
    步骤6:CPU101对预处理后的图像提取虹膜特征值并保存;
    本步骤中,虹膜特征值与用户的ID和左右眼标示一起存储在外存储 器中(即实现虹膜注册),为以后的虹膜认证过程提供依据。
    步骤7:CPU101向上位机反馈应答结果。
    本发明实现了虹膜特征的提取和保存,以及用户注册识别过程,免去 了现有技术中依靠上位机进行虹膜特征的提取和保存,以及用户注册识别 的过程,本发明简化了上位机软件的开发难度,提高了装置运行的稳定性, 同时也加强了装置应用的灵活性和移植性。本发明中将预处理后的图像存 储在内存储器105中,方便CPU101进行数据处理时,能够及时调用,提 高了CPU101的数据处理速度。
    又一方面,本发明还提供一种应用嵌入式单目虹膜识别装置进行1:1 虹膜特征认证的方法,如图3所示,包括:
    步骤1’:上电,CPU101将外存储器106中存储的用户数据读取到内 存储器105中,其中,所述用户数据包括用户的ID、左右眼标示和虹膜 特征值;
    本步骤中,用户数据的ID号是表明用户身份的编号,具有唯一性, 它可以是单独的数字,单独的字母,以及数字和字母的组合等形式。左右 眼标示用于区分左右眼,可以采用各种表达形式。虹膜特征值为后续的认 证提供比对参数。
    步骤2’:CPU101从上位机接收1:1认证指令,所述认证指令中包含 有待认证用户的ID和左右眼标示;
    本步骤中,嵌入式单目虹膜识别装置接收上位机的认证指令,进而启 动认证程序。
    步骤3’:CPU1根据内存储器105中的用户数据,判断该ID号是否 已经注册,如果是,执行步骤4’;
    本步骤中,避免了没有注册的用户直接进入认证浪费资源的现象。如 果没有注册的话,可以直接跳转至步骤7’反馈上位机。
    步骤4’:图像采集???04从镜头102获取图像,并发送给图像处理 ???03进行预处理,预处理后的图像存储在内存储器中,CPU101检测 内存储器中预处理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤5’;
    本步骤中,图像处理???03对图像进行了预处理,从而使该图像满 足后续的处理使用要求;同时,将预处理后的图像存储在内存储器105中, 供CPU101读取使用;最后,CPU101还预先检测是否是虹膜图像,以避 免采集的非虹膜图像浪费CPU101的处理能力。如果不是虹膜图像的话, 可以跳转至步骤4’再重新采集图像。
    步骤5’:CPU101判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果 是,执行步骤6’;
    本步骤中,为后续虹膜特征值的可靠提取提供了保证。如果不满足质 量要求的话,可以跳转至步骤4’再重新采集图像。
    步骤6’:CPU101对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的 虹膜特征值与内存储器105中该用户的该眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤7’:CPU101向上位机反馈应答结果。
    上述的1:1虹膜特征认证的方法中,以ID号为索引,在内存储器105 中找到该ID用户,也就找到了该用户的虹膜特征值,然后和提取的虹膜 特征值进行比对,返回给上位机应答结果。本发明中将预处理后的图像存 储在内存储器105中,方便CPU101进行数据处理时,能够及时调用,提 高了CPU101的数据处理速度。该方法实现了嵌入式单目虹膜装置内部的 虹膜特征提取、虹膜特征的保存、比对和识别等等一系列非嵌入式单目虹 膜识别装置在上位机实现的功能,拓宽了装置的应用环境,简化了上位机 软件的开发难度,提高了装置运行的稳定性,同时也加强了装置应用的灵 活性和移植性。
    又一方面,本发明还提供一种应用嵌入式单目虹膜识别装置进行1:N 虹膜特征认证的方法,如图4所示,包括:
    步骤1”:上电,CPU101将外存储器106中存储的用户数据读取到内 存储器105中,其中,所述用户数据包括用户的ID和虹膜特征值;
