CN109451233B - 一种采集高清晰度面部图像的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采集高清晰度面部图像的装置，在第一智能相机内部设置人脸光学单元和虹膜光学单元，能够采集到高清晰度的面部图像与虹膜图像，提升了生物特征识别的易用性和准确度；并且第一智能相机设置算法模块，加强了前端的处理能力，降低了数据传输的带宽要求；***架构灵活，可以根据需要增加光学单元和智能相机单元。

Description

一种采集高清晰度面部图像的装置

技术领域

本发明涉及生物特征采集识别领域，具体的涉及一种采集高清晰度面部图像的装置。

背景技术

近年来，各种生物识别技术已经在安防、银行等领域得到广泛应用，尤其是人脸识别、虹膜识别两种技术的市场份额已经稳步提升，大有追赶指纹识别技术的趋势。然而人脸识别技术由于识别精度的原因，无法用于大规模的数据库；虹膜识别技术受制于用户易用性方面的问题，主要是用户的交互体验差，无法得到大规模的应用。

结合人脸识别和虹膜识别两种面部特征，达到易用性与安全性的完美结合，对推广非接触式生物特征识别技术有深远的影响。

通用的人脸图像采集使用的光学模块视场较大，采集范围也比较大，但是图像分辨率较低，识别精度比较低。

通用的虹膜图像采集使用的光学模块视场角较小，采集范围小，图像的放大率较大，能够拍摄到眼睛区域的细致纹理信息，识别精度比较高。

识别算法一般都是利用视频流进行图像质量判断，如果采集的图像是高清的图像，那么对信息传输的带宽要求比较高，对后端的计算资源要求也比较严格。

发明内容

针对以上出现的问题，本发明提供一种采集高清晰度面部图像的装置，可以同时采集高清晰度的人脸图像和虹膜图像，为后端的识别算法提供基础数据。

本发明的技术方案：

一种采集高清晰度面部图像的装置，包括第一智能相机，照明单元，距离传感器，云台，所述第一智能相机包括人脸光学单元，第一虹膜光学单元，算法模块，和控制模块，其特征在于，

所述距离传感器用于测量用户到第一智能相机的物距；

所述第一虹膜光学单元根据物距进行自动对焦；

所述第一智能相机、照明单元固定于所述云台上；

所述云台包括至少两个电机，支持水平方向旋转和垂直方向旋转，用于调节第一智能相机以及照明单元的角度；

所述人脸光学单元，第一虹膜光学单元分别与第一智能相机通过MIPI接口连接；

所述算法模块对采集的面部图像进行人脸检测，根据人脸检测结果调节云台旋转角度，使人脸位于图像中心；

所述算法模块对采集的面部图像进行图像质量判断，将符合质量要求的面部图像传输到后端进行处理；

所述第一智能相机设置控制模块，对装置包含的其他外设装置进行逻辑控制，所述外设装置为可选装置，根据实际需求添加，当所述第一智能相机不能满足识别距离、识别角度需求时，添加外设装置。

优选的，所述人脸光学单元包括不低于2M分辨率的传感器，FOV不小于65°的光学镜头，所述人脸光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@0.5lp/mm。

优选的，所述第一虹膜光学单元包括不低于8M分辨率的传感器和镜头，所述第一虹膜光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@3lp/mm，像素的空间分辨率大于16pixel/mm。

优选的，所述第一虹膜光学单元可采用定焦结构或自动对焦马达。

优选的，所述照明单元包括一个或多个发光元器件，所述发光元器件混合多种光谱，根据距离信息进行光强和角度的调整。

优选的，所述发光元器件设置为LED或VCSEL激光照明模块。

优选的，所述距离传感器设置为TOF激光测距传感器、3D结构光测距传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器或者激光雷达距离传感器。

优选的，所述外设装置包括第二智能相机，所述第二智能相机包括第二虹膜光学单元，由所述第一智能相机的控制模块控制，与第一智能相机协调工作，根据物距进行自动对焦。

优选的，所述第二智能相机固定于所述云台上，与第二虹膜光学单元通过MIPI接口连接。

优选的，所述第二虹膜光学单元包括不低于8M分辨率的传感器，和镜头，所述第二虹膜光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@3lp/mm，像素的空间分辨率大于16pixel/mm。

