CN102567706A - 一种人脸识别装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人脸识别装置和方法，属于生物特征识别领域。本发明所述的人脸识别装置包括：调制光源、至少一个摄像头、及处理单元；在所述调制光源发射的不同波段的光线下，摄像头分别采集人脸图像信息，由处理单元对所述摄像头采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。采用本发明所述的人脸识别装置和方法，能够增强人脸识别装置对光线、人脸姿态和表情的适应能力，准确采集有效的图像信息，降低光干扰对人脸识别的影响。

Description

一种人脸识别装置和方法
 
技术领域
本发明涉及生物特征识别领域，尤其是指一种防光干扰的人脸识别装置和方法。
 
背景技术
人脸识别是基于计算机、图像处理及模式识别等技术的一种生物特征识别技术。在过去的十几年里，随着人脸识别在商业和执法部门得到广泛应用，例如形式鉴定，***识别，安全***，现场监控等，人脸识别技术越来越得到了更多的关注。
现有的人脸识别技术一般是基于人脸图像的，即通过摄像头采集人脸图像，然后进行人脸检测、人眼定位和特征提取；然后再与模板库中的模板图像进行比对，做出识别判别。但是，在可见光环境下，尤其是当太阳光较强的情况下，由于环境光光谱范围很宽，会给图像的采集造成较大干扰，产生误识别或者不识别的现象。中国专利ZL200820109477.3，公开了“一种人脸识别装置”，包括人脸识别处理单元，显示单元，与所述人脸识别处理单元连接的第一摄像头，与所述显示单元连接的第二摄像头；通过第一摄像头与第二摄像头采集的人脸图像选取相似度高度符合规则的候选图像作为最终识别结果。中国专利ZL200820146792.3公开了“一种人脸识别考勤机”，包括底座和面板，在底座上有主PCB板，所述主PCB板设有一高像素CMOS红外摄像方式的摄像头。高像素CMOS红外摄像方式可实现人脸识别速度快和误判率小的特点。
以上方案所述的人脸识别技术，虽然可以增加人脸识别的精度、以及减小误判率，但是并未从抗自然光干扰的角度去进行设计，因而在太阳光线较强的情况下，仍然会对采集的图像造成较大的干扰，而只单纯的采用增加摄像头分辨率与摄像头的个数的方法，均不能达到抗强光干扰的目的。因而，如何能够准确采集有效的图像信息，降低光干扰对人脸识别的影响成为一个亟待解决的问题。
 
发明内容
本发明的目的在于提供一种人脸识别装置和方法，以准确采集有效的图像信息，降低光干扰对人脸识别的影响。
本发明提供的人脸识别装置包括：
调制光源，用于选择发射不同波段的光线；
至少一个摄像头，用于在所述调制光源发射的不同波段的光线下，分别采集人脸图像信息；以及，
处理单元，用于对所述摄像头采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。
进一步地，该装置还包括滤光装置，置于所述摄像头前端，用于滤除调制光源所发出的光线所在波段之外的光线，将人脸反射出的调制光源所发出的光线被所述摄像头采集。
进一步地，所述处理单元，还用于在一个图像采集周期内，控制所述调制光源按时序发射不同波段的光线。
进一步地，所述处理单元，还用于在人脸信息的录入阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。
进一步地，所述处理单元对摄像头采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：所述处理单元将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，并将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
进一步地，所述调制光源为调制激光器。
进一步地，所述摄像头为CCD红外摄像头或CMOS红外摄像头。
进一步地，所述调制光源前端设置光线调节装置，将所述调制光源发出的不同波段的光线变为均匀光线。
本发明还提供了一种人脸识别方法，包括以下步骤：
在调制光源发射的不同波段的光线下，摄像头分别采集人脸图像信息；
对采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。
进一步地，该方法还包括：在人脸信息的录入阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。
进一步地，所述对采集到的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
所述调制光源为太阳光光谱辐照度及光谱光子辐照度较低的波段的红外光。
本发明的人脸识别装置和方法，通过在不同波段光线下采集人脸图像信息，并进行图像融合，能够增强人脸识别装置对光线、人脸姿态和表情的适应能力，准确采集有效的图像信息，降低光干扰对人脸识别的影响。
 
附图说明
图1是根据本发明实施例中一种人脸识别装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例中另一种人脸识别装置的结构示意图；
图3是根据本发明的实施例中人脸识别方法的流程图。
 
