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    重庆时时彩通彩平台: 嵌入式双目虹膜识别装置、系统及其方法.pdf

    关 键 词:
    嵌入式 双目 虹膜 识别 装置 系统 及其 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510077174.2

    申请日:

    2015.02.12

    公开号:

    CN104700077A

    公开日:

    2015.06.10

    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:20181214变更事项:申请人变更前权利人:北京天诚盛业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|||实质审查的生效IPC(主分类):G06K 9/00申请日:20150212|||公开
    IPC分类号: G06K9/00 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
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510077174.2

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2019.01.25|||2019.01.04|||2015.07.08|||2015.06.10

    法律状态类型:

    授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种嵌入式双目虹膜识别装置、系统及其方法,属于生物识别领域,所述装置包括CPU、第一镜头和第二镜头,所述CPU连接有第一图像采集???、第二图像采集???、第一图像处理???、第二图像处理???、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,所述第一图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅谝痪低?,数据输出端连接所述第一图像处理???;所述第二图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅诙低?,数据输出端连接所述第二图像处理???;所述第一和第二图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。本发明具有速度快、可靠性高、灵活性好、移植性强等优点。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种嵌入式双目虹膜识别装置,其特征在于,包括CPU、第一镜 头和第二镜头,所述CPU连接有第一图像采集???、第二图像采集???、 第一图像处理???、第二图像处理???、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:
    所述第一图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅谝痪低?,数据输出端 连接所述第一图像处理???;
    所述第二图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅诙低?,数据输出端 连接所述第二图像处理???;
    所述第一和第二图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。

    2.  根据权利要求1所述的嵌入式双目虹膜识别装置,其特征在于, 所述第一和第二图像采集??榫狢MOS图像采集???,所述第一和第 二图像采集??榉直鹜ü鼵MOS接口连接所述第一和第二镜头;
    所述第一和第二镜头处均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.  一种嵌入式双目虹膜识别系统,其特征在于,包括上位机和权利 要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置。

    4.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行单目虹膜特 征注册的方法,其特征在于,包括:
    步骤101: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102: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103:CPU判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步 骤104;
    步骤104:第一或第二图像采集??榇酉嘤Φ木低坊袢⊥枷?,并发送 给相应的图像处理??榻性ご?,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 105;
    步骤105: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106;
    步骤106:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值并保存;
    步骤107:CPU向上位机反馈应答结果。

    5.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行双目虹膜特 征注册的方法,其特征在于,包括:
    步骤201: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;
    步骤202: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;
    步骤203:CPU判断该ID号是否已经注册,如果否,执行步骤204;
    步骤204:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤205;
    步骤205: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206;
    步骤206:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值并保存;
    步骤207:CPU向上位机反馈应答结果。

    6.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行1:1双目虹膜 特征认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤301: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤302:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中包 含有待认证用户的ID;
    步骤303: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304;
    步骤304:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤305;
    步骤305: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306;
    步骤306:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提取 出的虹膜特征值与内存储器中该用户的双眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤307:CPU向上位机反馈应答结果。

    7.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行1:1单目虹膜 特征认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤301’: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、左右眼标示和双眼的虹膜特征 值;
    步骤302’:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中包 含有待认证用户的ID和左右眼标示;
    步骤303’: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304’;
    步骤304’:与该眼对应的第一或第二图像采集??榉直鸫酉嘤Φ木低?获取该眼的图像,并发送给相应的图像处理??榻性ご?,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305’;
    步骤305’: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306’;
    步骤306’: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307’:CPU向上位机反馈应答结果。

    8.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行1:N双目虹 膜特征认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤401: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤402:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403: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404;
    步骤404:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤405;
    步骤405: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406;
    步骤406:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提取 出的虹膜特征值与内存储器中用户的双眼的虹膜特征值进行一一比对;
    步骤407:CPU向上位机反馈应答结果。

