一种室外面部识别方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了室外面部识别系统，属于生物识别技术领域，包括摄像头、补光灯板和面部识别模块；摄像头采用短焦距镜头，用于采集预定区域中的图像；补光灯用于对所述预定区域进行补光，补光灯的发光强度大于预定阈值；面部识别模块用于对图像进行面部识别。本发明专利技术实施例一方面通过提高补光灯的发光强度实现提高图像信噪比，另一方面采用了短焦距镜头的摄像头能够引导用户将面部靠近补光灯，从而提高面部受补光灯影响度进而提高图像信噪比，实现了即使是在室外强光下进行面部识别时，补光灯对面部的影响远远高于太阳光对面部的影响，提高了摄像头采集的图像的信噪比，进而提高了面部识别的准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物识别
，尤其涉及一种室外面部识别方法和系统。
技术介绍
面部识别技术融合计算机图像处理技术与生物统计学原理于一体，使用摄像机获取识别对象的面部视频，利用计算机图像处理技术从面部视频中提取面部特点，形成识别对象的面部特征，之后将面部特征与预先通过生物统计学算法建立的面部特征模板进行比对，根据比对结果得出身份鉴定结果。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有的面部识别技术存在以下问题：首先，如何提高识别精准率是一个世界难题。其中，影响精准率的一个主要因素为光照。早期的解决方法主要是采用可见光主动补光，但是采用该方法的用户在进行面部识别时需要忍受补光灯产生的强光，因此带来较差的用户体验。后来出现了近红外主动补光，摄像头加装近红外滤光片，滤光片可以过滤大多数的人造光源(可见光)，只允许补光灯产生的光通过，同时近红外光对人眼是不可见的，因此无论是用户体验还是性能都得到了明显的提高。但是近红外主动补光的方法只在室内环境适用，因为室内光源的近红外成分小，面部成像的主要光源来源于补光灯。将近红外光源理解为信号，环境光源的近红外成分理解为噪声，室内成像时信噪比很高，环境光源不会干扰面部的成像。而室外强光下使用时由于太阳中含有近红外成分，因此成像的信噪比很低，太阳入射角度不同面部成像会产生很大的变化，使得现有技术中绝大多数经典的面部识别算法(例如PCA、LDA、LPP等)的准确率都会非常低，甚至完全失效。第二，现有的面部识别装置无法准确定位面部的抓拍位置，为获得符合识别要求的面部图像，需要不断调整头部与摄像头之间的位置，延长了面部识别抓拍识别面部的时间，降低了用户的工作效率，极大地影响了用户的良好体验。第三，当面部识别装置未进行面部识别任务时，红外补光灯也一直处于工作状态，这极大的缩短了补光灯使用寿命和补光质量，也增大了面部识别装置的功耗。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种通过调节红外补光灯的光照强度以提高拍摄图像的信噪比，从而提高面部识别计算的准确率的技术方案。为了实现所述目的，提供了一种室外面部识别系统，包括：摄像头、补光灯板和面部识别模块；所述摄像头，采用短焦距镜头，用于采集预定区域中的图像；所述补光灯，用于对所述预定区域进行补光，所述补光灯的发光强度大于预定阈值；所述面部识别模块，用于对所述图像进行面部识别。本专利技术实施例一方面通过提高补光灯的发光强度实现提高图像信噪比，另一方面采用了短焦距镜头的摄像头能够引导用户将面部靠近补光灯，从而提高面部受补光灯影响度进而提高图像信噪比，实现了即使是在室外强光下进行面部识别时，补光灯对面部的影响远远高于太阳光对面部的影响，提高了摄像头采集的图像的信噪比，进而提高了面部识别的准确率。进一步，所述的室外面部识别系统，还包括：运动检测模块、环境光强度获取模块、补光匹配模块，补光灯调节模块。所述摄像头采集预定区域中的图像；所述运动检测模块对所述图像进行检测以确定所述图像中是否包含运动对象，若是，则向所述环境光强度获取模块发送指令；所述环境光强度获取模块在接收到所述指令后根据所述图像的曝光值和增益值来获取环境光强度，并发送给所述补光匹配模块；所述补光匹配模块中预设有所述环境光强度与补光强度的对应关系，所述补光匹配模块在接收到所述环境光强度后，根据所述对应关系获得与所述环境光强度相对应的补光强度，实现对所述预定区域的亮度进行调节，所述补光灯调节模块根据所述补光强度来调节补光灯的发光强度。