Устройство для получения изображения радужной оболочки глаза - RU2318438C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц путем идентификации личности по изображению ее радужной оболочки глаза (РОГ) и может быть использовано при диагностике состояния органов и функциональных систем организма по РОГ.

Известны различные технологические процессы и устройства для того, чтобы опознать человека по совокупности особенных, только ему присущих признаков, которые присутствуют на радужной оболочке глаза (см. US 4641349 [1]).

Известно устройство для идентификации человека по его радужной оболочке глаза (РОГ), которое представляет собой средство для регистрации РОГ в виде телевизионной камеры с широкоугольным объективом и соединенный с ней блок обработки получаемой информации (см. JP 10137223 [2]). Блок обработки информации соединен со средствами передачи информации человеку, личность которого должна быть идентифицирована. Это средство выполнено в виде громкоговорителя, который сообщает идентифицируемой личности информацию о необходимости изменения его месторасположения для получения оптимального для распознавания изображения РОГ. Недостатком известной системы является ее относительная сложность, которая заключается в том, что система получения информации по РОГ должна осуществить достаточно быстрый ее анализ, выявить недостатки (например, четкости изображения) и через достаточно сложную систему звукового оповещения указать опознаваемой личности на необходимость тех или иных перемещений относительно средств фиксации РОГ.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для идентификации человека по его РОГ, которое представляет собой средство для регистрации в виде телевизионной камеры, и средство подсветки РОГ идентифицируемого человека, в качестве которого используется лазер (см. JP 10137220 [3]). При этом для того, чтобы получить качественное изображение РОГ, система формирует предварительное изображение РОГ и, если в результате его анализа устанавливается факт неоптимального размещения идентифицируемой личности, который проявляется в виде размытого изображения РОГ, то система вырабатывает управляющее воздействие на оптическую систему, которая изменяет фокусное расстояние и добивается четкого изображения РОГ.

Недостатком данной системы является ее сложность, поскольку требуется средство фокусировки на РОГ. При этом, поскольку идентифицируемая личность в процессе «подгонки» оптической системы находится в нечетко фиксированном положении, а совершает некие перемещения относительно выбранного положения, то это приводит к тому, что процедура фокусировки оптической системы на РОГ идентифицируемой личности с целью достижения оптимального изображения может занять некоторое время.

Заявляемое в качестве изобретения устройство для получения изображения РОГ направлено на упрощение конструкции, условий эксплуатации и обеспечение требуемого размещения идентифицируемой личности в фокальной плоскости оптической системы для получения четкого изображения РОГ.

Указанный результат достигается тем, что устройство для получения изображения радужной оболочки глаза включает средство регистрации изображения с блоком обработки, оптическую проекционную систему и последовательно размещенные вдоль ее оптической оси несколько фигур и/или тел, при этом фигуры и/или тела выполнены и установлены так, что их изображения проецируются в точку фокуса оптической системы в виде одной общей совмещенной фигуры.

Указанный результат достигается также тем, что фигуры и/или тела выполнены одинаковой формы.

Указанный результат достигается также тем, что фигуры и/или тела выполнены разной формы.

Указанный результат достигается также тем, что каждое изображение плоской фигуры, проецирующейся в точку фокуса оптической системы в виде одной общей фигуры, формируется из совокупности разрозненных тел и/или фигур.

Указанный результат достигается также тем, что фигуры и/или тела выполнены светящимися или подсвечиваемыми.

Указанный результат достигается также тем, что фигуры и/или тела жестко соединены между собой.

Указанный результат достигается также тем, что фигуры и/или тела жестко соединены между собой и соединение выполнено светящимся или подсвечиваемым.

Указанный результат достигается также тем, что средство для регистрации изображения выполнено в виде матрицы ПЗС или КМОП (комплементарный металл оксидный проводник) или другого элемента, позволяющего зарегистрировать изображение радужной оболочки глаза.

