具有虹膜识别功能的可视门禁、安全门锁和安全门

摘要

本发明公开了一种具有虹膜识别功能的可视门禁、安全门锁和安全门。该可视门禁包括室外子系统和室内子系统。室外子系统包括图像采集单元，其拍摄室外的图像或视频。室内子系统包括门禁和虹膜识别控制单元和存储单元。门禁和虹膜识别控制单元在虹膜识别模式下控制图像采集单元拍摄室外人员的图像并进行虹膜识别，以及在监视模式下控制图像采集单元拍摄监视室外状况的视频。存储单元存储图像采集单元拍摄的图像或视频以及注册用户的虹膜模板。

说明书

技术领域

本发明涉及安全防盗技术。

背景技术

门禁系统被广泛用在家庭、办公室和其他环境中。目前，市场上出现了 一种可视门禁，在硬件上包括摄像头、按键、显示屏、麦克风和扬声器，其 工作模式是，当访客按门禁键时，户主家里的门铃会发出呼叫铃声，在门内 的显示屏会显示由安装在门外的摄像头所拍摄的访客的实时图像或视频。同 时，主人还可以同室外的访客进行对讲。此外，这种可视门禁还能集成可视 猫眼功能，即，主人也可以在屏幕上看到摄像头所拍摄的视频，以了解室外 情况。与传统猫眼相比，可视猫眼不需要主人将眼睛贴近门上去观察，而且 视角也更大。

当室外的访客是主人信任的人(如家人)时，主人并不需要走到显示屏 附近去观察。然而，现有的可视门禁无法区分访客是信任的人还是陌生人， 主人仍然需要观看显示屏，同访客进行对讲。

因此，需要一种更智能的可视门禁。

发明内容

为此，本发明提供一种具有虹膜识别功能的可视门禁、安全门锁、安全 门。

根据本发明的一个方面，提供一种具有虹膜识别功能的可视门禁。该可 视门禁包括室外子系统和室内子系统。室外子系统包括图像采集单元，其拍 摄室外的图像或视频。室内子系统包括门禁和虹膜识别控制单元和存储单元。 门禁和虹膜识别控制单元在虹膜识别模式下控制图像采集单元拍摄室外人员 的图像并进行虹膜识别，以及在监视模式下控制图像采集单元拍摄监视室外 状况的视频。存储单元存储图像采集单元拍摄的图像或视频以及注册用户的 虹膜模板。室内子系统还可以包括显示单元，显示拍摄的图像或视频。

室外子系统还可以包括检测室外人员的接近的传感器，其中门禁和虹膜 识别控制单元可以进一步响应于传感器检测到室外人员的接近，启动虹膜识 别模式。门禁和虹膜识别控制单元可以进一步响应于传感器未检测到室外人 员的接近，启动监视模式。室外子系统还可以包括第二交互单元，第二交互 单元可以包括麦克风和扬声器中的至少一个。室内子系统还可以包括第一交 互单元，第一交互单元可以包括麦克风和扬声器中的至少一个。

第二交互单元还可以包括按键，接收室外人员的第一操作。门禁和虹膜 识别控制单元还可以响应于对按键的第一操作，向第一交互单元发送提醒信 号使得第一交互单元提醒室内人员开门。按键还可以接收室外人员的第二操 作，门禁和虹膜识别控制单元还可以响应于对按键的第二操作，启动虹膜识 别模式。门禁和虹膜识别控制单元还可以在虹膜识别模式中通过第二交互单 元提示室外人员关于与图像采集单元的距离。第一操作可以包括短按，所述 第二操作可以包括长按。

图像采集单元还可以包括光学成像部件、红外光源、可切换滤光片单 元。光学成像部件对室外进行光学成像。红外光源当开启时进行红外光 照明。可切换滤光片单元包括用于阻碍非可见光通过的第一滤光片和 用于允许红外光通过的第二滤光片。可切换滤光片单元还包括驱动机 构，用于移动第一滤光片和第二滤光片的位置。门禁和虹膜识别控制单元 在监视模式下产生使驱动机构将第一滤光片移动到光学成像部件的光学 路径上的第一驱动信号，以及在虹膜识别模式下使驱动机构将第二滤光 片移动到光学成像部件的光学路径上的第二驱动信号。

