CN106599668B - 一种目标身份识别*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种目标身份识别***，至少包括语音测量光学***和识别***；语音测量光学***包括光学前端和处理电路；光学前端用于向目标发出探测光，并接收由目标振动表面反射回的返回光，并将返回光与本征光汇合，目标表面的振动由目标语音产生，探测光为本征光的差频相干光；处理电路用于将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，并对电信号进行解调，还原出语音信号；识别***用于根据语音信号对目标进行身份识别。本发明目标身份识别***，利用探测光探测由目标语音产生的振动来识别语音，进一步根据获得的语音对目标进行身份识别。与现有基于图像的人体特征识别方法相比，本***能够实现更为有效的目标身份识别。
Description
技术领域
本发明涉及光学探测技术领域，特别是涉及一种目标身份识别***。
背景技术
随着信息技术的发展，远距离目标身份识别在各个领域应用越来越广泛，尤其在安防监控、反恐侦查、军事作战等领域，其作用和效能日益彰显。
现有技术中，远距离目标身份识别主要是基于图像(X射线、可见光、近红外及太赫兹等)的人体特征识别，其中应用较为广泛的是人脸识别技术，相应的人脸识别***也较为成熟。
但是，目前人脸识别***尚不能达到如自然人所能达到的只感知水平，比如遇到目标不配合，例如故意佩戴帽子、眼镜、口罩等遮挡物，或者遇到光照条件差、周围环境复杂、有遮挡物等情况，都会影响识别效率，会造成目标身份验证延迟或者错误。因此，提供一种更为有效的远距离目标身份识别方法，是当前的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种目标身份识别***，基于人发出的语音会引发振动，利用光学干涉方法探测振动来识别语音，进一步根据语音进行目标身份识别。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种目标身份识别***，至少包括语音测量光学***和识别***；
所述语音测量光学***包括光学前端和处理电路；
所述光学前端用于向目标发出探测光，并接收由目标振动表面反射回的返回光，并将返回光与本征光汇合，所述目标表面的振动由目标语音产生，所述探测光为所述本征光的差频相干光；
所述处理电路用于将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，并对电信号进行解调，还原出语音信号；
所述识别***用于根据所述语音信号对目标进行身份识别。
可选地，所述光学前端包括激光器、分束器、环路器、光发射接收装置、调制器和光耦合器，各器件之间通过光纤连接；
所述分束器用于将所述激光器产生的光分束；
分成的一束光作为探测光，经所述环路器输入到所述光发射接收装置；
分成的另一束光输入所述调制器，所述调制器将输入光进行频移处理，输出光作为本征光，输入到所述光耦合器；
所述光发射接收装置用于将探测光发射出，并接收返回光，返回光经过所述环路器输入到所述光耦合器。
可选地，所述分束器分成的两束光中，作为探测光的一束光与作为本征光的一束光的能量比值大于1。
可选地，所述调制器为声光调制器。
可选地，所述处理电路包括光耦探测器、放大器、模数转换模块和处理器；
所述光耦探测器用于响应由返回光与本征光汇合形成的混频信号，转换为模拟电信号；
所述放大器，用于对模拟电信号进行放大；
所述模数转换模块，用于将模拟电信号转换为数字信号；
所述处理器，用于对数字信号进行解调并进行算法处理，还原出语音信号。
可选地，所述识别***根据所述语音信号，采用隐马尔可夫模型对目标进行身份识别。
可选地，还包括摄像***，用于拍摄目标图像；
所述识别***还用于根据目标图像对目标进行身份识别。
可选地，所述摄像***包括：
长焦距镜头，用于调整摄像***的焦距；
图像传感器，用于形成目标图像。
可选地，所述摄像***安装在二维转台上，通过所述二维转台控制所述摄像***旋转。
可选地，所述语音测量光学***安装在所述二维转台上，所述语音测量光学***的光轴与所述摄像***的光轴重合。
由上述技术方案可知，本发明所提供的目标身份识别***，包括语音测量光学***和识别***。其中，语音测量光学***包括光学前端和处理电路，通过光学前端向目标发出探测光，探测光照射到由目标语音产生的振动表面，发生反射，光学前端接收返回光并将返回光与探测光汇合；处理电路用于将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，并对电信号进行解调，还原出语音信号；进而识别***根据还原出的语音信号对目标进行身份识别。