    本发明中,本步骤中,用户数据的ID号是表明用户身份的编号,具 有唯一性,它可以是单独的数字,单独的字母,以及数字和字母的组合等 形式。左右眼标示用于区分左右眼,可以采用各种表达形式。虹膜特征值 为后续的认证提供比对参数。
    步骤2”:CPU101从上位机接收1:N认证指令;
    本发明中,嵌入式单目虹膜识别装置接收上位机的认证指令,进而启 动认证程序。
    步骤3”:CPU101根据内存储器105中的用户数据,判断是否已有用 户注册,如果是,执行步骤4”;
    本发明中,避免了没有注册的用户直接进入认证浪费资源的现象。如 果没有注册的话,可以直接跳转至步骤7”反馈上位机。
    步骤4”:图像采集???04从镜头102获取图像,并发送给图像处 理???03进行预处理,预处理后的图像存储在内存储器105中,CPU101 检测内存储器105中预处理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤 5”;
    本发明中,图像处理???03对图像进行了预处理,从而使该图像满 足后续的处理使用要求;同时,将预处理后的图像存储在内存储器105中, 供CPU101读取使用;最后,CPU101还预先检测是否是虹膜图像,以避 免采集的非虹膜图像浪费CPU101的处理能力。如果不是虹膜图像的话, 可以跳转至步骤4”再重新采集图像。
    步骤5”:CPU101判断预处理后的图像是否满足图像质量要求,如果 是,执行步骤6”;
    本发明中,为后续虹膜特征值的可靠提取提供了保证。如果不满足质 量要求的话,可以跳转至步骤4”再重新采集图像。
    步骤6”:CPU101对预处理后的图像提取虹膜特征值,并将提取出的 虹膜特征值与内存储器105中用户的虹膜特征值一一比对;
    步骤7”:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述的1:N虹膜特征认证的方法中,将提取到用户虹膜特征值和内存 储器105中存储的用户虹膜特征值一一比对,返回给上位机应答结果,应 答结果中包含比对通过用户的ID号。本发明中将预处理后的图像存储在 内存储器105中,方便CPU101进行数据处理时,能够及时调用,提高了 CPU101的数据处理速度。该方法实现了嵌入式单目虹膜装置内部的虹膜 特征提取、虹膜特征的保存、比对和识别等等一系列非嵌入式单目虹膜识 别装置在上位机实现的功能,拓宽了装置的应用环境,简化了上位机软件 的开发难度,提高了装置运行的稳定性,同时也加强了装置应用的灵活性 和移植性。
    本发明中,系统上电的时候将外存储器上的虹膜特征值和用户数据全 部拷贝到内存储器中,所有虹膜特征的认证都在内存中完成。相对于现有 技术中每比对一次就从外存储器中取一个特征值的方法,本发明实现注 册、识别的过程速度要快很多,主要原因就是对内存储器的访速度比对外 存储器的访问速度快几十倍之上。
    本发明中,嵌入式单目虹膜识别装置除了从上位机接收注册指令、1:1 认证指令、1:N认证指令以外,还可以从上位机接收其它的指令,例如: 用户删除、用户编辑和用户查找等。同时装置在脱离上位机的情况下,也 能独立工作,进一步加强了装置的灵活性、移植性,同时增进了人机互动。
    本发明中,图像采集???04可以以常规的连续扫描方式从镜头102 获取图像,然而,为了提高速度,优选可以采用图5所示的方式。对于虹 膜特征注册/认证的方法的步骤4、4’或4”进一步可以包括:
    步骤41:图像采集???04以隔行扫描方式从镜头102获取图像,并 发送给图像处理???03进行预处理,预处理后的图像存储在内存储器 105中;
    本步骤中,隔行扫描是指每一帧图像被分割为两部分,每一部分包含 了一帧图像中的所有奇数扫描行或者偶数扫描行。
    步骤42:CPU101检测内存储器105中预处理后的图像是否是虹膜图 像,如果是,则指示图像采集???04切换到连续扫描方式重新获取图像, 图像采集???04重新获取的图像仍发送给图像处理???03进行预处 理,预处理后的图像存储在内存储器105中;