采用上述进一步的有益效果是：当补光灯的发光强度只要足够大时虽然能够提高采集的图像的信噪比，解决现有的面部识别在室外强光下由于信噪比低而来带的识别精准率不高的问题。然而，当补光灯无论在是否有面部需要识别的情况下以及是否是室外光强的环境下都持续发强光，一方面会造成能源的浪费，另一方面持续发强光产生的高温热量会引起其他部件的损害，因此，能够根据环境光强度对补光灯的发光强度进行调节，能够节约能源并且延长系统的使用寿命。进一步，所述的室外面部识别系统，还包括：曝光增益控制模块，所述曝光增益控制模块获取所述图像的图像参考亮度并基于所述图像参考亮度来调节所述摄像头的所述曝光值和所述增益值。进一步，所述的室外面部识别系统，所述曝光增益控制模块包括：图像参考亮度获取单元，用于获取所述图像的图像参考亮度；判断单元，用于判断所述图像参考亮度是否落入预设的目标区间，若否，则将所述图像参考亮度代入变步长控制算法进行计算，得到曝光调整步长和增益调整步长；若是，则停止对摄像头的曝光值和增益值的调整；曝光增益调整单元，根据所述曝光调整步长调整所述摄像头的所述曝光值，根据所述增益调整步长调整所述摄像头的所述增益值。进一步，所述的室外面部识别系统，所述图像参考亮度获取单元，用于采用下述方式获取所述图像的图像参考亮度：选取当前所述图像中象素亮度值较大的前10％的象素；计算选取的像素的平均亮度值；将所述平均亮度值作为当前图像的图像参考亮度。进一步，所述的室外面部识别系统，所述变步长控制算法为：根据式(1)计算当前图像参考亮度和目标参考亮度的差值；ΔY＝Ycurr-Ytarg (1)；根据式(2)确定曝光调整步长或增益调整步长所对应的值； Δ = V 64 Δ Y ∈ [ 1 , 8 ) V 32 Δ Y ∈ [ 8 , 16 ) V 8 Δ Y ∈ [ 16 , 32 ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室外面部识别系统，其特征在于：包括摄像头和补光灯；所述摄像头，采用短焦距镜头，用于采集预定区域中的图像；所述补光灯，用于对所述预定区域进行补光，所述补光灯的发光强度大于预定阈值；面部识别模块，用于对所述图像进行面部识别。

【技术特征摘要】
1.一种室外面部识别系统，其特征在于：包括摄像头和补光灯；所述摄像头，采用短焦距镜头，用于采集预定区域中的图像；所述补光灯，用于对所述预定区域进行补光，所述补光灯的发光强度大于预定阈值；面部识别模块，用于对所述图像进行面部识别。2.根据权利要求1所述的室外面部识别系统，还包括运动检测模块、环境光强度获取模块、补光匹配模块、补光灯调节模块，所述运动检测模块对所述图像进行检测以确定所述图像中是否包含运动对象，若是，则向所述环境光强度获取模块发送指令；所述环境光强度获取模块在接收到所述指令后根据所述图像的曝光值和增益值来获取环境光强度，并发送给所述补光匹配模块；所述补光匹配模块中预设有所述环境光强度与补光强度的对应关系，所述补光匹配模块在接收到所述环境光强度后，根据所述对应关系获得与所述环境光强度相对应的补光强度；所述补光灯调节模块根据所述补光强度来调节补光灯的发光强度。3.根据权利要求2所述的室外面部识别系统，还包括：曝光增益控制模块；所述曝光增益控制模块获取所述图像的图像参考亮度并基于所述图像参考亮度来调节所述摄像头的所述曝光值和所述增益值。4.根据权利要求3所述的室外面部识别系统，所述曝光增益控制模块包括：图像参考亮度获取单元，用于获取所述图像的图像参考亮度；判断单元，用于判断所述图像参考亮度是否落入预设的目标区间，若否，则将所述图像参考亮度代入变步长控制算法进行计算，得到曝光调整步长和增益调整步长；若是，则停止对摄像头的曝光值和增益值的调整；曝光增益调整单元，根据所述曝光调整步长调整所述摄像头的所述曝光值，根据所述增益调整步长调整所述摄像头的所述增益值。5.根据权利要求4所述的室外面部识别系统，所述图像参考亮度获取单元采用下述方式获取所述图像的所述图像参考亮度：选取当前所述图像中象素亮度值较大的前10％的象素；计算选取的像素的平均亮度值；将所述平均亮度值作为当前图像的图像参考亮度。