优选的，所述第二虹膜光学单元采用定焦结构或自动对焦马达。

优选的，所述外设装置还可以根据实际应用场景需求配置更多的智能相机。

优选的，一种采集高清晰度面部图像的方法，其特征在于，

1)使用人脸光学单元采集面部图像，算法模块通过人脸检测算法检测出人脸的位置与大小，根据人脸位置调节云台角度，将人脸调整到整个图像的中心位置；

2)根据人脸大小、或者距离传感器测量的物距选择触发第一虹膜光学单元或者第二虹膜光学单元，并调节焦距，同时控制照明单元光强；

3)算法模块通过质量判断算法对虹膜图像进行质量判断，选择符合质量要求的虹膜图像，将与其对应的面部图像传输到后端进行图像处理。

本发明的有益效果：本发明一种采集高清晰度面部图像的装置，通过人脸光学单元捕捉人脸图像，同时加强了第一智能相机的处理能力，能够采集高清晰度的面部图像，满足生物识别的易用性和准确度；只传输高清晰度的面部图像，有效降低了数据传输的带宽要求；本装置架构比较灵活，安装和携带方便，可以根据需要增加光学单元和智能相机单元。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本发明采集高清晰度面部图像的装置的示意图；

图2示意性示出本发明利用采集高清晰度面部图像装置采集高清晰面部图像的流程图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1所示为本发明采集高清晰度面部图像的装置的示意图，如图1所示，本实施例采集高清晰度面部图像的装置包括第一智能相机101，距离传感器103，云台104，照明单元105，人脸光学单元106，第一虹膜光学单元107，算法模块(图中未显示)，和控制模块(图中未显示)；

本实施例还包括第二智能相机102，所述第二智能相机102为可选装置，当时所述第一智能相机无法满足识别距离扩大、识别角度扩宽的需求时，添加第二智能相机102，第二智能相机102相应的匹配第二虹膜光学单元108，其中第二智能相机102作为装置的从属智能相机，按照一定的逻辑与第一智能相机协调工作，用于需要扩展虹膜采集的范围。

所述距离传感器103用于测量用户到第一智能相机的物距，可以是TOF激光测距传感器、3D结构光测距传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器或者激光雷达距离传感器。

所述第一虹膜光学单元107、第二虹膜光学单元108根据物距进行自动对焦。

所述第一智能相机101、第二智能相机102以及照明单元105固定在云台104上，所述云台104包括至少两个电机，支持水平方向旋转和垂直方向旋转，用于调节第一智能相机101、第二智能相机102以及照明单元105的角度。

所述照明单元105包括一个或多个发光元器件，发光元器件混合多种光谱，能够根据距离传感器103向第一智能相机101提供的距离信息进行光强调整。

所述发光元器件LED，VCSEL激光照明模块。

在人脸光学单元106捕捉人脸，第一智能相机101根据捕捉的人脸采集用户面部图像时，本实施例的装置通过调整云台104，使得人脸最终处于整个图像中心。

所述人脸光学单元106，第一虹膜光学单元107分别与第一智能相机101通过MIPI接口连接，所述第二虹膜光学单元108分别与第二智能相机102通过MIPI接口连接。

所述人脸光学单元106包括不低于2M分辨率的传感器，FOV不小于65°的光学镜头，所述人脸光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@0.5lp/mm。

所述第一虹膜光学单元107、第二虹膜光学单元108包括不低于8M分辨率的传感器，和镜头，所述第一虹膜光学单元107、第二虹膜光学单元108在采集范围内的MTF值不低于50％@3lp/mm，像素的空间分辨率大于16pixel/mm。

所述第一虹膜光学单元107、第二虹膜光学单元108可以采用定焦结构或自动对焦马达。

所述第一智能相机101作为主智能相机，内部设置算法模块，具备图像处理能力，能够对采集到的虹膜图像进行质量判断，设置阈值，当第一智能相机检测到采集的图像质量达到预先设置的阈值，则将与之对应的面部图像传输到后台进行虹膜注册、虹膜识别；否则自动丢弃此次采集的虹膜与人脸图像，继续采集。

所述第一智能相机101包括控制模块，能够对第二智能相机102进行逻辑控制。

图2示意性示出本发明采用所述装置采集高清晰面部图像的流程图，如图2所示，具体包括以下步骤：

S1：启动采集过程；

S2：第一智能相机的人脸光学单元采集面部图像；

S3：判断人脸是否在目标区域；若是，进行步骤S5，若否，进行步骤S4；

S4：调整云台位置；

第一智能相机从图像中检测出人脸的位置与大小，根据人脸位置控制云台，将人脸调整到整个图像的中心位置附近；

S5：读取距离信息；

距离传感器向第一智能相机提供用户到第一智能相机的物距；

S6：选择虹膜光学单元、调节焦距；

根据用户人脸大小、或者距离传感器测量的物距来确定使用第一虹膜光学单元或者第二虹膜光学单元，调节焦距，使第一智能相机对准人脸的眉心区域，持续跟踪；同时控制照明单元的光强，保证在不同的距离下都获得比较类似的照明条件；