    本步骤中,可以通过隔行扫描的方式采集图像信息,进而检测图像是 否是虹膜图像,这个过程中,只获取了完整图像的一半,相比于使用连续 扫描方式,虹膜检测的速度提高了一倍,提高了检测速度的同时也增强了 用户的体验效果。
    步骤43:CPU101检测内存储器105中最新预处理后的图像是否是虹 膜图像,如果是,执行步骤5、5’或5”。
    由于需要对图像是否是虹膜图像进行判定,进而达到对虹膜图像的采 集,步骤41-43中,采用隔行扫描方式进行图像的判定,采用连续扫描方 式进行图像的采集,该方法保证了图像不失真的同时又提高了工作效率。
    对于上述步骤42,工作时可以设定成定时采集,使图像采集???04 间隔一定时间持续采集图像,相应的,图像处理???03也持续对图像进 行预处理;
    并且,步骤5、5’或5”进一步可以包括:
    CPU连续判断一定数量的预处理后的图像是否满足图像质量要求,并 只保留图像效果最好的一幅图像,然后转至步骤6、6’或6”。
    本步骤中,嵌入式单目虹膜识别装置可以连续采集一定数量(如2、3、 4、5、6等等)张虹膜图像,具体张数的选择可以兼顾图像效果和整个装 置的处理速度来决定,然后将其中质量最好的一张提取特征值并保存。这 样可以大大提高保存的用户虹膜图像的质量,保证识别的准确性。
    为了保证图像采集的时间,CPU101还可以监控步骤4、4’或4”至步 骤6、6’或6”的执行时间,如果超时,则转至步骤7、7’或7”。
    本步骤中,判断是否超时是通过软件指令对定时器的定时实现的,定 时时间可以根据实际使用场景的需要灵活选取,例如30s、1min。
    为了应对外界的光线的强弱变化,保证图像的采集质量,步骤4、4’ 或4”中,当图像采集???04从镜头102获取图像时,同时打开补光灯。
    当CPU101检测到是虹膜图像时,可以控制LED指示灯和/或蜂鸣器 给出提示,实现了人机互动,增强了用户的体验过程。其中,LED指示灯 可以采用红绿双色LED指示灯或其他双色或单色LED指示灯,以红绿双 色LED指示灯为例,具体工作时可以参照如下方法:
    当装置进行图像采集的时候,点亮红色LED指示灯;
    当装置检测到虹膜图像时,关闭红色LED指示灯,点亮绿色LED指 示灯;
    当装置需要重新采集图像时,关闭绿色LED指示灯,点亮红色LED 指示灯。
    通过上述LED指示灯的提示,用户就可以知道设备是否检测到虹膜, 增强了用户的体验效果,体现了一种人性化的设计。
    为降低功耗,在嵌入式单目虹膜识别装置“空闲”的时候,补光灯和 LED指示灯可以被全部关闭,只有在接收到指令的时候,才开启,执行完 后,被再次关闭。同时为了节省CPU101的使用,当CPU101处于“空闲” 时,本发明会减低系统的主频,当接收到工作指令时,CPU101又将主频 上升到正常的工作频率,执行完后,再次降频。
    现有技术的单目虹膜识别设备采用CPLD采集图像的方法,是一种非 嵌入式系统,实质是一种软件的采集方式,它的速度慢,稳定性差。与现 有技术相比,本发明的嵌入式单目虹膜识别装置是采用硬件??榇罱ǖ?, 其中,包括CPU、图像处理??楹屯枷癫杉?榈鹊缱庸辜?,图像的采集 更快,更稳定。
    本发明实现的嵌入式单目虹膜识别装置在采集图像的时候,可以在 DDR2(我们通常说的”内存”)中缓存多张图像,CPU在需要处理图像的时 候只需要从缓存中取图像即可,不需要等待当前的一帧图像;而非嵌入式 单目虹膜识别设备采用DSP+CPLD结构或类似的硬件,由于受到存储空 间的限制,无法实现图像的缓存,只能是采一帧图像,处理一帧图像。
    本发明实现的嵌入式单目虹膜识别设备在采集完图像,然后将图像传 给图像处理??榇?,处理完成的图像被放到到DDR2中存储的过程,中 间不需要CPU的参与,全部由硬件自动完成,这样就使CPU在图像采集 处理同时可以处理其它的事情,提高了CPU的使用效率;而非嵌入式单 目虹膜识别设备采用DSP+CPLD结构或类似的硬件在采集处理图像的时 候,DSP不能同时处理其它的事情。