    9.  权利要求1或2所述的嵌入式双目虹膜识别装置进行1:N单目虹 膜特征认证的方法,其特征在于,包括:
    步骤401’: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤402’:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403’: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404’;
    步骤404’:与该眼对应的图像采集??榉直鸫酉嘤Φ木低坊袢「醚鄣?图像,并发送给相应的图像处理??榻性ご?,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405’;
    步骤405’: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406’;
    步骤406’: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进行一一比对;
    步骤407’:CPU向上位机反馈应答结果。

    10.  权利要求6-9中任一所述的方法,其特征在于,所述步骤306和 406中进行比较时采用第一识别阈值,所述步骤306’和406’中进行比较时 采用第二识别阈值,所述第一识别阈值小于所述第二识别阈值;
    所述步骤306和406进一步包括:当其中任一只眼的比对结果大于所 述第二识别阈值时,则直接认定用户认证通过。

    11.  根据权利要求4-9中任一所述的方法,其特征在于,所述步骤104、 204、304、304’、404或404’进一步包括:
    步骤501:相应的图像采集??橄纫愿粜猩璺绞椒直鸫酉嘤Φ木低?获取图像,并发送给相应的图像处理??榻性ご?,预处理后的图像存 储在内存储器中;
    步骤502: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,则指示相应的图像采集??榍谢坏搅璺绞街匦禄袢⊥枷?,相 应的图像采集??橹匦禄袢〉耐枷袢苑⑺透嘤Φ耐枷翊砟?榻性?处理,预处理后的图像存储在内存储器中;
    步骤503: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105、205、305、305’、405或405’。

    12.  根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述步骤501或502 中,图像采集??榧涓粢欢ㄊ奔涑中杉枷?,相应的,图像处理??橐?持续对图像进行预处理;
    所述步骤105、205、305、305’、405或405’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106、206、306、306’、 406或406’。

    13.  根据权利要求12所述的方法,其特征在于,CPU还监控图像采 集的执行时间,如果超时,则转至步骤107、207、307、307’、407或407’。

    14.  根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述步骤104、204、 304、304’、404或404’中,当图像采集??榇泳低坊袢⊥枷袷?,同时打开 补光灯,并且当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