驱动机构可以包括：线圈，当电流流过时产生磁场；磁铁；摆针， 用于根据线圈所产生的磁场与磁铁的磁场之间的作用力而顺时针或逆 时针转动；和与摆针相连的承载装置，用于承载第一滤光片和第二滤光 片，并能够随摆针的转动而相应地移动第一滤光片或第二滤光片到光学 成像部件的光学路径上。驱动机构可以包括微机电系统致动器。

室内子系统还可以包括锁体和锁体驱动单元。门禁和虹膜识别控制单元 如果对室外人员的虹膜识别成功，向所述锁体驱动单元发送驱动信号使其打 开锁体。

根据本发明的另一方面，提供一种具有虹膜识别功能的安全门锁。安 全门锁包括：室外子系统和室内子系统。室外子系统包括图像采集单元，用 于拍摄室外人员的虹膜图像。室内子系统包括锁体、锁体驱动单元、存储单 元和虹膜识别控制单元。存储单元存储注册用户的虹膜模板。虹膜识别控制 单元识别虹膜图像中的虹膜特征并与存储的注册用户的虹膜模板匹配，如果 匹配成功，向锁体驱动单元发送驱动信号使其打开锁体。

安全门锁还可以包括被配置为检测室外人员的接近的传感器。虹膜识别 控制单元还可以响应于检测到室外人员接近而启动图像采集单元。安全门锁 还可以包括按键。虹膜识别控制单元还可以响应于室外人员对按键的操作而 启动图像采集单元。驱动信号可以是通过无线通信方式发送的。

根据本发明的再一方面，提供一种具有虹膜识别功能的安全门，包括 如上所述的可视门禁或者安全门锁。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说 明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所 有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅 读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明 显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1是根据本发明一个示例性实施例的具有虹膜识别功能的可视门禁 100的方框图。

图2示出了根据本公开一个方面的可切换滤光片单元210的示意图。

图3示出根据一个示例性实施例利用线圈实现的驱动机构213的示意图。

图4示出根据一个示例性实施例的光学镜头基座和滤光片承载装置的一 体化设计。

图5是根据本发明一个示例性实施例的具有虹膜识别功能的安全门锁 500的方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示 了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不 应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地 理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了能更智能地识别访客身份，本发明提出了具有虹膜识别功能的可视 门禁、安全门锁和安全门。

图1是根据本发明一个示例性实施例的具有虹膜识别功能的可视门禁 100的方框图。

可视门禁100包括两个子系统，室内子系统110和室外子系统120，它 们可以通过穿过门孔的固定装置(未示出)固定在门上。室内子系统110位 于室内/门内，包括门禁和虹膜识别控制单元111、第一交互单元112、存储 单元113和显示单元114。室外子系统120位于室外/门外，包括传感器121、 图像采集单元122和第二交互单元123。