    下面结合一个具体的实施例,详细介绍本发明进行虹膜特征注册的方 法流程,如图6所示,包括:
    步骤11:上位机向嵌入式单目虹膜识别装置发送注册指令,其中,注 册指令中含有注册用户的ID号和左右眼标示;
    步骤12:CPU接收到注册指令后,进行解析,同时获得用户的ID号 和左右眼标示;
    步骤13:CPU通过上述的ID号和左右眼标示判断该ID号的该眼是 否已经注册过,若没有注册,则执行步骤14,否则,将应答值设置为“重 复注册”,上传给上位机;
    步骤14:打开补光灯、点亮红色LED指示灯、启动定时器(可以定 时30s),然后进行图像采集,若在规定的时间内图像成功采集,则执行步 骤15,否则将应答值设置为“超时”,上传给上位机,同时关闭补光灯、 LED指示灯和定时器;
    步骤15:CPU从图像缓存中取出图像数据,并检测该图像是否是虹 膜图像,若是,则执行步骤16,否则,返回步骤14,重新采集图像信息;
    步骤16:通过CPU获取图像的质量分值,同时点亮绿灯,关闭红色 LED指示灯,提示检测到虹膜图像,并判断该图像是否是相应眼第一幅虹 膜图像,若不是,则执行步骤17,否则,则记录下该图像分值和编号,并 将该图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤17:CPU通过质量分值判断该幅图像的质量是否好与上一幅图 像,若不是,则执行步骤18,否则,则记录下该图像分值和编号,并将该 图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤18:通过编号判断是否已经提取了n(n可以为5)张虹膜图像, 若是,则执行步骤19,否则,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤14,重新采集图像信息;
    步骤19:提取虹膜特征值并保存,将应答值设置为成功,上传给上位 机,同时关闭补光灯、LED指示灯和定时器;
    步骤20:上位机解析应答指令,获得处理结果。
    下面结合一个具体的实施例,详细介绍本发明进行1:1虹膜特征认证 的方法流程,如图7所示,包括:
    步骤21:上位机向嵌入式单目虹膜识别装置发送1:1认证指令,认证 指令中含有认证用户的ID号和左右眼标示;
    步骤22:CPU对指令进行解析,获得1:1认证指令,同时获得认证 用户的ID号和左右眼标示;
    步骤23:CPU判断该ID的该眼是否已经注册,若已经注册,则执 行步骤24,否则,将应答值设置为“空用户”,上传给上位机;
    步骤24:打开补光灯、点亮红色LED指示灯、启动定时器(可以定 时30s),然后进行图像采集,若在规定的时间内图像成功采集,则执行步 骤25,否则将应答值设置为“超时”,上传给上位机,同时关闭补光灯、 LED指示灯和定时器;
    步骤25:CPU从图像缓存中取出图像数据,并检测该图像是否是虹 膜图像,若是,则执行步骤26,否则,返回步骤24,重新采集图像信息;
    步骤26:通过CPU获取图像的质量分值,同时点亮绿色LED指示灯, 关闭红色LED指示灯,提示检测到虹膜图像,并判断该图像是否是相应 眼第一幅虹膜图像,若不是,则执行步骤27,否则,则记录下该图像分值 和编号,并将该图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤27:CPU通过质量分值判断该幅图像的质量是否好与上一幅图 像,若不是,则执行步骤28,否则,则记录下该图像分值和编号,并将该 图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤28:通过编号判断是否已经提取了n(n可以为5)张虹膜图像, 若是,则执行步骤29,否则,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤24,重新采集图像信息;
