TWI672608B - 虹膜影像辨識裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種虹膜影像擷取裝置、虹膜影像辨識裝置及其方法，其擷取多個具有虹膜影像的資料序列，並將多個資料序列分成定位影像與待處理影像。其中，定位影像用來定位虹膜位置，而待處理影像則是根據定位影像中的虹膜位置來產生受保護的虹膜影像。藉此，有心人士無法在傳輸過程中竊取具有虹膜特徵的影像，進而提高虹膜辨識的安全性。

Description

虹膜影像辨識裝置及其方法
本發明提供一種虹膜影像擷取裝置、虹膜影像辨識裝置及其方法，特別是關於一種防止虹膜特徵被竊取的虹膜影像擷取裝置、虹膜影像辨識裝置及其方法。
虹膜辨識被業界公認為安全等級較高的一種生物辨識技術。虹膜具有高度的獨特性與穩定性(發育穩定後不隨時間而變化)。因此，相較於其他生物辨識，例如指紋辨識或人臉辨識，虹膜資訊更能被精確判讀識別。一般來說，虹膜辨識系統為由影像擷取裝置(如攝像機)與影像處理器(如電腦系統)組成。影像擷取裝置拍攝具有虹膜特徵的影像，並透過有線或無線傳輸方式(如透過USB或MIPI)傳送具有虹膜特徵的影像至影像處理器。影像處理器再擷取影像中的虹膜特徵，以藉此執行虹膜辨識。
然而，有心人士很容易在物理傳輸的過程中竊取具有虹膜特徵的影像，造成使用者的虹膜特徵被有心人士使用。因此，若可以防止有心人士在傳輸過程中竊取到使用者的虹膜特徵，將可以提高虹膜辨識的安全性。
本發明提供了一種虹膜影像擷取裝置、虹膜影像辨識裝置及其方法，其擷取多個具有虹膜影像的資料序列，並將多個資料序 列分成定位影像與待處理影像。其中，定位影像用來定位虹膜位置，而待處理影像則是根據定位影像中的虹膜位置來產生受保護的虹膜影像。藉此，有心人士無法在傳輸過程中竊取具有虹膜特徵的影像，進而提高虹膜辨識的安全性。
本發明實施例提供一種虹膜影像擷取裝置，用以擷取並保護一虹膜影像。虹膜影像擷取裝置包括一影像感測器、一數位訊號處理器與一特徵處理器。影像感測器擷取設置在影像感測器前面的一景物，以依序產生複數個資料序列。每一個資料序列具有虹膜影像。數位訊號處理器耦接影像感測器，擷取多個資料序列中的第一序列以作為一定位影像，且降低定位影像之一解析度以產生一低解析度影像。特徵處理器耦接數位訊號處理器，接收低解析度影像，計算低解析度影像中虹膜影像的一位置座標，且回傳位置座標至數位訊號處理器。數位訊號處理器於接收到位置座標後，擷取多個資料序列中的第二序列以作為一待處理影像，根據位置座標擷取待處理影像中的虹膜影像，壓縮且加密虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像至特徵處理器。
本發明實施例提供一種虹膜影像辨識裝置，包括一影像感測器、一數位訊號處理器、一特徵處理器與一虹膜辨識器。影像感測器擷取設置在影像感測器前面的一景物，以依序產生複數個資料序列。每一個資料序列具有虹膜影像。數位訊號處理器耦接影像感測器，擷取多個資料序列中的第一序列以作為一定位影像，且降低定位影像之一解析度以產生一低解析度影像。特徵處理器耦接數位訊號處理器，接收低解析度影像，計算低解析度影像中虹膜影像的一位置座標，且回傳位置座標至數位訊號處理器。虹膜辨識器耦接特徵處理器。數位訊號處理器於接收到位置座標後，擷取多個資料序列中的第二序列以作為一待處理影像，根據位置座標擷取待處理影像中的虹膜影像，壓縮且加密虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像至特徵處理器。虹膜辨識器由特 徵處理器接收、解密且解壓縮受保護的虹膜影像，以產生一解壓縮後的虹膜影像供虹膜辨識器判斷解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像。
