自动跟踪和自动变焦的虹膜图像获取方法

1. 一种基于自动跟踪和自动变焦的虹膜图像获取方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将一个宽视角摄像头、一个窄视角摄像头和一红外光源安装在可控云台上；2)利用宽视角摄像头连续拍摄图像，检测是否有人脸图像，当检测到人脸图像时，在人脸的上半区域进行人眼检测，获得眼睛的准确位置；3)根据眼睛在宽视角摄像头图像中的位置，旋转云台直到窄视角摄像头和红外光源对准人的眼睛，同时使窄视角摄像机中有人的眼睛图像；4)判断用户距离和图像质量，控制窄视角摄像头自动变焦和自动对焦；5)窄视角摄像机中有人的眼睛图像并对焦后，窄视角摄像头连续拍摄虹膜图像；6)判断是否采集到清晰的虹膜图像，如果有清晰的图像则进行图像处理和虹膜识别，判断用户身份。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第l)步中，将一个宽 视角摄像头、 一个窄视角摄像头和一红外光源紧密安装在可控云台上， 两摄像头角度和光源平行安装，但不共线；云台带动三者共同旋转。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第2)步中，利用宽视 角摄像头检测人脸，其步骤包括：1) 在系统运行时，利用宽视角摄像头连续拍摄图像；2) 利用己有方法训练好的分类器检测图像中是否有人脸图像，有人脸图像时，获取人脸的坐标和大小。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第2)步中，在人脸图 像中进行人眼检测，其步骤包括：1) 根据己检测到的人脸位置，估算人的眼睛的大体位置，2) 利用巳有方法训练好的人眼分类器在这个区域检测是否有人的眼 睛，有人眼时，获取人眼的坐标和大小。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第3)步中，根据眼睛在宽视角摄像头的图像位置来转动云台，其具体方法如下：1) 计算眼睛是否出现在宽视角摄像头的一个标定位置：如果在标定位 置，则说明窄视角摄像头已对准眼睛，如果不在，说明需要旋转云 台.2) 当眼睛位置偏离标定位置时，转动云台使之回到标定位置：当眼睛 位置偏左或偏右时，计算旋转时间，然后则旋转云台向右或向左旋 转此时间；当眼睛位置偏上或偏下时，计算旋转时间，然后则旋转 云台向下或向上旋转此时间；旋转直到眼睛出现在标定点。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标定位置，是根据用户的大致距离来线性计算，具体方法如下：a) 标定位置大约在宽摄像头中心点的下方Ah处，和人距离摄像头 的距离D成线性关系，同时和检测到的人脸的大致长度H成线性关 系，即A/^W + 6，其中a、 b为待计算参数；b) 在准备工作中，分别在用户距离摄像头的不同距离得出若干不同 的标定位置Ahl， Ah2，…Ahn，和相对应的不同人脸大致长度值Hl，H2，…Hn，令，。A/^[^'A^""A/^r，然后做线性回3归计算，即得出^-c)在系统运行时，通过每次检测人脸得到的人脸大致长度H,计算标定位置，然后对比此位置的坐标和检测到人眼的坐标，判断眼睛是 否出现在标定位置。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转时间的计算，是通过经验判断，具体方法如下：a) 在准备工作中，分别设定不同的旋转时间，让云台向水平和垂直 方向分别旋转，得到每次旋转眼睛位置的变化距离；b) 将这些经验数据列成表格，记录到计算机程序中；c) 在系统运行中，查询应该水平和垂直旋转的距离，程序査询此表 格，既得出需要向水平和垂直旋转的时间。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第4)步中，控制窄视角摄像头自动变焦和自动对焦，其具体方式包括：1) 根据人脸的大小粗估用户的距离；2) 根据大致估计的距离调整变焦到预先设置的焦距，距离远则变到长 焦距，距离近则变到短焦距；3) 判断虹膜图像的高频分量，然后控制镜头对焦变远或变近，如果变 焦高频分量变大，则继续原方式对焦，'反之，如果变焦高频分量变 小，向反方向对焦；4) 直到采集到清晰的虹膜图像为止，其中图像清晰的判断是通过系统 试验中得到的高频分量经验值确定。
9. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第6)步中采集到清晰 虹膜图像后需要进行虹膜识别，虹膜识别方法，包括步骤如下：a) 进行图像预处理和归一化；b) 进行虹膜定位和虹膜特征提取；C)将采集的虹膜特征与数据库中的虹膜特征进行比对，看是否与数据库中的虹膜图像吻合；d)如果与数据库中的虹膜图像吻合，则自动读出该人的姓名，保存识 别成功的图像。
10、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当第5)步虹膜识别完成 后进行声音提示、灯光提示、或依据比对结果进行开或不开门的操作。
11、 一种根据权利要求l所述的方法使用的系统，其特征在于，包括可控 云台，宽视角摄像头，窄视角摄像头，红外光源，计算机，电源，音 箱； 一宽视角摄像头和一窄视角摄像头以及红外光源顺序叠置，安装 在可控云台的垂直旋转轴上；其中，各个设备的选型和连接：a) 宽视角摄像头选用普通的会议摄像头，通过USB接口与计算机连接;b) 窄视角摄像头选用改装的一体化摄像机，其视频数据通过数据采集 卡和计算机连接， 一体化摄像头以通过RS-232总线控制对焦和变焦；c) 可控云台选用100度/秒的快速数字化云台，通过RS-485接口和计 算机连接，由标准化的Pelco-D协议控制；d) 红外光源选用LED灯阵列，由多个发射角度为15度的红外LED构成。
12、 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述计算机硬盘中拷有 软件：a) 软件开启两个线程，分别处理宽视角摄像头和窄视角摄像头的图像 数据，并在后台进行图像处理、运动控制和数据库检索功能；b) 软件的主窗口有两个画面，分别显示人脸图像和虹膜图像；用户识 别成功后，显示用户信息，并发出用户姓名的声音；主窗口上有针对 用户管理的注册、识别按钮。

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