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1是根据本发明的一个实施方式的人脸识别装置的结构示意图。
如图1所示，人脸识别装置包括：调制光源1、摄像头5、滤光装置4和处理单元6。调制光源1用于发射出不同波段的光线。摄像头5用于在调制光源1发射的不同波段的光线的照射下，分别采集人脸3的图像信息。滤光装置4置于摄像头5的前端，用于滤除调制光源1的发射光线所在波段之外的光线，使所述波段内的光线被摄像头5采集。处理单元6分别与摄像头5及调制光源1进行电气连接，用于对摄像头5采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。处理单元6还可用于控制调制光源1在一个图像采集周期内，按时序发射不同波段的光线，从而使摄像头在不同波段的光线下，采集人脸图像信息。
在本实施方式的人脸识别装置中，通过采集不同波段的人脸图像信息，可以降低光干扰对人脸识别的影响。
我们知道，在人脸识别装置进行人脸识别之前，需要预先进行人脸信息的录入工作，以便于后续的人脸识别。优选地，在人脸信息的录入阶段，处理单元6还用于对摄像头5在不同波段下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。这样，在模板图像库中存储了大量对应于不同人脸的基准图像，以便后续的人脸识别。
优选地，在人脸识别阶段，所述处理单元6对摄像头5采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：所述处理单元6将摄像头5在不同波段下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，并将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头5在不同波段下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
图2是根据本发明的一个实施方式的人脸识别装置的结构示意图。
如图2所示，本实施方式的人脸识别装置与图1所示的人脸识别装置的不同之处在于，增加了摄像头的数量，本实施例中设置了两个摄像头，这里，本发明对摄像头数量不加以限制。如图2所示，所述人脸识别装置包括第一摄像头5A和第二摄像头5B，分别在不同位置、不同波段下采集人脸图像信息，相应地，分别在两个摄像头前端设置与图1所述的实施例中相同或类似的两个滤光装置4A和4B。
本实施例中，第一摄像头5A与第二摄像头5B可以在水平方向上间隔一定距离，或者在垂直方向上间隔一定距离，也可以根据放置条件、美观、隐蔽性等因素，将两个摄像头放置在便于图像采集的其他位置。第一摄像头5A与第二摄像头5B可以分别在不同波段下采集人脸图像信息，并将采集到的图像信息传输到处理模块6进行图像处理，能够增强人脸识别装置对光线、姿态和表情的适应能力。
在图1和图2所示的人脸识别装置中，为有效降低太阳光干扰对人脸识别的影响，优选地，将太阳光光谱辐照度及光谱光子辐照度较低的波段的红外光作为调制光源。根据标准太阳光光谱辐照度分布表，825nm左右的太阳光光谱辐照度为785.0(W*m-2*μm-1)，光谱光子辐照度为3.255E+017(cm-2*s-1*μm-1)；900nm左右太阳光光谱辐照度为745 （W*m-2*μm-1)，光谱光子辐照度为3.410E+017(cm-2*s-1*μm-1)。以上两个波长相对于其他波长的太阳光光谱辐照度及光谱光子辐照度较低，因而，可选用中心波长为825nm或900nm的红外光作为调制光源。
优选地，调制光源1可以为调制激光器。调制激光器具有单色性好、亮度高、方向性及相干性强等优点，相比普通发光二极管具有更好的抗光干扰能力。
优选地，摄像头5、第一摄像头5A、第二摄像头5B为CCD红外摄像头、或CMOS红外摄像头。
优选地，滤光装置可以为滤光膜或滤光片，如：带通滤光膜或截止滤光膜，可以包含与调制光源1的中心波长，如840nm、880nm对应的两个通带或更多个通带，通带带宽可以达到8nm。
优选地，在调制光源1前端可以设置光线调节装置2，如图1和图2所示，用于将所述调制光源1发出的光线变为均匀光线。例如：光线调节装置2可以为毛玻璃，将调制光源1发射的光线进行散射，从而形成均匀光线照射在人脸3上。
基于上述人脸识别装置，本发明还提供了一种人脸识别方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤301：在人脸信息的录入阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储；
发明元hu本步骤中，在人脸信息录入阶段的一个图像采集周期内，处理单元控制调制光源发出不同波段的光线，并由摄像头分别在不同波段下采集人脸图像信息，处理单元对采集到的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。
步骤302：在人脸识别阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集到的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。
本步骤中，在人脸识别阶段的一个图像采集周期内，所述对摄像头在采集到的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：将摄像头在不同波段下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头在不同波段下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
本发明通过在不同波段光线下采集人脸图像信息，并进行图像融合，能够增强人脸识别装置对光线、人脸姿态和表情的适应能力，降低光干扰对人脸识别的影响。
在上述实施方式中，为便于理解，仅说明了本发明的一些例子。这些实施方式不是对本发明的限制，通过适当修改这些实施方式，本发明的原理和思想也可以用等同或类似的实施方式加以实施。

Claims (12)

1.一种人脸识别装置，其特征在于，包括：
调制光源，用于选择发射不同波段的光线；
至少一个摄像头，用于在所述调制光源发射的不同波段的光线下，分别采集人脸图像信息；以及，
处理单元，用于对所述摄像头采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。
2.根据权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，还包括滤光装置，置于所述摄像头前端，用于滤除调制光源所发出的光线所在波段之外的光线，将人脸反射出的调制光源所发出的光线被所述摄像头采集。
3.根据权利要求1或2所述的人脸识别装置，其特征在于，所述处理单元，还用于在一个图像采集周期内，控制所述调制光源按时序发射不同波段的光线。
4.根据权利要求3所述的人脸识别装置，其特征在于，所述处理单元，还用于在人脸信息的录入阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。
5.根据权利要求4所述的人脸识别装置，其特征在于，所述处理单元对摄像头采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：所述处理单元将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，并将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
6.根据权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，所述调制光源为调制激光器。
7.根据权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，所述摄像头为CCD红外摄像头或CMOS红外摄像头。
8.根据权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，所述调制光源前端设置光线调节装置，将所述调制光源发出的不同波段的光线变为均匀光线。
9.一种人脸识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
在调制光源发射的不同波段的光线下，摄像头分别采集人脸图像信息；
对采集的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果。
10.根据权利要求9所述的人脸识别方法，其特征在于，该方法还包括：在人脸信息的录入阶段，对摄像头在不同波段的光线下采集的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像作为基准图像并存储。
11.根据权利要求10所述的人脸识别方法，其特征在于，所述对采集到的人脸图像信息进行图像处理，并得到人脸识别结果，包括：将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息进行图像融合，将得到的融合图像与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果；和/或，将摄像头在不同波段光线下现场采集到的人脸图像信息分别与预先存储的所有基准图像进行比对，将比对结果最接近的一幅基准图像作为人脸识别结果。
12.根据权利要求9至11任一项所述的人脸识别方法，其特征在于，所述调制光源为太阳光光谱辐照度及光谱光子辐照度较低的波段的红外光。
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