    说明书嵌入式双目虹膜识别装置、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双目虹膜识别装置、 系统及其方法。
    背景技术
    对于目前的双目虹膜识别装置一般都采用非嵌入式的方式设计,它的 构成包括双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,由双目虹膜图像采集设备采集双目虹膜图像,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。
    对于非嵌入式的双目虹膜识别装置,它的双目虹膜图像采集设备仅仅 实现了图像采集功能,而双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。这种非嵌入式的双目虹膜识别装置 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,这种非嵌入式的双目虹 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、可靠性高、灵活性好、 移植性强的嵌入式双目虹膜识别装置、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:
    一种嵌入式双目虹膜识别装置,包括CPU、第一镜头和第二镜头,所 述CPU连接有第一图像采集???、第二图像采集???、第一图像处理模 块、第二图像处理???、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:
    所述第一图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅谝痪低?,数据输出端 连接所述第一图像处理???;
    所述第二图像采集??榈氖菔淙攵肆铀龅诙低?,数据输出端 连接所述第二图像处理???;
    所述第一和第二图像处理??橐擦铀瞿诖娲⑵?。
    一种嵌入式双目虹膜识别系统,包括上位机和上述的嵌入式双目虹膜 识别装置。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行单目虹膜特征注册的方法,包括:
    步骤101: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102: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103:CPU判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步 骤104;
    步骤104:第一或第二图像采集??榇酉嘤Φ木低坊袢⊥枷?,并发送 给相应的图像处理??榻性ご?,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 105;
    步骤105: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106;
    步骤106:CPU对预处理后的图像提取虹膜特征值并保存;
    步骤107:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行双目虹膜特征注册的方法,包括:
    步骤201: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;
    步骤202: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;
    步骤203:CPU判断该ID号是否已经注册,如果否,执行步骤204;
    步骤204:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤205;
    步骤205: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206;
    步骤206:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值并保存;
    步骤207:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行1:1双目虹膜特征认证的方法,包 括:
    步骤301: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤302:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中包 含有待认证用户的ID;
    步骤303: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304;
    步骤304:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤305;
    步骤305: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306;
    步骤306:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提取 出的虹膜特征值与内存储器中该用户的双眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤307:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行1:1单目虹膜特征认证的方法,包 括:
    步骤301’: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、左右眼标示和双眼的虹膜特征 值;
    步骤302’:CPU从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中包 含有待认证用户的ID和左右眼标示;
    步骤303’: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304’;
    步骤304’:与该眼对应的第一或第二图像采集??榉直鸫酉嘤Φ木低?获取该眼的图像,并发送给相应的图像处理??榻性ご?,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305’;
    步骤305’: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306’;
    步骤306’: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307’:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行1:N双目虹膜特征认证的方法,包 括:
    步骤401: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤402:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403: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404;
    步骤404:第一和第二图像采集??榉直鸫拥谝缓偷诙低坊袢∶恐?眼的图像,并发送给第一和第二图像处理??榻性ご?,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双眼的 虹膜图像,如果是,执行步骤405;
    步骤405: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406;
    步骤406:CPU对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提取 出的虹膜特征值与内存储器中用户的双眼的虹膜特征值进行一一比对;
    步骤407:CPU向上位机反馈应答结果。
    上述嵌入式双目虹膜识别装置进行1:N单目虹膜特征认证的方法,包 括:
    步骤401’: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和双眼的虹膜特征值;
    步骤402’:CPU从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403’: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404’;
    步骤404’:与该眼对应的图像采集??榉直鸫酉嘤Φ木低坊袢「醚鄣?图像,并发送给相应的图像处理??榻性ご?,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405’;
    步骤405’: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406’;
    步骤406’: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进行一一比对;
    步骤407’: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,本发明的嵌入式双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,使嵌入式双目虹膜识别装置的可靠性提高。 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。本发明中还包括串口和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为本发明的嵌入式双目虹膜识别装置的结构示意图;
    图2为本发明的单目虹膜特征注册的方法的流程示意图;
    图3为本发明的双目虹膜特征注册的方法的流程示意图;
    图4为本发明的1:1双目虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图5为本发明的1:1单目虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图6为本发明的1:N双目虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图7为本发明的1:N单目虹膜特征认证的方法的流程示意图;
    图8为本发明的虹膜特征注册/认证方法中步骤104、204、304、304’、 404或404’的流程示意图;
    图9为本发明的单目虹膜特征注册的方法的一种实施例的流程示意 图;
    图10为本发明的双目虹膜特征注册的方法的一种实施例的流程示意 图;
    图11为本发明的1:1双目虹膜特征认证的方法的一种实施例的流程示 意图;
    图12为本发明的1:N双目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双目虹膜识别装置,如图1所示,包 括CPU1、第一镜头2和第二镜头2’,CPU1连接有第一图像采集???、 第二图像采集???’、第一图像处理???、第二图像处理???’、内存 储器5和外存储器6,并且CPU1还连接有串口7和/或USB接口8。第一 图像采集???的数据输入端连接第一镜头2,数据输出端连接第一图像 处理???;第二图像采集???’的数据输入端连接第二镜头2’,数据输 出端连接第二图像处理???’;第一和第二图像处理???、4’也连接内 存储器5。
    与现有技术相比,本发明的嵌入式双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,使嵌入式双目虹膜识别装置的可靠性提高。 本发明对内存储器5和外存储器6的设置,实现了对数据的缓存和存储, 使CPU1在数据处理时,预先将外存储器6中的数据拷贝到内存储器5中, CPU1能够及时调用内存储器5中的数据进行处理,有效提高了CPU1的 数据处理速度。本发明中还包括串口7和USB接口8,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。
    本发明中,CPU1、第一采集处理???、第二采集处理???’、第一 图像处理???、第二图像处理???’既可以为五个独立的芯片,也可以 采用五个合一的芯片,或者其中两个、三个、四个合一的芯片,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2、2’模组,另一个板用于 连接CPU1、图像采集???、3’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,本发明中采用第一CMOS图像传感器和第 二CMOS图像传感器实现图像采集,第一和第二图像采集???、3’均为 CMOS图像采集???,同时第一和第二图像采集???、3’分别通过CMOS 接口连接第一和第二镜头2、2’。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,第一和第二镜头2、2’ 处可以配合设置有补光灯;为了方便提示/提醒用户,CPU1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5优选为 DDR2,外存储器6可以为FLASH,优选为NAND FLASH,串口7优选 为RS232接口。
    优选的,CPU1可以选用Cortex-A8架构的ARM芯片;DDR2内存芯 片5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;第一和第二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接口供电,为5V/500mA,第一和第二图像采集???、3’分别可以 使用FPC软排线与第一和第二镜头2、2’连接。
    另一方面,本发明提供一种嵌入式双目虹膜识别系统,包括上位机和 上述的嵌入式双目虹膜识别装置。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双目虹膜识别装置发 送注册指令、认证指令和其他装置在应用中的必要指令,启动嵌入式双目 虹膜识别装置的工作程序,嵌入式双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双目虹膜识别装置进行单目虹 膜特征注册的方法,如图2所示,包括:
    步骤101:上电,CPU1将外存储器6中存储的用户数据读取到内存 储器5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102:CPU1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,嵌入式双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103:CPU1判断该ID号的该眼是否已经注册,如果否,执行步 骤104;
    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107反馈上位机。
    步骤104:第一或第二图像采集???、3’从相应的镜头2、2’获取图 像,并发送给相应的图像处理???、4’进行预处理,预处理后的图像存 储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5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,第一或第二图像处理???、4’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5中,供CPU1读取使用;最后,CPU1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CPU1的处理能力。如果不是虹膜图像 的话,可以跳转至步骤104再重新采集图像。
    步骤105:CPU1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106;
    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104再重新采集图像。
    步骤106:CPU1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6中(即实现虹膜注册),为以后的虹膜认证过程提供依据。
    步骤107:CPU1向上位机反馈应答结果。
    本发明实现了单目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单目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5中,方便CPU1进行数据处理时,能够及时调 用,提高了CPU1的数据处理速度。
    又一方面,本发明还提供一种应用嵌入式双目虹膜识别装置进行双目 虹膜特征注册的方法,如图3所示,包括:
    步骤201:上电,CPU1将外存储器6中存储的用户数据读取到内存 储器5中,其中,所述用户数据包括用户的ID;
    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。
    步骤202:CPU1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;
    本步骤中,嵌入式双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203:CPU1判断该ID号是否已经注册,如果否,执行步骤204;
    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208反馈上位机。
    步骤204:第一和第二图像采集???、3’分别从第一和第二镜头2、 2’获取每只眼的图像,并发送给第一和第二图像处理???、4’进行预处 理,预处理后的图像存储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5中预处 理后的图像是否是双眼的虹膜图像,如果是,执行步骤205;
    本步骤中,第一和第二图像处理???、4’分别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5中,供CPU1读取使用;最后,CPU1还预先检测预处理后的 图像是否是虹膜图像,以避免采集的非虹膜图像浪费CPU1的处理能力。 如果不是虹膜图像的话,可以跳转至步骤204再重新采集图像。
    步骤205:CPU1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206;
    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204再重新采集图像。
    步骤206:CPU1对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值并保存;
    本步骤中,确保了双眼的虹膜特征值都已可靠提取并保存,同时双眼 的虹膜特征值与用户的ID一起存储在外存储器6中(即实现虹膜注册), 为以后的虹膜认证过程提供依据。
    步骤207:CPU1向上位机反馈应答结果。
    本发明实现了对双目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双目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5中,方便CPU1进行数据处理时,能够及 时调用,提高了CPU1的数据处理速度。
    又一方面,本发明还提供一种应用嵌入式双目虹膜识别装置进行1:1 双目虹膜特征认证的方法,如图4所示,包括:
    步骤301:上电,CPU1将外存储器6中存储的用户数据读取到内存 储器5中,其中,所述用户数据包括用户的ID和双眼的虹膜特征值;
    步骤302:CPU1从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中包 含有待认证用户的ID;
    步骤303:CPU1根据内存储器5中的用户数据,判断该ID号是否已 经注册,如果是,执行步骤304;
    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308反馈上位机。
    步骤304:第一和第二图像采集???、3’分别从第一和第二镜头2、 2’获取每只眼的图像,并发送给第一和第二图像处理???、4’进行预处 理,预处理后的图像存储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5中预处 理后的图像是否是双眼的虹膜图像,如果是,执行步骤305;
    步骤305:CPU1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306;
    步骤306:CPU1对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提 取出的虹膜特征值与内存储器5中该用户的双眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤307:CPU1向上位机反馈应答结果。