本发明目标身份识别***，利用探测光探测由目标语音产生的振动来识别语音，进一步根据获得的语音对目标进行身份识别。与现有基于图像的人体特征识别方法相比，本***能够实现更为有效的目标身份识别。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种目标身份识别***的示意图；
图2为本发明实施例提供的语音测量光学***的示意图；
图3为本发明实施例提供的摄像***的安装示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供一种目标身份识别***，至少包括语音测量光学***1和识别***2；
所述语音测量光学***1包括光学前端10和处理电路11；
所述光学前端10用于向目标发出探测光，并接收由目标振动表面反射回的返回光，并将返回光与本征光汇合，所述目标表面的振动由目标语音产生，所述探测光为所述本征光的差频相干光；
所述处理电路11用于将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，并对电信号进行解调，还原出语音信号；
所述识别***2用于根据所述语音信号对目标进行身份识别。
目标发出的语音会引发目标表面微小振动，例如喉咙振动等。本***中，语音测量光学***利用光学干涉探测方式探测由目标语音产生的表面振动进而来获取语音信号。光学前端10向目标发出探测光，照射到目标振动表面，在目标振动表面发生反射；光学前端10接收返回光，返回光加载了目标表面的振动信息，返回光与本征光汇合，汇合形成的混频信号会涵盖目标表面的振动信息。
处理电路11将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，对电信号进行解调，从中获得振动信息并还原出语音信号。进一步，识别***可根据获得的语音信号对目标进行身份识别。
可以看出，本实施例目标身份识别***，利用探测光探测由目标语音产生的振动来识别语音，进一步根据获得的语音对目标进行身份识别。与现有基于图像的人体特征识别方法相比，本***能够实现更为有效的目标身份识别。
需要说明的是，本发明目标身份识别***中，语音测量光学***优选采用红外光，例如近红外光，与可见光相比近红外光具有隐蔽性，不易于被发现，并且传播距离远，能够满足远距离探测要求。
下面结合具体实施方式对本实施例目标身份识别***作进一步说明。
本实施例目标身份识别***，包括语音测量光学***1和识别***2，其中，语音测量光学***1包括光学前端10和处理电路11。
可选的，请参考图2，所述光学前端10可按如下方式设置，包括激光器101、分束器102、环路器103、光发射接收装置104、调制器105和光耦合器106，各器件之间通过光纤100连接；
所述分束器102用于将所述激光器101产生的光分束；
分成的一束光作为探测光，经所述环路器103输入到所述光发射接收装置104；
分成的另一束光输入所述调制器105，所述调制器105将输入光进行频移处理，输出光作为本征光，输入到所述光耦合器106；
所述光发射接收装置104用于将探测光发射出，并接收返回光，返回光经过所述环路器103输入到所述光耦合器106。
分束器102将激光器101的输出光分成两束，一束光作为探测光，经环路器输入到光发射接收装置104，由光发射接收装置104发射出，照射到目标。在环路器103与光发射接收装置104之间设置有准直器107，用于对光进行准直。另一束光输入调制器105，经过频率移动处理，调制后的输出光作为本征光输入到光耦合器106。
由目标振动表面返回的光由光发射接收装置106接收，经过准直器107、环路器103输入到光耦合器106，在光耦合器106内与本征光汇合。
优选的，由分束器102分成的两束光中，作为探测光的一束光与作为本征光的一束光的能量比值大于1，这样使探测光能量较高，传输距离较远，并且返回光信号较强。示例性的，作为探测光的一束光与作为本征光的一束光的能量比值可设置为9:1。
所述环路器103用于对输出到光发射接收装置104的光，与返回光输入到光耦合器106的光路隔离。
所述调制器105可采用声光调制器，对光进行调制，产生频移。在一种具体应用中可调制产生80MHz频移。
本实施例中语音测量光学***若采用近红外光，则所述激光器101采用近红外激光器。在一种具体应用中近红外激光器的输出功率为20毫瓦。
本光学***中各器件之间通过光纤100连接，光在光纤中传输能量损失少。
本实施例中，处理电路11可按如下方式设置，请参考图2，包括光耦探测器110、放大器111、模数转换模块112和处理器113；
所述光耦探测器110用于响应由返回光与本征光汇合形成的混频信号，转换为模拟电信号；
所述放大器111，用于对模拟电信号进行放大；
所述模数转换模块112，用于将模拟电信号转换为数字信号；
所述处理器113，用于对数字信号进行解调并进行算法处理，还原出语音信号。