本發明實施例提供一種虹膜影像辨識方法，適用於一虹膜影像辨識裝置。虹膜影像辨識方法包括如下步驟。步驟1：擷取設置在虹膜影像擷取裝置前面的一景物，並依序產生複數個資料序列，其中每一個資料序列具有虹膜影像；步驟2：將多個資料序列中的一第一序列作為一定位影像，且降低定位影像之一解析度，以產生一低解析度影像；步驟3：計算低解析度影像中虹膜影像的一位置座標；步驟4：將多個資料序列中的一第二序列作為一待處理影像，根據位置座標擷取待處理影像中的虹膜影像，壓縮且加密虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像；以及步驟5：解密且解壓縮受保護的虹膜影像，以產生一解壓縮後的虹膜影像，且判斷解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像。
為使能更進一步瞭解本發明之虹膜及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
100‧‧‧虹膜影像擷取裝置
110‧‧‧影像感測器
120‧‧‧數位訊號處理器
130‧‧‧特徵處理器
A-N‧‧‧資料序列
Im1‧‧‧低解析度影像
Im2‧‧‧受保護的虹膜影像
P1‧‧‧位置座標
SC‧‧‧景物
T‧‧‧時間
200‧‧‧虹膜辨識器
300‧‧‧虹膜影像辨識裝置
a1-an‧‧‧像素資料
b1-bn‧‧‧像素資料
c1-cn‧‧‧像素資料
n1-nn‧‧‧像素資料
S410、S420、S430、S440、S450‧‧‧步驟
圖1是本發明一實施例之虹膜影像擷取裝置的示意圖。
圖2是本發明一實施例之多個資料序列與時間的關係圖。
圖3是本發明一實施例之虹膜影像辨識裝置的示意圖。
圖4是本發明一實施例之虹膜影像辨識方法的流程圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種例示實施例來詳細描述本發明。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。此外，圖式中相 同參考數字可用以表示類似的元件。
首先，請參考圖1，其顯示本發明一實施例之虹膜影像擷取裝置的示意圖。虹膜影像擷取裝置100用來擷取並保護一虹膜影像，以防止有心人士在有線(如USB或MIPI介面)或無線傳輸的過程中竊取具有虹膜特徵的影像，進而提高虹膜辨識的安全性。
如圖1所示，虹膜影像擷取裝置100包括一影像感測器110、一數位訊號處理器120與一特徵處理器130。在一實施例中，影像感測器110與數位訊號處理器120被整合在一相機模組。特徵處理器130被整合在一電腦主機中，可由一韌體來實現。而相機模組係透過有線或無線(如USB或MIPI)傳輸具有虹膜特徵的影像至電腦主機，以供電腦主機作後續處理。以下將進一步介紹影像感測器110、數位訊號處理器120與特徵處理器130之間的連結關係與作動方式。
影像感測器110擷取設置在影像感測器110前面的一景物SC，以依序產生複數個資料序列至數位訊號處理器120，而每個資料序列具有虹膜影像。在本實施例中，影像感測器110係在一段時間內擷取景物SC(包含有使用者的虹膜特徵)，並將這段時間內所擷取到的景物SC轉換成多個資料序列。此外，本實施例的虹膜影像為人眼影像，且亦可進一步為眼球影像或其他位置的影像，本發明對此不作限制。以下將進一步介紹多個資料序列如何產生。