    上述的1:1双目虹膜特征认证的方法中,以ID号为索引,在内存储 器5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5中,方便CPU1进行数据处理时,能够及时调用,提 高了CPU1的数据处理速度。本发明还实现了嵌入式双目虹膜装置内部的 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双目虹 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双目虹膜识别装置进行1:1 单目虹膜特征认证的方法,如图5所示,包括:
    步骤301’:上电,CPU1将外存储器中存储的用户数据读取到内存储 器5中,其中,所述用户数据包括用户的ID、左右眼标示和双眼的虹膜 特征值;
    步骤302’:CPU1从上位机接收1:1认证指令,所述1:1认证指令中 包含有待认证用户的ID和左右眼标示;
    步骤303’:CPU1根据内存储器5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304’;
    步骤304’:与该眼对应的第一或第二图像采集???、3’分别从相应 的镜头2、2’获取该眼的图像,并发送给相应的图像处理???、4’进行预 处理,预处理后的图像存储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5中预 处理后的图像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤305’;
    步骤305’:CPU1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306’;
    步骤306’:CPU1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5中该用户的该眼的虹膜特征值进行比较;
    步骤307’:CPU1向上位机反馈应答结果。
    又一方面,本发明还提供一种应用嵌入式双目虹膜识别装置进行1:N 双目虹膜特征认证的方法,如图6所示,包括:
    步骤401:上电,CPU1将外存储器9中存储的用户数据读取到内存 储器5中,其中,所述用户数据包括用户的ID和双眼的虹膜特征值;
    步骤402:CPU1从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403:CPU1根据内存储器5中的用户数据,判断是否已有用户 注册,如果是,执行步骤404;
    步骤404:第一和第二图像采集???、3’分别从第一和第二镜头2、 2’获取每只眼的图像,并发送给第一和第二图像处理???、4’进行预处 理,预处理后的图像存储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5中预处 理后的图像是否是双眼的虹膜图像,如果是,执行步骤405;
    步骤405:CPU1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406;
    步骤406:CPU1对预处理后的图像提取双眼的虹膜特征值,并将提 取出的虹膜特征值与内存储器5中用户的双眼的虹膜特征值进行一一比 对;
    步骤407:CPU1向上位机反馈应答结果。
    上述的1:N双目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5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5中,方便CPU1进行数据处理时,能够及时调用,提高了 CPU1的数据处理速度。该方法实现了嵌入式双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双目虹膜识别 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双目虹膜识别装置进行1:N 单目虹膜特征认证的方法,如图7所示,包括:
    步骤401’:上电,CPU1将外存储器中存储的用户数据读取到内存储 器5中,其中,所述用户数据包括用户的ID和双眼的虹膜特征值;
    步骤402’:CPU1从上位机接收1:N认证指令;
    步骤403’:CPU1根据内存储器5中的用户数据,判断是否已有用户 注册,如果是,执行步骤404’;
    步骤404’:与该眼对应的图像采集???、3’分别从相应的镜头2、2’ 获取该眼的图像,并发送给相应的图像处理???、4’进行预处理,预处 理后的图像存储在内存储器5中,CPU1检测内存储器5中预处理后的图 像是否是虹膜图像,如果是,执行步骤405’;
    步骤405’:CPU1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406’;
    步骤406’:CPU1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5中用户的虹膜特征值进行一一比对;
    步骤407’:CPU1向上位机反馈应答结果。
    本发明中,系统上电的时候将外存储器6上的虹膜特征值和用户数据 全部拷贝到内存储器5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6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5的访速度 比对外存储器6的访问速度快几十倍之上。
    本发明中,嵌入式双目虹膜识别装置除了从上位机接收单目注册指 令、双目注册指令、1:1双目认证指令、1:1单目认证指令、1:N双目认证 指令和1:N单目认证指令以外,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,使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。
    作为本发明的一种改进,步骤306和406中进行比较时采用第一识别 阈值(即双目识别阈值),步骤306’和406’中进行比较时采用第二识别阈 值(即单目识别阈值),第一识别阈值小于第二识别阈值。
    本步骤中,解决了由于在采集的时候,较难保证双眼的采集图像质量 都较好,造成识别困难的情况。
    同时,步骤306或406可以包括:
    当其中任一只眼的比对结果大于第二识别阈值时,则直接认定用户认 证通过。
    本步骤中,提高了识别通过率和增强了用户体验性。
    上述步骤中,在识别的时候,双目的比对值都大于第一识别阈值认为 是认证成功,或者某单目的比对值大于第二识别阈值也认为是认证成功。 相比于非嵌入式双目虹膜识别装置在认证的时候,只认为双目比对都大于 第一识别阈值才认为是认证成功,本发明提高了识别通过率和增强了用户 的体验性。
    并且,步骤406进一步还可以包括:
    双目比对完成后,判断双目是否对应同一个ID用户,如果是,则执 行步骤407,否则,返回步骤404,重新进行图像采集。