可视门禁100可以具有可视猫眼/门禁的功能。图像采集单元122包括摄 像头，用于拍摄门外的图像或视频。摄像头包括光学镜头以及图像传感器， 所拍摄的图像或视频信息能够在显示单元114上显示。尽管图中的图像采集 单元122位于门外，但应当理解，图像传感器也可以位于门内。摄像头具有 较大的视角(FOV)，或者能够旋转控制，从而能够覆盖室外较大的可视范 围。为了提升成像质量，尤其是弱光线下的成像质量，可以采用具有较大光 圈的镜头和大尺寸弱光敏感的图像传感器；或者加光源补光。门禁和虹膜识 别控制单元111可以在诸如安卓或者IOS等操作系统上运行应用来实现控制 和处理功能。门禁和虹膜识别控制单元111可以在两种工模式下工作。在虹 膜识别模式下，控制图像采集单元拍摄室外人员的图像并进行虹膜识别，在 监视模式(即电子猫眼模式)下，控制图像采集单元拍摄监视室外状况的视 频。存储单元113存储图像采集单元拍摄的图像或视频，以便用户后期查看。 存储单元113还存储注册用户的虹膜模板，在虹膜识别过程中门禁和虹膜识 别控制单元111通过将室外人员的图像中的虹膜特征与注册用户的虹膜模板 比对来进行识别。显示单元114显示拍摄的图像或视频。此外，它也可以是 触摸屏，室内人员可以通过触摸屏幕来对可视门禁进行操作和配置。传感器 121能够检测到室外人员的接近，例如可以是利用超声波感应或者红外感应 方式的接近传感器。传感器121和显示器114并不是必须的部件。也可以通 过摄像头图像处理的方式来判断室外人员的接近。当传感器121未检测到室 外人员接近时，门禁和虹膜识别控制单元111可以启动监视模式，即电子猫 眼。当传感器121检测到室外人员接近时，门禁和虹膜识别控制单元111可 以启动监视模式。第二交互单元123以及第一交互单元112可以包括扬声器 和/或麦克风，从而室内人员能够与室外人员语音通话。第二交互单元123还 可以包括按键。当室外人员对按键进行第一操作(例如短按)时，门禁和虹 膜识别控制单元111可以向室内的第一交互单元112发送提醒信号，使得第 一交互单元112例如通过振铃或者其他方式提醒室内人员开门。当室外人员 对按键进行第二操作(如长按或者其他操作)时，门禁和虹膜识别控制单元 111还可以启动虹膜识别模式。对于不了解该门禁的人(如快递人员)来说， 短按按键提醒主人开门是正常的操作，而对于了解该门禁的虹膜识别功能的 可信任人员(如家人)来说，则可以通过长按按键或者其组合按键或他特定 方式启动虹膜识别。室内子系统还可以包括锁体和锁体驱动单元(未示出)。 门禁和虹膜识别控制单元如果对室外人员的虹膜识别成功，则向所述锁体驱 动单元发送驱动信号使其打开锁体。第一交互单元112还可以包括按键，用 于向锁体驱动单元发送驱动信号打开锁体。第一交互单元112也可以包括应 用界面上提供的按钮，用户可以通过触摸该按钮远程授权开门。可视门禁100 可以采用电池或者直流电供电。各单元之间可以通过各种线缆、总线(如 USB)连接。

关于从图像中识别生物特征的图像处理算法例如参见中国专利申请 CN102855476A中描述的过程，该专利申请将作为本说明书的一部分全文引 用于此。如果室外人员的图像中的虹膜特征与注册用户的虹膜模板一致，则 确认室外人员的身份(例如，访客是房屋主人或家人)，打开门锁。在虹膜 身份验证的过程中，可以同时通过摄像头采集室外人员的一张人脸图片，留 存记录。

可视门禁100对于主人信任的人可以通过虹膜识别认证开门，而不需要 主人过来开门，对于主人更方便。而且，由于复用了可视门禁的图像采集单 元(摄像头)以及控制单元，因此不需要专门配备一套虹膜识别系统，节省 了空间和成本。

在一个实施例中，室内子系统110可以用平板电脑实现，其中平板电脑 的触摸屏和音频子系统可以提供显示单元114和第一交互单元112的功能， 平板电脑的处理器和存储器配合相应的应用可以实现门禁和虹膜识别控制单 元111和存储单元113。

为了进一步提高可用性，当室外人员启动虹膜识别时，可以通过第二交 互单元123提示与摄像头的距离。例如，可以通过第二交互单元123进行语 音提示：“即将进行虹膜识别，请注视摄像头并保持10-40厘米以内距离”。 这样有助于获得较为理想的虹膜成像质量。图像采集单元122还可以包括红 外光源(未示出)。研究表明，在虹膜成像时，红外光(尤其是近红外光) 下成像能够获得更好的效果。红外光源用于对访客的面部区域进行红外光 照明，以获得虹膜的红外成像。例如，红外光源可以是一个或更多个LED灯， 每个LED灯的波长在750nm-950nm范围内，即近红外光波段。红外成像可 以进一步提高成像效果，并进而提高虹膜识别的成功率。

如上面所述，可视门禁的图像采集单元可被复用于虹膜图像采集以及可 视猫眼/门禁，从而节省成本。不过，为日光设计的摄像头普遍采用一种有利 于可见光下成像的滤光片。这是因为，自然界中存在各种波长的光线，人眼 可识别的光线(即可见光)的波长范围在320nm-760nm之间，超过760nm 的光线人眼就无法识别，比如红外光等。这些非可见光会使得摄像头里面的 CCD或者CMOS感光器件受到影响，产生彩色失真。因此，为解决色彩失 真问题，增强成像效果，一般在感光器件前附加有一低通滤光片，该滤光片 阻碍了非可见光的进入。然而，当希望使用红外光源以获得虹膜的红外成像 时，这种低通滤光片会阻碍红外光的进入以及红外成像的获得。

为此，本发明提出了一种可切换滤光片单元，以便摄像头能够方便地在 红外成像和日光成像之间切换。

图2示出了根据本公开一个方面的可切换滤光片单元210的示意图。

可切换滤光片单元210包括第一滤光片211、第二滤光片212、驱动机构 213和驱动控制器214。第一滤光片211可以是阻碍非可见光(如红外光)通 过的低带通滤光片或者是有利于日光成像效果的其他滤光片，例如带宽的光 谱范围允许波长范围在300nm-700nm之间的光通过。材料可以是聚碳酸酯 (PC)、亚克力、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、有机玻璃等。滤光片也可 以在这些材料上镀膜实现。

第二滤光片212可以是允许红外光(包括近红外光)通过的滤光片，例 如带宽的光谱范围允许波长范围在700nm-1400nm之间的特定波段的光通 过。材料可以是聚碳酸酯(PC)、亚克力、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 有机玻璃。滤光片也可以在这些材料上镀膜实现。有利地是，第二滤光片212 与红外光源130的光谱范围相适应，从而允许红外光源的光通过。在一个实 施例中，可切换滤光片单元210可以位于镜头的前方。在另一实施例中，可 切换滤光片单元210也可以位于图像传感器与镜头之间，这样不容易受到外 界损坏或者污染，可以延长使用寿命。

驱动机构213用于移动第一滤光片211和第二滤光片212的位置从而使 其中一个滤光片位于摄像头的光学路径上。驱动控制器214可以作为门禁和 虹膜识别控制单元111的一部分实现，在监视模式下产生使驱动机构213 将第一滤光片移动到光学成像部件的光学路径上的第一驱动信号，以及 在虹膜识别模式下使驱动机构将第二滤光片移动到光学成像部件的光学 路径上的第二驱动信号。以下将描述两个实现驱动结构213的示例性实施 例。

图3示出根据一个示例性实施例利用线圈实现的驱动机构213的示意图。

如图3所示，驱动机构213包括线圈2131、磁铁2132、摆针2133、承 载装置2134。承载装置2134可以固定和承载第一滤光片211和第二滤光片 212。磁铁2132例如可以是圈状，摆针2133可以是塑料等较轻材料制成。摆 针2132一端与磁铁2132相连，当线圈2131在通电时，产生与磁铁2132的 磁场相反或相同的磁场，利用磁极排斥或相吸的力驱动摆针2132摆动。摆针 2132另一端与承载装置2133相连，从而当摆针2132摆动时使承载装置2133 和所承载的滤光片移动，使期望的滤光片处于位于摄像头的光学路径上。

例如，在额定负载和额定电压条件下，当根据来自驱动控制器214的驱 动信号向线圈2131施加高电平时，线圈2131的上下圆弧处会分别形成电磁 N极和S极。这个线圈磁场与磁铁的磁场相斥，在磁极排斥作用下，驱动摆 针2133顺时针从第一位置旋摆到第二位置，同时带动滤光片承载装置2134 向右移动，此时第二滤光片212被移动到位于摄像头的光学路径上，即，第 二滤光片212被切换到处于工作状态，可以进行红外光下生物特征成像。

然后，当根据来自驱动控制器214的驱动信号向线圈2131施加低电平时， 线圈的上下圆弧处会分别形成电磁S极和N极，在磁极相互吸引的作用下， 驱动摆针2133逆时针从第二位置旋摆到第一位置，同时带动滤光片承载装置 向左滑动，此时第一滤光片211被移动到位于摄像头的光学路径上，即，第 一滤光片211被切换到处于工作状态，可以进行日光下成像。

承载装置2134可以具有滑轨结构来方便移动。滑轨可以采用特定的设计 来减小整体滑动摩擦，增加使用寿命，提高滑动速度。例如可以采用双滑轨， 宽度较细，滑轨上可根据实际的位移距离来设定控制脚来防止滤光片的移动 过度导致非正常工作。