請同時參考圖2，影像感測器110在一段時間T內擷取景物SC，以產生多個資料序列A、B、C、...N。資料序列A-N分別代表一個幀(frame)的影像資料，且每個資料序列A-N具有虹膜影像。舉例來說，使用者站在影像感測器110前面。影像感測器110在一段時間T內擷取具有使用者虹膜特徵的影像，以據此產生多個資料序列A-N。資料序列A-N分別代表一個幀(frame)的影像資料，且每個資料序列A-N具有使用者虹膜特徵。此外， 每個資料序列A-N係由多個像素資料組成，例如資料序列A由像素資料a1、a2-an組成，資料序列B由像素資料b1、b2-bn組成，資料序列C由像素資料c1、c2-cn組成，以及資料序列N由像素資料n1、n2-nn組成。因此，影像感測器110的傳送方式將由像素資料a1開始，依序傳送像素資料a1-an(即資料序列A)、b1-bn(即資料序列B)、c1-cn(即資料序列C)...n1-nn(即資料序列N)至數位訊號處理器120。
再請回到圖1，數位訊號處理器120耦接影像感測器110。影像感測器110擷取多個資料序列A-D其中之一作為一定位影像，例如擷取資料序列中的第一序列(即資料序列A)作為一定位影像，且降低定位影像之一解析度以產生一低解析度影像Im1至特徵處理器130。更進一步來說，低解析度影像Im1為用來提供給特徵處理器130判斷人眼所在位置，且不需太多的影像細節。因此，本實施例的低解析度影像Im1的影像大小設定為160*120以節省頻寬，且亦可為其他影像大小，本發明對此不作限制。
特徵處理器130耦接數位訊號處理器120，且接收低解析度影像Im1。而特徵處理器130將計算低解析度影像Im1中虹膜影像的一位置座標P1，且回傳位置座標P1至數位訊號處理器120，以供數位訊號處理器120可以根據位置座標P1(對應到虹膜影像的位置)來找尋之後的資料序列中的虹膜影像。有關計算虹膜影像的位置座標P1為所屬領域具有通常知識者透過一般影像處理而得到，故在此不再贅述。
數位訊號處理器120在接收到位置座標P1後，數位訊號處理器120將擷取其他的資料序列作為一待處理影像，例如擷取資料序列中的第二序列(即資料序列B、C及/或D)作為一待處理影像，並根據位置座標P1擷取待處理影像中的虹膜影像。更進一步來說，數位訊號處理器120可針對不同虹膜辨識的應用，對待 處理影像中的虹膜影像進行一影像處理，例如調整虹膜影像的曝光值與/或影像對比度，以增強虹膜影像中的虹膜特徵，本發明對此不作限制。在本實施例中，定位影像與待處理影像為二相鄰的資料序列，例如圖2所示的資料序列A與資料序列B，或者資料序列B與資料序列C。而定位影像與待處理影像亦可為不相鄰的資料序列，例如圖2所示的資料序列A與資料序列C，本發明對此不作限制。
數位訊號處理器120在取得待處理影像中的虹膜影像後，將進一步壓縮且加密虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像Im2至特徵處理器130。在壓縮虹膜影像的過程中，可利用JPEG壓縮技術、固定長度編碼(FLC)壓縮技術或其他技術來壓縮虹膜影像，以減少虹膜影像的資料量，使得數位訊號處理器120可以傳送更多的資料量至特徵處理器130。此外，在加密虹膜影像的過程中，可利用進階加密標準(AES)演算法或其他演算法來加密虹膜影像，以避免數位訊號處理器120透過有線或無線傳輸資料至特徵處理器130的過程中遭到有心人士竊取虹膜特徵。
在本實施例中，受保護的虹膜影像Im2為用來進行虹模辨識，且需要較多的影像細節。為了確保影像細節，受保護的虹膜影像Im2的影像大小設定為大於低解析度影像Im1的影像大小。較佳地，受保護的虹膜影像Im2的影像大小設定為640*360以維持虹膜影像的影像細節，且亦可為其他影像大小，本發明對此不作限制。此外，受保護的虹膜影像Im2亦可由兩隻眼睛的影像組成，且每隻眼睛的影像大小為640*360。
由上述可知，虹膜影像擷取裝置100在傳送受保護的虹膜影像Im2(即數位訊號處理器120透過有線或無線傳送資料至特徵處理器130)的過程中，由於虹模影像皆已受到加密保護，使得有心人士無法在傳輸過程中竊取具有虹膜特徵的影像，進而提高虹膜辨識的安全性。此外，數位訊號處理器120會根據位置座標 P1(對應到虹模影像的位置)，預先對之後資料序列中的虹膜影像進行影像處理，以利後續的虹膜辨識。