    本步骤中,避免了由于双目都认证通过但不属于同一个用户而造成认 证误判的现象。
    本发明中,相应的图像采集???、3’可以以常规的连续扫描方式分 别从相应的镜头2、2’获取图像,然而,为了提高速度,优选可以采用图 8所示的方式。对于虹膜特征注册/认证的方法的步骤104、204、304、304’、 404或404’进一步可以包括:
    步骤501:相应的图像采集???、3’先以隔行扫描方式分别从相应 的镜头2、2’获取图像,并发送给相应的图像处理???、4’进行预处理, 预处理后的图像存储在内存储器5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502:CPU1检测内存储器5中预处理后的图像是否是虹膜图像, 如果是,则指示相应的图像采集???、3’切换到连续扫描方式重新获取 图像,相应的图像采集???、3’重新获取的图像仍发送给相应的图像处 理???、4’进行预处理,预处理后的图像存储在内存储器5中;
    本步骤中,通过隔行扫描的方式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503:CPU检测内存储器5中最新预处理后的图像是否是虹膜图 像,如果是,执行步骤105、205、305、305’、405或405’。
    由于需要对图像是否是虹膜图形进行判定,进而达到对虹膜图像的采 集,步骤501-503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。
    上述步骤501或502中,工作时可以设定成定时采集,使相应的图像 采集???、3’间隔一定时间持续采集图像,相应的,图像处理???、4’ 也持续对图像进行预处理;
    并且,步骤105、205、305、305’、405或405’中进一步可以包括:
    CPU1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106、206、306、306’、 406或406’。
    本步骤中,嵌入式双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,CPU1还可以监控图像采集的执行时间, 如果超时,则转至步骤107、207、307、307’、407或407’。
    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104、 204、304、304’、404或404’中,当第一或第二图像采集???、3’分别从 第一或第二镜头2、2’获取图像时,同时打开补光灯。
    当CPU1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,在嵌入式双目虹膜识别装置“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CPU1的使用,当CPU1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,CPU1又将主频上升到 正常的工作频率,执行完后,再次降频。
    现有技术的双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;并且, 图像采集时,每次只能采集一方的图像数据,不能实现双方图像数据同时 采集,工作效率低。与现有技术相比,本发明的嵌入式双目虹膜识别装置 是采用硬件??榇罱ǖ?,其中,包括CPU1、第一图像采集???、第二 图像采集???’、第一图像处理???和第二图像处理???’等电子构件, 图像的采集更快,更稳定;本发明具备两套图像处理装置,使装置在进行 双目采集时,能够实现双方图像数据同时采集。
    本发明实现的嵌入式双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,CPU1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 双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双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DDR2中存储的过程,中间 不需要CPU1的参与,全部由硬件自动完成,这样就使CPU1在图像采集 处理同时可以处理其它的事情,提高了CPU1的使用效率;而非嵌入式双 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单目虹膜特征注册 的方法流程,如图9所示,包括:
    步骤11:上位机向嵌入式双目虹膜识别装置发送单目注册指令,其中, 单目注册指令中含有注册用户的ID号和左右眼标示;
    步骤12:CPU接收到单目注册指令后,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,如果是,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。
    下面结合第二个具体的实施例,详细介绍本发明进行双目虹膜特征注 册的方法流程,如图10所示,包括:
    步骤21:上位机向嵌入式双目虹膜识别装置发送双目注册指令,其中, 双目注册指令中含有注册用户的ID号;
    步骤22:CPU接收到双目注册指令后,进行解析,同时获得用户的 ID号;
    步骤23:CPU通过上述的ID号判断该ID号是否已经注册过,若没 有注册,则执行步骤24,否则,将应答值设置为“重复注册”,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;首先判断优先级高的一只眼的虹膜特征值是否提取完成,如 果是,则执行步骤26,否则,从该眼图像缓存器中取出图像数据,并判断 该图像是否是虹膜图像,如果是,则执行步骤27,否则,执行步骤26;
    步骤26;判断优先级低的一只眼的虹膜特征值是否提取完成,如果是, 则返回步骤24,重新进行图像采集,否则,从该眼图像缓存器中取出图像 数据,并判断该图像是否是虹膜图像,如果是,则执行步骤27,否则,返 回步骤24,重新进行图像采集;
    步骤27: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: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29,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29: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30,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30:提取虹膜特征值并临时保存到内存储器中,判断双眼的虹膜 特征值是否都已提取完成,如果是,则保存双眼虹膜特征值,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, 否则,变换左右眼的优先级,同时点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED 指示灯,重新采集图像信息;