线圈和磁铁外部还可以用金属片来固定。除了固定的作用，金属片也可 以破坏磁环，起到对外消磁的作用，从而避免对/来自外界的干扰。这种结构 设计的另一个优点是即使突然断电(例如移动终端关机)，磁铁也能在没有 任何供能的情况下吸住金属片，从而使摆针2132恢复到第一位置，这样第一 滤光片211处于工作状态，使摄像头能够进行日常拍照。

可以通过控制电源电压高低和改变正负的方式来进行滤光片切换控制， 还可以增加外接电路转接板来实现复杂控制。转接板供电电压可以高于激发 线圈产生磁场所需要的触发电压，根据触发电压的高低不同来控制滤光片的 切换。

图4示出根据一个示例性实施例的光学镜头基座和滤光片承载装置的一 体化设计。如图4所示，对于诸如摄像头这样的光学镜头部件，一般用基座 通过例如螺纹连接来固定该光学镜头部件。在一个实施例中，可以将光学镜 头基座与滤光片承载装置设计为一体，即，用滤光片承载装置承担固定光学 镜头部件的作用。这种设计充分节省了移动终端内有限的空间，同时也减少 了装配程序。

应当注意，第二滤光片不仅可以用于对虹膜进行红外成像，也可以用于 夜间的门禁/猫眼的红外成像，在光线较暗时红外成像具有优势。

图5是根据本发明一个示例性实施例的具有虹膜识别功能的安全门锁 500的方框图。

安全门锁500包括两个子系统，室内子系统510和室外子系统520，它 们可以通过固定装置(未示出)固定在门上。室内子系统510位于室内/门内， 包括虹膜识别控制单元511、存储单元512、锁体驱动单元513和锁体514。 室外子系统520位于室外/门外，包括图像采集单元521和传感器522。

图像采集单元521包括摄像头，用于拍摄室外人员的虹膜图像。传感器 522能够检测室外人员的接近，例如可以是利用超声波感应或者红外感应方 式的接近传感器。当传感器522检测到室外人员的接近时，虹膜识别控制单 元511启动图像采集单元，进而进行虹膜识别。当然，传感器522并非必须 的。安全门锁也可以包括按键，当室外人员按下按键时，虹膜识别控制单元 511启动图像采集单元。图像采集单元521采集的虹膜图像和传感器522感 测的数据传送给室内子系统的虹膜识别控制单元511处理。室外子系统520 与室内子系统510之间可以采用各种适合的有线和无线通信方式进行通信。 在一个实施例中，可以采用如NFC、蓝牙、Wifi等无线通信方式。虹膜识别 控制单元511识别虹膜图像中的虹膜特征，并其与存储单元512中存储的注 册用户的虹膜模板匹配。如果匹配成功，则确认室外人员的身份，向锁体驱 动单元513发送控制信号使其打开锁体514。虹膜识别控制单元511与锁体 驱动单元513之间可以通过各种适合的有线和无线通信方式进行通信。在一 个实施例中，可以采用如NFC、蓝牙、Wifi等无线通信方式。这样可以降低 了安装的难度，同时避免门后出现不美观的线缆。无线通信最好进行加密。 室内子系统510还可以包括显示单元，用于显示拍摄的图像。锁体驱动单元 513和锁体514可以采用各种已知的结构，这里不再具体讨论。

在一个实施例中，图像采集单元521、虹膜识别控制单元511和存储单 元512可以用平板电脑实现，其中平板电脑的摄像头可以用作图像采集单元 521，平板电脑的处理器和存储器配合相应的应用可以实现虹膜识别控制单元 511和存储单元512。

应当理解，安全门锁也同样可以采用参照图1介绍的可视门禁中的各种 部件和技术，如红外光源和红外成像、可切换滤光片等。

本发明同样可以应用于包括上述可视门禁、安全门锁或者与其配合使用 的安全门。

应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个， 在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分 组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解 释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确 记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发 明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方 式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都 作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单 元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位 在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合 为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自 适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以 把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可 以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者 单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴 随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或 者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴 随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相 似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其 它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组 合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权 利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使 用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或 者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用 于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法 元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装 置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第 三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗 示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方 式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本 技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它 实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导 的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此， 在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技 术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明 所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限 定。