S7：读取虹膜图像；

S8：判断虹膜图像是否满足质量要求，若是，进行步骤S9，若否，返回步骤S5，重新读取距离信息；

第一智能相机设置算法模块，对采集到的图像进行质量判断，设置阈值，判断是否符合质量要求；

S9：推送高清晰度面部图像；

第一智能相机持续进行自动对焦和图像质量判断，提取清晰的图像(人脸和眼纹)推送给后端图像处理平台；

S10：采集过程结束。

本发明一种采集高清晰度面部图像的装置，在采集设备前端除了进行数据采集之外，通过主智能相机通过质量判断的图像传输到后台处理，从而减轻传输带宽压力；本发明在能够采集高清晰度的面部图像，同时满足生物识别的易用性和准确度。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种采集高清晰度面部图像的装置，包括第一智能相机，照明单元，距离传感器，云台，所述第一智能相机包括人脸光学单元，第一虹膜光学单元，算法模块，和控制模块，其特征在于，

所述距离传感器用于测量用户到第一智能相机的物距；

所述第一虹膜光学单元根据物距进行自动对焦；

所述第一智能相机、照明单元固定于所述云台上；

所述云台包括至少两个电机，支持水平方向旋转和垂直方向旋转，用于调节第一智能相机以及照明单元的角度；

所述人脸光学单元，第一虹膜光学单元分别与第一智能相机通过MIPI接口连接，所述人脸光学单元包括不低于2M分辨率的传感器，FOV不小于65°的光学镜头，所述人脸光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@0.5lp/mm；

所述第一智能相机设置控制模块，对装置包含的其他外设装置进行逻辑控制，所述外设装置包括第二智能相机，所述第二智能相机包括第二虹膜光学单元，由所述第一智能相机的控制模块控制，与第一智能相机协调工作，根据物距进行自动对焦；

所述照明单元包括一个或多个发光元器件，所述发光元器件混合多种光谱，根据距离信息进行光强和角度的调整；

所述算法模块对采集的面部图像进行人脸检测，根据人脸检测结果调节云台旋转角度，使人脸位于图像中心；根据用户人脸大小、或者距离传感器测量的物距来确定使用第一虹膜光学单元，调节焦距，使第一智能相机对准人脸的眉心区域，持续跟踪，同时控制照明单元的光强，保证在不同的距离下都获得比较类似的照明条件；

所述算法模块对采集的虹膜图像进行图像质量判断，设置阈值，当第一智能相机检测到采集的图像质量达到预先设置的阈值，则将与之对应的面部图像传输到后台进行注册与识别；否则自动丢弃此次采集的虹膜与面部图像，继续采集。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一虹膜光学单元包括不低于8M分辨率的传感器和镜头，所述第一虹膜光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@3lp/mm，像素的空间分辨率大于16pixel/mm。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一虹膜光学单元可采用定焦结构或自动对焦马达。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光元器件设置为LED或VCSEL激光照明模块。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述距离传感器设置为TOF激光测距传感器、3D结构光测距传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器或者激光雷达距离传感器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二智能相机固定于所述云台上，与第二虹膜光学单元通过MIPI接口连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二虹膜光学单元包括不低于8M分辨率的传感器和镜头，所述第二虹膜光学单元在采集范围内的MTF值不低于50％@3lp/mm，像素的空间分辨率大于16pixel/mm。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二虹膜光学单元采用定焦结构或自动对焦马达。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的装置采集高清晰度面部图像的方法，其特征在于，

1)使用人脸光学单元采集面部图像，算法模块通过人脸检测算法检测出人脸的位置与大小，根据人脸位置调节云台角度，将人脸调整到整个图像的中心位置；

2)根据人脸大小、或者距离传感器测量的物距选择触发第一虹膜光学单元，并调节焦距，同时控制照明单元光强；

3)算法模块通过质量判断算法对虹膜图像进行质量判断，选择符合质量要求的虹膜图像，将与其对应的面部图像传输到后台进行图像处理。

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