返回光与本征光在光耦探测器106中汇合形成混频信号，光耦探测器110响应混频信号中的差频部分，转换为模拟电信号，在模拟电信号中携带目标表面的振动信息；模拟电信号经过放大器111放大处理，然后经模数转换器112模数转换后，产生的数字信号输入到处理器，经处理器113解调及算法运算处理，还原出语音信号，本实施例具体可采用反正切解调算法解调出语音信号。
本实施例中，处理器113可采用数字信号处理芯片(DSP)和可编程逻辑门阵列(FPGA)实现。
可选的，所述识别***2根据还原出的语音信号，可采用隐马尔可夫模型，根据目标的语音特征，对目标进行身份识别。
所述识别***可具体包括上位机、数字滤波器和语音增强器。还原出的语音信号经过数字滤波器、语音增强器增强处理后，给予语音特征对目标进行身份识别。
在本发明目标身份识别***另一种实施例中，在上述实施例内容的基础上，还包括摄像***3，用于拍摄目标图像。
所述识别***2还用于根据目标图像对目标进行身份识别。
摄像***3可以是采集可见光图像，或者通过摄像***3采集目标的红外图像，若在语音测量光学***1中采用近红外光，则相匹配的摄像***3采用近红外摄像***，拍摄目标的近红外图像。
具体的，所述摄像***3包括：
长焦距镜头30，用于调整摄像***的焦距；
图像传感器31，用于形成目标图像。
摄像***3拍摄获得的目标图像传送到识别***2，在识别***2中通过图像增强器对图像进行增强处理，根据图像中目标特征对目标进行身份识别，
优选的，请参考图3，所述摄像***3安装在二维转台4上，通过所述二维转台4控制所述摄像***3旋转，能调整拍摄方向，实现对大范围内的目标进行搜索定位。
所述语音测量光学***1也设置在二维转台上，并保持语音测量光学***1的光轴与摄像***3的光轴重合，在进行探测时通过二维转台同步控制光学前端与摄像***转动方向。
综上所述，本实施例目标身份识别***，采用探测光，利用光学干涉方法探测振动来识别语音，并结合采集目标图像，结合语音及目标特征实现对目标的身份识别，实现了远距离、非接触式地目标身份识别。
以上对本发明所提供的一种目标身份识别***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种目标身份识别***，其特征在于，至少包括语音测量光学***和识别***；
所述语音测量光学***包括光学前端和处理电路；
所述光学前端用于向目标发出探测光，并接收由目标振动表面反射回的返回光，并将返回光与本征光汇合，所述目标振动表面的振动由目标语音产生，所述探测光为所述本征光的差频相干光；
所述处理电路用于将返回光与本征光汇合形成的混频信号转换为电信号，并对电信号进行解调，还原出语音信号；
所述识别***用于根据所述语音信号对目标进行身份识别；
所述处理电路包括光耦探测器、放大器、模数转换模块和处理器；
所述光耦探测器用于响应由返回光与本征光汇合形成的混频信号，转换为模拟电信号；
所述放大器，用于对模拟电信号进行放大；
所述模数转换模块，用于将模拟电信号转换为数字信号；
所述处理器，用于对数字信号进行解调并进行算法处理，还原出语音信号。
2.根据权利要求1所述的目标身份识别***，其特征在于，所述光学前端包括激光器、分束器、环路器、光发射接收装置、调制器和光耦合器，各器件之间通过光纤连接；
所述分束器用于将所述激光器产生的光分束；
分成的一束光作为探测光，经所述环路器输入到所述光发射接收装置；
分成的另一束光输入所述调制器，所述调制器将输入光进行频移处理，输出光作为本征光，输入到所述光耦合器；
所述光发射接收装置用于将探测光发射出，并接收返回光，返回光经过所述环路器输入到所述光耦合器。
3.根据权利要求2所述的目标身份识别***，其特征在于，所述分束器分成的两束光中，作为探测光的一束光与作为本征光的一束光的能量比值大于1。
4.根据权利要求2所述的目标身份识别***，其特征在于，所述调制器为声光调制器。
5.根据权利要求1所述的目标身份识别***，其特征在于，所述识别***根据所述语音信号，采用隐马尔可夫模型对目标进行身份识别。
6.根据权利要求1-5任一项所述的目标身份识别***，其特征在于，还包括摄像***，用于拍摄目标图像；
所述识别***还用于根据目标图像对目标进行身份识别。
7.根据权利要求6所述的目标身份识别***，其特征在于，所述摄像***包括：
长焦距镜头，用于调整摄像***的焦距；
图像传感器，用于形成目标图像。
8.根据权利要求6所述的目标身份识别***，其特征在于，所述摄像***安装在二维转台上，通过所述二维转台控制所述摄像***旋转。
9.根据权利要求8所述的目标身份识别***，其特征在于，所述语音测量光学***安装在所述二维转台上，所述语音测量光学***的光轴与所述摄像***的光轴重合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191108 Termination date: 20211229 |
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