    步骤31:上位机解析应答指令,获得处理结果。
    下面结合第三个具体的实施例,详细介绍本发明进行1:1双目虹膜特 征认证的方法流程,如图11所示,包括:
    步骤40:上位机向嵌入式双目虹膜识别装置发送1:1双目认证指令, 其中,1:1双目认证指令中含有注册用户的ID号;
    步骤41:CPU接收到1:1双目认证指令后,进行解析,同时获得用户 的ID号;
    步骤42:CPU通过上述的ID号判断该ID号是否已经注册过,如果 是,则执行步骤43,否则,将应答值设置为“用户空”,上传给上位机;
    步骤43: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44,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44:CPU按照优先采集标记,先从图形缓存中取出优先级高的 图像数据,并检测是否是虹膜图像,如果是,则执行步骤45,否则,CPU 从图像缓存中取出优先级低的图像数据,并检测是否是虹膜图形,如果是, 则执行步骤45,否则,返回步骤43,重新进行图像采集。
    步骤45: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46,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46:CPU通过质量分值判断该幅图像的质量是否好于上一幅图 像,若不是,则执行步骤47,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47: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48,否则,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤43,重新采集图像信息;
    步骤48:提取虹膜特征并保存,并与装置中存储的该ID用户的相应 眼的虹膜特征值进行比对,判断单目比对结果是否大于单目识别阈值,如 果是,则认为比对通过,并将应答值设置为“成功”,上传给上位机,同 时关闭补光灯、LED指示灯和定时器,否则,执行步骤49。
    步骤49:判断双目的虹膜特征值是否都已提取完成,如果是,则执行 步骤50,否则,变换优先采集标记,同时点亮红色LED指示灯,关闭绿 色LED指示灯,返回步骤43,重新采集图像信息;
    步骤50:将提取的双目虹膜特征值与该ID用户的双目的虹膜特征值 进行比对,判断双目比对结果是否都大于双目识别阈值,如果是,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,否则,CPU变换优先采集标记,清除图像编号记录,同时点亮红色 LED指示灯,关闭绿色LED指示灯,返回步骤43,重新采集图像信息;
    步骤51:上位机解析应答指令,获得处理结果。
    下面结合第四个具体的实施例,详细介绍本发明进行1:N双目虹膜特 征认证的方法流程,如图12所示,包括:
    步骤60:上位机向嵌入式双目虹膜识别装置发送1:N双目认证指令;
    步骤61:CPU接收1:N双目认证指令;
    步骤62:CPU通过上述的ID号判断是否已有用户注册,若已经注册, 则执行步骤63,否则,将应答值设置为“用户空”,上传给上位机;
    步骤63: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64,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64:CPU按照优先采集标记,先从图形缓存中取出优先级高的 图像数据,并检测是否是虹膜图像,如果是,则执行步骤65,否则,CPU 从图像缓存中取出优先级低的图像数据,并检测是否是虹膜图形,如果是, 则执行步骤65,否则,返回步骤63,重新进行图像采集。
    步骤65: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66,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66: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67,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67: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68,否则,点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤63,重新采集图像信息;
    步骤68:提取虹膜特征并保存,并与装置中存储的虹膜特征值一一比 对,判断单目比对结果是否大于单目识别阈值,如果是,则认为比对通过, 并将应答值设置为“成功”,上传给上位机,同时关闭补光灯、LED指示 灯和定时器,否则,执行步骤69。
    步骤69:判断双目的虹膜特征值是否都已提取完成,如果是,则执行 步骤70,否则,变换优先采集标记,同时点亮红色LED指示灯,关闭绿 色LED指示灯,并返回步骤63,重新采集图像信息。
    步骤70:将提取的双目的虹膜特征值与装置中存储的虹膜特征值一一 比对,判断双目比对结果是否都大于双目识别阈值。如果是,则执行步骤 71,否则,变换优先采集标记,清除图像编号记录,同时点亮红色LED 指示灯,关闭绿色LED指示灯,并返回步骤63,重新进行图像采集。
    步骤71:判断比对的双目是否是对应同一个ID用户,如果是,则将 应答值设置为“成功”,上传给上位机,应答结果中包含比对通过用户的 ID号,同时关闭补光灯、LED指示灯和定时器,否则,变化优先采集标 记,清除图像编号记录,同时点亮红色LED指示灯,关闭绿色LED指示 灯,并返回步骤63,重新进行图像采集。
    步骤72: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,使嵌入式双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,实现的嵌入式双目虹膜识别设备分别设置有第一识 别阈值(假设阈值为TD)和第二识别阈值(假设阈值为TS),TD<TS。在识 别的时候,双目的比对值都大于TD的时候认为是认证成功,某单目的比 对值大于TS也认为是认证成功。相比于非嵌入式双目虹膜识别设备在认 证的时候,只认为双目比对都大于TD的时候才认为是认证成功。本发明, 提高了识别通过率和增强了用户体验性,解决了由于在注册的时候,由于 某一只眼睛质量不好,造成识别困难的情况。
    (5)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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    本文标题:嵌入式双目虹膜识别装置、系统及其方法.pdf
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