6.根据权利要求4或5所述的室外面部识别系统，所述变步长控制算法为：根据式(1)计算当前图像参考亮度和目标参考亮度的差值；ΔY＝Ycurr-Ytarg (1)；根据式(2)确定曝光调整步长或增益调整步长所对应的值； Δ = V 64 Δ Y ∈ [ 1 , 8 ) V 32 Δ Y ∈ [ 8 , 16 ) V 8 Δ Y ∈ [ 16 , 32 ) V 4 Δ Y ∈ [ 32 , 64 ) V 2 Δ Y ∈ [ 64 , 256 ) - - - ( 2 ) ; ]]>其中，ΔY表示差值，Ycurr表示当前图像参考亮度，Ytarg表示预设的目标参考亮度；Δ表示曝光调整步长或增益调整步长，V表示当前摄像头的曝光值或增益值。7.根据权利要求2-6任一所述的室外面部识别系统，所述环境光强度获取模块，在接收到所述指令后根据所述图像的曝光值和增益值与环境光强度的表征关系来获取环境光强度；其中，所述曝光值和增益值与环境光强度的表征关系为：Ienv＝(exp+gain)/2 exp,gain∈[0,1]其中，Ienv表示环境光强度，exp表示曝光值，gain表示增益值，exp,gain∈[0,1]表示将曝光值和增益值归一化到[0,1]区间。8.根据权利要求1所述的室外面部识别系统，还包括：图像矫正模块；所述图像矫正模块采用球面模型矫正算法对摄像头采集的图像进行矫正；所述球面模型矫正算法是：根据式(1)对图像的原象素点S2的坐标(x0,y0)进行计算，得到图像的矫正象素点S1的坐标(x1,y1)； x 1 = f t a n ( 2 a sin ( x 0 2 + y 0 2 2 f ) ) c o s ( a t a n ( y 0 x 0 ) ) ]]>其中，O为一球的球心，P为非畸平面，S为空间中的一点；f为所述球的半径，Q为所述球与所述非畸平面P的焦点；S0为所述空间中的一点S在所述球的球面的投影；S1为线段SS0与平面P的焦点；S2为所述投影S0在所述非畸平面P上的投影；β为线段QS1与水平方向的夹角；α为线段OS与线段OQ的夹角。9.根据权利要求2-8任一所述的室外面部识别系统，还包括模式转换模块；当所述运动检测模块在检测到所述图像中包含运动对象时，向所述模式转换模块发送启动识别模式指令；在检测到所述图像中不包含运动对象时，向所述模式转换模块发送启动探测模式指令；所述模式转换模块根据接收到的所述启动识别模式指令或所述启动探测模式指令分别向所述补光匹配模块发送补光匹配指令或向补光灯调节模块发送启动低功耗指令；所述补光灯调节模块根据所述启动低功耗指令将补光灯的发光强度调节到低功耗状态。10.根据权利要求9所述的室外面部识别系统，所述模式转换模块在接收到启动识别模式指令后，向所述面部识别模块发送启动识别指令以对所述图像中的运动对象进行面部识别。11.根据权利要求1所述的室外面部识别系统，还包括：位置检测模块；所述位置检测模块在所述图像中包含运动对象时，检测所述运动对象的面部是否位于所述图像的正中且所述面部尺寸满足预设范围；若是，则发出位置正确指示；若否，则发出位置错误指示。12.根据权利要求11所述的室外面部识别系统，还包括：提示模块和通信模块；所述提示模块对所述位置正确或所述位置错误的状态进行提示；所述通信模块将所述面部识别模块的识别结果和运动对象的面部图像发送到预定服务器或终端，还用于接收所述预定服务器或终端所发送的控制指令；环境摄像头，用于在用户注册时，抓拍当前用户的可见光面部图像。13.根据权利要求2-12任一项所述的一种室外面部识别系统，所述补光灯采用脉冲驱动；所述脉冲的宽度大于所述摄像机的曝光时间的最大值。14.一种室外面部识别方法，其特征在于，包括：采用短焦距镜头的摄像头采集预定区域中的图像；采用发光强度大于预定阈值的补光灯对所述预定区域进行补光；对所述图像进行面部识别。15.根据权利要求14所述的室外面部识别方法，在所述采用短焦距镜头的摄像头采集预定区域中的图像之后还包括：检测所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏宇，周建雄，何跃凯，彭元华，
申请(专利权)人：成都百威讯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51