特徵處理器130在接收到受保護的虹膜影像Im2之後，將可進一步判斷受保護的虹膜影像Im2是否與授權的資料相同，又或者將受保護的虹膜影像Im2進行其他運作，本發明對此不作限制。
以下實施例將進一步介紹虹膜影像辨識裝置300。請參考圖3，其顯示本發明一實施例之虹膜影像辨識裝置的示意圖。如圖3所示，虹膜影像辨識裝置300包括虹膜影像擷取裝置100與一虹膜辨識器200，用來辨識由外界接收到的虹模影像是否為一授權影像。有關虹膜影像擷取裝置100的實施方式已於前一實施例中說明，故在此不再贅述。不同的地方在於，虹膜辨識器200耦接特徵處理器100，接收由特徵處理器100傳送的受保護的虹膜影像Im2，以對受保護的虹膜影像Im2進行虹模辨識。
更進一步來說，在虹膜辨識器200接收到受保護的虹膜影像Im2後，虹膜辨識器200將解密且解壓縮受保護的虹膜影像Im2，以產生一解壓縮後的虹膜影像。而解密與解壓縮的方式將分別對應於上述加密與壓縮的方式來設計，例如壓縮與解壓縮的方式為FLC壓縮技術，加密與解密的方式為AES演算法。在本實施例中，虹膜影像擷取裝置100中的特徵處理器130可與虹膜辨識器200一起整合到電腦主機中，或者虹膜影像擷取裝置100遠端連線至虹膜辨識器200，本發明對此不作限制。
虹模辨識器200接著將判斷解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像。在本實施例中，授權影像為虹模影像映射(mapping)的一特定編碼，且儲存在虹膜辨識器200中。特定編碼為預先儲存在虹模辨識器200中，且對應到某個使用者的虹模特徵。因此，當解壓縮後的虹膜影像經映射產生的編碼與特定編碼相同時，虹膜辨識器200將判斷解壓縮後的虹膜影像為授權影像，表 示影像感測器110所擷取到的虹膜影像與授權影像一致。虹膜辨識器200可對應產生例如顯示「身分符合」的文字，本發明對此不作限制。另外，虹膜辨識器200可由硬體或軟體的方式來實現。
值得注意的是，儲存在虹膜辨識器200中的特定編碼並無法還原回該虹膜影像，以避免使用者的虹膜特徵被有心人士竊取，使得使用者的虹膜特徵處於較高等級的保護。
由上述的實施例，本發明可以歸納出一種虹膜影像辨識方法，適用於上述實施例所述之虹膜影像辨識裝置300。請參考圖4，並同時參考圖3。圖4是本發明一實施例之虹膜影像辨識方法的流程圖。首先，虹膜影像辨識裝置300擷取設置在虹膜影像辨識裝置300前面的一景物，並依序產生複數個資料序列(步驟S410)。其中，每一個資料序列具有虹膜影像。
接著，虹膜影像辨識裝置300將上述這些資料序列中的一第一序列作為一定位影像，且降低定位影像之一解析度，以產生一低解析度影像(步驟S420)。再來，虹膜影像辨識裝置300計算低解析度影像中虹膜影像的一位置座標(步驟S430)。
接著，虹膜影像辨識裝置300將上述這些資料序列中的一第二序列作為一待處理影像，根據位置座標擷取待處理影像中的虹膜影像，壓縮且加密虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像(步驟S440)。
而虹膜影像辨識裝置300在產生受保護的虹膜影像之後，將解密且解壓縮受保護的虹膜影像，以產生一解壓縮後的虹膜影像，並且判斷解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像(步驟S450)。值得注意的是，虹膜影像辨識裝置300儲存有虹膜影像映射的一特定編碼。因此，當解壓縮後的虹膜影像與特定編碼相同時，虹膜影像辨識裝置300將判斷解壓縮後的虹膜影像為授權影像；反之，當解壓縮後的虹膜影像與特定編碼不相同時，虹膜影像辨識裝置300則判斷解壓縮後的虹膜影像不為授權影像。