Выполнение устройства для получения изображения радужной оболочки глаза в виде средства регистрации изображения с блоком обработки, оптической проекционной системы, и расположение последовательно нескольких фигур, при этом фигуры выполнены и установлены так, что их изображения проецируются в точку фокуса (фокальную плоскость) оптической системы в виде одной общей совмещенной фигуры, позволяет наиболее простым путем достигать указанные выше результаты. Действительно, в предложенном устройстве расположение нескольких фигур таково, что если идентифицируемый (или подвергаемый идентификации человек) встанет в поле зрения оптической системы так, что наблюдаемые им фигуры совместятся, то это будет означать, что он находится в фокусе оптической проекционной системы, и тем самым обеспечивает высокое качество фиксируемого изображения его РОГ. И наоборот, для того чтобы обеспечить это высокое качество, индивидуум должен разместиться в поле зрения оптической проекционной системы так, чтобы видеть требуемое изображение - например, в виде единой общей совмещенной фигуры, которая может состоять из нескольких частей или фигур, размещенных на некотором расстоянии друг от друга.

Наиболее простым случаем реализации представляется вариант, когда эти фигуры выполнены одинаковой геометрической формы, но разного размера. При этом соотношение размеров и расстояние, на котором эти фигуры будут размещены друг от друга, выбирается исходя из фокусного расстояния оптической системы, в поле зрения которой размещаются эти фигуры и идентифицируемая личность. Например, такими фигурами могут быть две окружности, два квадрата, два треугольника и т.д., расположенные симметрично относительно оптической оси системы. Тогда, если индивидуум, перемещающийся в районе фокальной плоскости оптической системы в какой-то момент времени совместит изображение двух разновеликих окружностей в одну, то это будет означать, что его глаз находится точно в точке фокуса оптической системы, а РОГ - в ее фокальной плоскости.

В частных случаях реализации можно использовать и разные фигуры, например, окружность и квадрат, треугольник и квадрат или две половинки окружности, две половинки квадрата. И тогда, чтобы разместить свой глаз в точке фокуса оптической проекционной системы, человек должен, например, совместить две половинки окружности в одну, или две половинки квадрата в один, или, например, чтобы круг находился внутри треугольника, или треугольник - внутри круга и т.д.

В других частных случаях реализации в поле зрения оптической проекционной системы можно размещать и несколько разрозненных фигур, которые, если наблюдатель находится в точке фокуса оптической проекционной системы, будут наблюдаться как одна, например, это могут быть четыре прямых угла, которые при правильном взгляде на них будут образовывать квадрат, или это могут быть три линии, которые будут находиться на разном расстоянии от фокуса оптической системы и иметь разные размеры, но при взгляде на них из точки фокуса, они будут образовывать правильный треугольник.

Для облегчения процессов юстировки все упомянутые фигуры или элементы их составляющие могут быть выполнены в виде плоских изображений, нанесенных на стеклянные пластины, которые размещаются на определенном расстоянии в оптическом тракте проекционной системы. Однако в этом случае возникают паразитные блики и засветки, которые влияют на качество регистрируемого изображения РОГ. Поэтому целесообразно выполнять фигуры в виде объемных элементов, например, из проволоки, стержней и т.д., и жестко соединять их между собой.

Для того чтобы идентифицируемый человек мог легко находить точку фокуса проекционной системы путем правильного формирования требуемой фигуры, целесообразно выполнять элементы фигур светящимися или подсвечиваемыми. И тогда человек, легко их различая, сможет выполнить те требования, которые к нему предъявляются.

Если геометрические фигуры жестко соединить между собой и выполнить само соединение светящимся, то становится возможным сценарий позиционирования, когда человек добивается минимизации свечения соединения, которое закрывается фронтальной фигурой. А если геометрические фигуры жестко соединить между собой и выполнить само соединение подсвечиваемым, то становится возможным сценарий позиционирования, когда человек добивается правильного свечения фона подсветки (например, несколько вложенных друг в друга усеченных конусов, направляющих свет в точку фокуса).

В качестве средств регистрации изображения могут быть использованы любые из числа известных, но для того чтобы зафиксированное изображение можно было бы легко перевести в цифровую форму и подвергать обработке (анализу, шифрованию, распознаванию) с помощью компьютера, целесообразно в качестве таковых использовать матрицы ПЗС или КМОП.