    步骤29:提取虹膜特征并保存,并与装置中存储的该用户的该眼的特 征进行比对,若比对通过,则将应答值设置为“成功”,上传给上位机, 同时关闭补光灯、LED指示灯和定时器,若没有通过,CPU将记录下的 图像编号记录清零,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示灯,并返 回步骤24,重新采集图像信息;
    步骤30:上位机解析应答指令,获得处理结果。
    下面结合一个具体的实施例,详细介绍本发明进行1:N虹膜特征认证 的方法流程,如图8所示,包括:
    步骤31:上位机向嵌入式单目虹膜识别装置发送1:N认证指令;
    步骤32:CPU对指令进行解析,获得1:N认证指令;
    步骤33:CPU判断是否已有用户注册,若已经注册,则执行步骤34, 否则,将应答值设置为“空用户”,上传给上位机;
    步骤34:打开补光灯、点亮红色LED指示灯、启动定时器(可以定 时30s),然后进行图像采集,若在规定的时间内图像成功采集,则执行步 骤35,否则将应答值设置为“超时”,上传给上位机,同时关闭补光灯、 LED指示灯和定时器;
    步骤35:CPU从图像缓存中取出图像数据,并检测该图像是否是虹 膜图像,若是,则执行步骤36,否则,返回步骤34,重新采集图像信息;
    步骤36:通过CPU获取图像的质量分值,同时点亮绿色LED指示灯, 关闭红色LED指示灯,提示检测到虹膜图像,并判断该图像是否是相应 眼第一幅虹膜图像,若不是,则执行步骤37,否则,则记录下该图像分值 和编号,并将该图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤37:CPU通过质量分值判断该幅图像的质量是否好与上一幅图 像,若不是,则执行步骤38,否则,则记录下该图像分值和编号,并将该 图像复制到临时缓冲中保存,同时覆盖上一幅图像数据;
    步骤38:通过编号判断是否已经提取了n(n可以为5)张虹膜图像, 若是,则执行步骤39,否则,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤34,重新采集图像信息;
    步骤39:提取虹膜特征值并保存,并与装置中存储的虹膜特征一一比 对,若比对通过,则将应答值设置为“成功”,上传给上位机,同时关闭 补光灯、LED指示灯和定时器,若没有通过,CPU将记录下的图像编号 记录清零,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示灯,并返回步骤34, 重新采集图像信息;
    步骤40:上位机解析应答指令,获得处理结果。
    综上所述,本发明的好处在于:
    (1)在不需要上位机或其它外置设备干涉的情况下,就能够完成图 像的采集和处理,脱离了对上位机的依赖,有效简化了现有技术中上位机 的软件实现,使嵌入式单目虹膜识别装置的稳定性提高。
    (2)本发明对内存储器和外存储器的设置,实现了对数据的缓存和 存储,使CPU在数据处理时,预先将外存储器中的数据拷贝到内存储器 中,CPU能够及时调用内存储器中的数据进行处理,有效提高了CPU的 数据处理速度。
    (3)本发明中,可以通过隔行扫描的方式采集图像信息,进而检测 图像是否是虹膜图像,这个过程中,只获取了完整图像的一半,相比于使 用连续扫描方式,虹膜检测的速度提高了一倍,进一步提高CPU的工作 效率,也增强了用户的体验效果。
    (4)本发明中还提供了串口和USB接口,在应用的时候可同时应用, 也可以单独应用,为客户提供了选择的余地,方便用户的二次开发,也拓 宽了设备的应用环境,灵活性和移植性加强。
    以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普 通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改 进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的?;し段?。

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