而有關虹膜影像辨識裝置300在步驟S410-S450之實施方式皆已於上述實施例中作說明，故在此不再贅述。綜上所述，本發明實施例所提供的虹膜影像擷取裝置、虹膜影像辨識裝置及其方法，其擷取多個具有虹膜影像的資料序列，並將多個資料序列分成定位影像與待處理影像。其中，定位影像用來定位虹膜位置，而待處理影像則是根據定位影像中的虹膜位置來產生受保護的虹膜影像。藉此，有心人士無法在傳輸過程中竊取具有虹膜特徵的影像，進而提高虹膜辨識的安全性。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (6)

  1. 一種虹膜影像辨識裝置，用以擷取並保護一虹膜影像，該虹膜影像辨識裝置包括：一影像感測器，擷取設置在該影像感測器前面的一景物，在一段時間內依序產生複數個資料序列，其中每一該資料序列具有該虹膜影像；一數位訊號處理器，耦接該影像感測器，擷取該些資料序列中的一第一序列以作為一定位影像，且降低該定位影像之一解析度以產生一低解析度影像；一特徵處理器，耦接該數位訊號處理器，接收該低解析度影像，計算該低解析度影像中該虹膜影像的一位置座標，且回傳該位置座標至該數位訊號處理器；一虹膜辨識器，耦接該特徵處理器；其中，該數位訊號處理器於接收到該位置座標後，擷取該些資料序列中的一第二序列以作為一待處理影像，根據該位置座標擷取該待處理影像中的該虹膜影像，壓縮且加密該虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像至該特徵處理器；其中，該些資料序列中的該第一序列與該第二序列在時序上有先後順序且為相鄰或不相鄰的資料序列；以及該虹膜辨識器由該特徵處理器接收、解密且解壓縮該受保護的虹膜影像，以產生一解壓縮後的虹膜影像供該虹膜辨識器判斷該解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像；其中，該虹膜辨識器儲存有該虹膜影像映射的一特定編碼，且當該解壓縮後的虹膜影像經映射產生的編碼與該特定編碼相同時，該虹膜辨識器判斷該解壓縮後的虹膜影像為該授權影像；其中，該特定編碼無法還原回該虹膜影像。
  2. 如請求項1之虹膜影像辨識裝置，其中，該數位訊號處理器於 根據該位置座標擷取該待處理影像中的該虹膜影像時，對該虹膜影像進行一影像處理。
  3. 如請求項2之虹膜影像辨識裝置，.其中，該影像處理包括一曝光值或一影像對比度。
  4. 如請求項1之虹膜影像辨識裝置，其中，該定位影像與該待處理影像為二相鄰的該資料序列。
  5. 如請求項1之虹膜影像辨識裝置，其中，該受保護的該虹膜影像的解析度大於該低解析度影像的解析度。
  6. 一種虹膜影像辨識方法，適用於一虹膜影像辨識裝置，該虹膜影像辨識方法包括：擷取設置在該虹膜影像辨識裝置前面的一景物，並在一段時間內依序產生複數個資料序列，其中每一該資料序列具有該虹膜影像；將該些資料序列中的一第一序列作為一定位影像，且降低該定位影像之一解析度，以產生一低解析度影像；計算該低解析度影像中該虹膜影像的一位置座標；將該些資料序列中的一第二序列作為一待處理影像，根據該位置座標擷取該待處理影像中的該虹膜影像，壓縮且加密該虹膜影像，以據此產生一受保護的虹膜影像；其中，該些資料序列中的該第一序列與該第二序列在時序上有先後順序且為相鄰或不相鄰的資料序列；以及解密且解壓縮該受保護的虹膜影像，以產生一解壓縮後的虹膜影像，且判斷該解壓縮後的虹膜影像是否為一授權影像；其中，該虹膜影像辨識裝置儲存有該虹膜影像映射的一特定編碼，且於 判斷該解壓縮後的虹膜影像是否為該授權影像的步驟中，當該解壓縮後的虹膜影像經映射產生的編碼與該特定編碼相同時，判斷該解壓縮後的虹膜影像為該授權影像；其中，該特定編碼無法還原回該虹膜影像。
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