Сущность заявляемого устройства поясняется примерами его реализации и чертежами. На фиг.1 показана в самом общем виде принципиальная схема устройства для регистрации РОГ с использованием фигур на стеклянных пластинках. На фиг.2 показана в самом общем виде принципиальная схема устройства для регистрации РОГ с использованием объемных тел. На фиг.3 и 4 показаны варианты проекций изображений геометрических фигур, которые пользователь должен совмещать или строить в поле зрения проекционной оптической системы, чтобы размещать свой глаз в ее фокусе.

Пример 1. Устройство для получения изображения РОГ в самом общем случае содержит средство для регистрации 1, которое может быть выполнено, например, в виде матрицы ПЗС (например, 1/1.8" ПЗС матрица, 2592×1944 пикселя). Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных. В качестве такового может быть использован персональный компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости фоточувствительных элементов ПЗС матрицы. В поле зрения проекционной системы между матрицей ПЗС и глазом идентифицируемой личности размещаются расположенные последовательно фигуры или тела 4, размеры и месторасположения которых выбирают так, что их изображение проецируется в точку фокуса или фокальную плоскость оптической системы в виде одной общей совмещенной фигуры. При этом фигуры могут быть выполнены, например, в виде светящихся линий на стеклах или в виде стержней, прутков, которые могут подсвечиваться отдельными источниками света (на чертежах не показаны), которые не видны глазу наблюдателя, но освещают фигуры.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы требуемую фигуру (в зависимости от модификации устройства). Например, может потребоваться, чтобы расположенные в оптическом тракте две различного размера окружности, одна из которых подсвечена, например, зеленым цветом, а другая - красным, слились бы в одну окружность или, например, две полуокружности с разными радиусами кривизны, размещенные вогнутостями навстречу друг другу, образовали бы в поле зрения человека одну общую окружность. Аналогично можно добиваться совмещения двух треугольников, квадратов и т.д. в один, или половинок треугольников, половинок или четвертинок квадратов или прямоугольников и т.д. в один. Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности автоматически будет размещаться в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Пример 2. Устройство для получения изображения РОГ содержит средство для регистрации 1, которое выполнено в виде матрицы 1/1.8" ПЗС на 2592×1944 пикселя. Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных - персональным компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости фоточувствительных элементов ПЗС матрицы. В поле зрения проекционной системы между матрицей ПЗС и глазом идентифицируемой личности размещаются изображенные на стеклянных пластинках изображения половинок равностороннего треугольника 4, которые подсвечиваются источником света, размещенным вне поля зрения глаза человека и ПЗС матрицы (на чертеже не показаны). При этом изображение половинки треугольника большего размера размещено ближе к оптической проекционной системе, а меньшего - к глазу идентифицируемого человека. Размеры половинок треугольника и расположение стеклянных пластинок, на которых они изображены, выбраны так, что изображение обеих половинок проецируется в фокусе оптической проекционной системы в виде одной общей совмещенной фигуры - равностороннего треугольника.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы изображение равностороннего треугольника (см. фиг.3). Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности автоматически будет размещаться в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Пример 3. Устройство для получения изображения РОГ содержит средство для регистрации 1, которое выполнено в виде матрицы 1/1.8" ПЗС на 2592×1944 пикселя. Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных - персональным компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости фоточувствительных элементов ПЗС матрицы. В поле зрения проекционной системы между матрицей ПЗС и глазом идентифицируемой личности размещаются изображенные на стеклянных пластинках изображения двух половинок квадрата 4, которые подсвечиваются источником света, размещенным вне поля зрения глаза человека и ПЗС матрицы (на чертеже не показаны). При этом изображение половинки квадрата большего размера размещено ближе к оптической проекционной системе, а меньшего - к глазу идентифицируемого человека. Размеры половинок квадрата и расположение стеклянных пластинок, на которых они изображены, выбраны так, что изображение обеих половинок проецируется в фокусе оптической проекционной системы в виде одной общей совмещенной фигуры - квадрата.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы изображение квадрата (см. фиг.3). Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности автоматически будет размещаться в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Пример 4. Устройство для получения изображения РОГ содержит средство для регистрации 1, которое выполнено в виде матрицы 1/1.8" ПЗС на 2592×1944 пикселя. Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных - персональным компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости фоточувствительных элементов ПЗС матрицы. В поле зрения проекционной системы между матрицей ПЗС и глазом идентифицируемой личности размещаются изображенные на стеклянных пластинках изображения двух окружностей 4 (см. фиг.1), которые подсвечиваются источником света, размещенным вне поля зрения глаза человека и ПЗС матрицы (на чертеже не показаны). При этом изображение окружности большего размера размещено ближе к оптической проекционной системе, а меньшего - к глазу идентифицируемого человека. Размеры окружностей и расположение стеклянных пластинок, на которых они изображены, выбраны так, что изображение обоих окружностей проецируется в фокусе оптической проекционной системы в виде одной общей совмещенной окружности.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы изображение не двух, а одной окружности (фиг.4). Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности автоматически будет размещаться в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Пример 5. Устройство для получения изображения РОГ содержит средство для регистрации 1, которое выполнено в виде матрицы 1/1.8" ПЗС на 2592×1944 пикселя. Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных - персональным компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости фоточувствительных элементов ПЗС матрицы. В поле зрения проекционной системы между матрицей ПЗС и глазом идентифицируемой личности размещаются два полых усеченных конуса 5 с одинаковым углом раствора при вершине, жестко соединенные между собой двумя стержнями 6, параллельными образующим конусов, торцевые поверхности которых, обращенные к глазу человека, подсвечиваются источником света, размещенным вне поля зрения глаза человека и ПЗС матрицы (на чертеже не показаны). При этом полый конус большего размера размещен ближе к оптической проекционной системе, а меньшего - к глазу идентифицируемого человека. Размеры полых конусов, угол их раствора и расположение выбраны так, что изображение обоих оснований конусов проецируется в фокусе оптической проекционной системы в виде одной общей совмещенной окружности.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы изображение одной окружности (фиг.4). При этом задачей человека, проходящего идентификацию, будет достижение в поле зрения своего глаза изображения кольца с минимальной шириной. Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности будет размещаться самостоятельно в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Пример 6. Устройство для получения изображения РОГ содержит средство для регистрации 1, которое выполнено в виде комплиментарного металл-оксидного проводника (КМОП-камера LZ0P396D). Средство 1 соединено с блоком 2 обработки получаемых данных - персональным компьютером, снабженным соответствующим программным обеспечением. Средство 1 находится в поле зрения оптической проекционной системы 3, которая строит изображение регистрируемой РОГ в плоскости комплиментарного металл-оксидного проводника (КМОП-камера LZ0P396D). В поле зрения проекционной системы между КМОП и глазом идентифицируемой личности размещаются два полых усеченных конуса 5 с одинаковым углом раствора при вершине, жестко соединенные между собой двумя стержнями 6, параллельными образующим конусов. Эти два стержня подсвечиваются источником света, размещенным вне поля зрения глаза человека и КМОП (на чертеже не показаны). При этом полый конус большего размера размещен ближе к оптической проекционной системе, а меньшего - к глазу идентифицируемого человека. Размеры полых конусов, угол их раствора и расположение, выбраны так, что изображение обоих оснований конусов проецируются в фокусе оптической проекционной системы в виде одной общей совмещенной окружности.

Устройство используется следующим образом. Идентифицируемая личность размещается в поле зрения оптической проекционной системы 3 и перемещается таким образом, пока не увидит в поле зрения системы изображение одной окружности и при этом не будут видны подсвечиваемые соединительные элементы. Тогда, учитывая выбранные соотношения размеров совмещаемых элементов и их взаимное расположение между собой, глаз идентифицируемой личности будет размещаться в фокальной плоскости проекционной системы и тем самым обеспечивать высокое качество регистрируемого изображения РОГ.

Реферат

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц путем идентификации личности по изображению ее радужной оболочки глаза и может быть использовано при диагностике состояния органов и функциональных систем организма по радужной оболочки глаза. Данное устройство включает средство регистрации изображения с блоком обработки, оптическую проекционную систему и последовательно размещенные вдоль ее оптической оси несколько фигур и/или тел. При этом фигуры и/или тела выполнены и установлены так, что их изображения проецируются в точку фокуса оптической системы в виде одной общей совмещенной фигуры. Применение заявленного изобретения обеспечит высокое качество регистрируемого изображения радужной оболочки глаза. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула