CN103973952A - 四维人体识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四维人体识别装置，包括摄像头，所述摄像头包括：图像传感器芯片；设置于所述图像传感器芯片的光线入射侧外部的光路上的透镜组；以及设置于所述摄像头透明组和图像传感器芯片之间的光路上的红外截止滤镜。本发明通过在透镜组和图像传感器芯片之间设置红外截止滤镜，可以通过选择恰当的红外截止滤镜，从而可以在传统的3D图像中增加检测到一个人体温度参数，从而实现了对人体的四维（4D）检测，进而可以进行四维识别，相比于传统的3D识别，其识别精度及效果更好。

Description

四维人体识别装置

技术领域

本发明涉及人体识别技术领域，尤其是指一种四维人体识别装置。

背景技术

当前，现有的人体识别装置已经开始采用三维立体成像技术进行识别，现有的人体识别装置用于提取人体特征的摄像头主要包括图像传感器芯片以及设于图像传感器芯片的光线入射侧的透镜组等组件，所摄取的三维人体图像供后端的组件或***进行三维人体识别。然而，这种现有的人体识别装置不会对环境中的红外光进行处理，全波段的光谱线均能通过透镜组到达后端的感应芯片上。然而，这种现有装置没有用于处理红外光的组件，其摄像头在白天虽然可以形成彩色图像，但会有颜色失真，而晚上则只能形成黑白的灰度图；尤其是该装置不能对人体和物体进行温度检测，并不能很好地将人体与周边物体及环境进行区分，导致识别效果大打折扣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种四维人体识别装置，以提升人体识别效果。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种四维人体识别装置，包括摄像头，所述摄像头包括：

图像传感器芯片；

设置于所述图像传感器芯片的光线入射侧外部的光路上的透镜组；以及

设置于所述摄像头透明组和图像传感器芯片之间的光路上的红外截止滤镜。

进一步地，所述图像传感器芯片为能感知到波长为6~14μm的中远红外谱线的图像传感器芯片。

进一步地，所述图像传感器芯片为CMOS芯片或者CCD芯片。

进一步地，所述摄像头在所述透镜组的四周还设有多颗用于补光的红外LED灯。

进一步地，所述红外截止滤镜的截止波长位于所述红外LED灯的波长区段之外。

进一步地，所述摄像头为850nm或920nm规格的红外摄像头，所述红外截止滤镜的长波截止处在1100~1200nm以下。

进一步地，所述红外截止滤镜是一种能将可见光滤掉的红外截止滤镜。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：通过在透镜组和图像传感器芯片之间设置红外截止滤镜，可以通过选择恰当的红外截止滤镜，从而可以在传统的3D图像中增加检测到一个人体温度参数，从而实现了对人体的四维（4D）检测，进而可以进行四维识别，相比于传统的3D识别，其识别精度及效果更好，尤其还能很好地区分出活的人体和诸如人体模型等物体，识别效果更好。

附图说明

图1是本发明四维人体识别装置的实施例一的结构示意图。

图2是本发明四维人体识别装置的实施例一的通过ICF滤镜后到达图像传感器芯片上的光线的光谱特点图。

图3是本发明四维人体识别装置的实施例二的结构示意图。

图4是本发明四维人体识别装置的实施例二的通过ICF滤镜后到达图像传感器芯片上的光线的光谱特点图。

图5是本发明四维人体识别装置的实施例三的通过ICF滤镜后到达图像传感器芯片上的光线的光谱特点图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种四维人体识别装置，其包括摄像头，所述摄像头包括图像传感器芯片1、设置于所述图像传感器芯片1的光线入射侧的光路上的透镜组2以及设置于所述图像传感器芯片1和透镜组2之间的光路上的红外截止滤镜（ICF滤镜）3。所述图像传感器芯片1可以是CCD芯片或者CMOS芯片。

由于人体的体温一般在36~37.5摄氏度，根据黑体辐射规律，进行红外辐射的中心波长范围为9.62~9.67μm；而从冬天到夏天室温的变化范围约为0~40摄氏度，其红外辐射的中心波长范围为9.54~10.94μm，按照谱线展宽为7~8μm来计算，要求后端的图像传感器芯片必须能够感应到约为6~14μm的中远波段的红外谱线。而相对于环境红外辐射（特别是白天太阳光中的红外成分）来说，人体辐射的红外线的能量密度相对较低，因此要求采用一种ICF滤镜能将小于6μm的红外及可见光成分过滤掉，而大于14微米的波段能量低则相对影响较低，需要求此材料的禁带宽度小于0.25eV（这种材料一般为化合物，在红外成像上此类材料用得比较多），方能有效地实现后端红外感应元件能接受到人体或环境发出的红外光并减少其他光的影响。通过ICF滤镜3后到达图像传感器芯片1上的光线的光谱特点图如图2所示。

通过增加上述ICF滤镜3，能够识别人体和环境自身发出的红外光线；而且能够区分开人体与环境物体之间的温度差异。

通过在传统的3D图像中增加一个温度参数，从而实现了对人体的四维（4D）检测，进而可以进行四维识别，相比于传统的3D识别，其识别精度及效果更好。

实施例二

实施例一的识别效果非常好，但是，由于实施例一所采用的ICF滤镜的成本相对高昂，尤其是其中的ICF滤镜的膜材料和图像传感器芯片1往往需要特殊定制或从国外购买，使得其应用受到很大的限制。对此，本发明还提供了成本相对低廉的本实施例二。

本实施例是在普通的3D摄像头的基础上改进而得的，如图3所示，通过在3D摄像头的两边添加了多颗红外LED灯4进行补光，从而实现在全黑暗环境下对物体的拍摄。与上述实施例1相同的是，透镜组2与图像传感器芯片1之间同样设有一块红外截止滤镜（ICF滤镜）3，以保证白天环境下红外光对成像质量的影响。

本实施例中采用的所述ICF滤镜3的截止波长需要绕过红外LED灯4的光谱线，或者根据环境光强进行ICF滤镜3的开启和关闭来绕开红外LED灯4的红外波段的接收，一般选用850nm、920nm等规格的红外摄像头，而ICF滤镜3的长波截止处在1100~1200nm以下。本实施例中，通过ICF滤镜3后到达图像传感器芯片1上的光线的光谱特点图如图4所示，图中的A处箭头所指向的代表红外LED灯的波长。

本实施例的四维人体识别装置能够实现白天彩色拍摄，黑夜拍摄得到的图像主要是黑白的灰度图；但是，由于采用的摄像头、ICF滤镜均是市面上常用的成熟组件产品，采购成本低廉，而且，整体实施效果仍可达到预定技术要求，从而，本实施例的方案更易实现。

在进行人体识别时，需分别采集白天和全黑红外补光下的两套样本，最后训练出两套分类器文件。

实施例三

本实施例三与上述实施例二在组件构成上是一致，但是在ICF滤镜3的选用方面做了一些改变，本实施例三通过选用一种能将可见光滤掉的ICF滤镜3，从而，无论是白天还是黑夜，摄像头***都只能成一种黑白的灰度图像。

本实施例三中，ICF滤镜3的截止波长需要绕过红外LED灯4发出的红外波段的波长，或者根据环境光强进行ICF滤镜3的开启和关闭来绕开红外LED灯的红外波段的接收。本实施例中，通过ICF滤镜3后到达图像传感器芯片1上的光线的光谱特点图如图5所示，图中的A处箭头所指向的代表红外LED灯的波长。

本实施例的方案在实施时，不论白天还是晚上都是获得黑白灰度图。

由于需要滤掉可见光，本实施例中采用的ICF滤镜也需要向相应的滤镜厂商提出特殊的技术性能要求来制造，不过，本实施例在后期数据处理方面相对比较简单，只需采集全黑红外补光条件下一套样本，训练一套分类器文件。

在上述各个实施例基础上，目前的人体感知算法在白天的条件下可以得人的位置和数量，但无法得到人体的状态。为了保证后期数据处理的效果，针对不同的摄像头，通常需要采集对应的样本库。通过使用对应的摄像头进行样本采集、样本裁剪、分类器训练以及测试等工作后，得出评估结果，最后才能得出算法在全黑红外补光条件下的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (7)

1. 一种四维人体识别装置，包括摄像头，其特征在于，所述摄像头包括：

图像传感器芯片；

设置于所述图像传感器芯片的光线入射侧外部的光路上的透镜组；以及

设置于所述摄像头透明组和图像传感器芯片之间的光路上的红外截止滤镜。

2. 如权利要求1所述的基于三维点云的三维人脸性别分类装置，其特征在于，所述图像传感器芯片为能感知到波长为6~14μm的中远红外谱线的图像传感器芯片。

3. 如权利要求1或2所述的四维人体识别装置，其特征在于，所述图像传感器芯片为CMOS芯片或者CCD芯片。

4. 如权利要求1所述的四维人体识别装置，其特征在于，所述摄像头在所述透镜组的四周还设有多颗用于补光的红外LED灯。

5. 如权利要求4所述的四维人体识别装置，其特征在于，所述红外截止滤镜的截止波长位于所述红外LED灯的波长区段之外。

6. 如权利要求4所述的四维人体识别装置，其特征在于，所述摄像头为850nm或920nm规格的红外摄像头，所述红外截止滤镜的长波截止处在1100~1200nm以下。

7. 如权利要求4所述的四维人体识别装置，其特征在于，所述红外截止滤镜是一种能将可见光滤掉的红外截止滤镜。