一种结合心跳信号的远程人脸识别方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种结合心跳信号的远程人脸识别方法、装置和系统，所述方法包括下述步骤：采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置；根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像。本发明专利技术利用了心跳信号的空间位置，快速计算出人脸的空间位置，并能迅速定位人脸区域，捕获高分辨率人脸图像，提高了远程人脸识别系统的识别率与实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种结合心跳信号的远程人脸识别方法、装置和系统
本专利技术属于生物特征识别领域，尤其涉及一种结合心跳信号的远程人脸识别方法、装置和系统。
技术介绍
人脸识别是指利用人脸部的稳定特征进行身份认证的一种技术。人脸作为一种典型的生物特征，具有与其他人不同的唯一性和一定时期内保持不变的稳定性。相比与传统身份认证方法(身份证/护照/钥匙/密码等)，生物特征不会丢失、不易伪造和假冒、随时可用，是理想的身份认证载体。同时人脸识别是一种无侵害性的、方便、友好的生物特征识别方式。其根据摄像头到用户的距离可将其分为近距离人脸识别和远程人脸识别技术。近距离人脸识别普遍需要用户合作，而远程人脸识别技术不需要对象的配合，也不会使对象察觉，非常适合重点场景的监控应用，可用于：访问控制：白名单人物进入，自动开放入口。敏感对象识别：危险人物(例如恐怖分子或罪犯)进入监控区域，自动警报。区域控制：人物进入未获权限区域，自动报警。事件记录：自动捕获进入某一区域的全部人物的人脸图像，进行登记和记录。市场分析：记录商场中人群的消费轨迹，分析其行为特点。总而言之，远程人脸识别技术在商业、安防和国防方面都有着广泛应用前景。但不同于近距离人脸识别中，摄像头可以轻松的捕获高分辨率的人脸图像，远程人脸识别需要监控大范围区域，选用大范围监控图像，仅能获得低分辨的人脸图像，但识别人脸生物特征需要高分辨率的人脸图像，无法满足后续人脸识别和身份认证的需求。如果以满足人脸识别的高分辨率要求整个监控区域，则设备成本无法承受，而且也存在大量的资源浪费。现有的远程人脸识别技术在远程人脸识别场景中，移动的行人和较小的行人图像却并不能保证输出清晰人脸图像，这样对识别的正确率会造成一定影响，如何获取可以用于可靠识别的清晰人脸图像是实现远程人脸识别的关键问题。另一方面远程人脸识别系统需要对进入监控区域内的人快速响应，监控区域同时会出现多个目标，目标可能快速移动，甚至穿过监控区域，如何能快速定位和捕捉人脸区域也是现有远程人脸识别技术需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种一种结合心跳信号的远程人脸识别方法、装置和系统，旨在解决现有远程人脸识别技术中在远程人脸识别场景中不能保证输出清晰人脸图像的问题，以及不能快速定位和捕捉人脸区域的问题。本专利技术的目的是这样实现的，一种结合心跳信号的远程人脸识别方法，用于多点主动视觉系统的远程人脸识别，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置；根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像。优选地，所述从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置，包括以下步骤：对采集到图像采用多尺度滑动窗口法提取滑窗内图块，解析滑窗内图块的方向梯度直方图特征，利用支持向量机分析方向梯度直方图特征得到行人检测窗，提取行人检测窗内的行人图像，并获取行人的空间位置。优选地，所述使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置，具体包括以下步骤：依据行人空间位置，采用调制后的结构光照射行人，结构光经反射后由位置敏感探测器阵列接收，并对接收信号进行傅里叶变换输出行人的振动信息，从得到的振动信息中提取出心跳信号的空间位置。优选地，所述根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置，具体包括以下步骤：根据行人图像获得行人与行人图像的比例关系，按照比例关系和心跳信号与人脸的天然位置关系，计算出图像中从心跳信号移动到人脸所需要的距离，从而结合心跳信号的空间位置确定人脸空间位置。优选地，所述根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像，具体包括以下步骤：根据人脸空间位置，通过卡尔曼滤波预测行人0.2～0.5s后的人脸空间位置，调整人脸图像采集区至预测人脸空间位置后，获取行人的清晰人脸图像，并储存。优选地，结合心跳信号的远程人脸识别方法还包括：根据采集到人脸图像，将人脸图像剪切下来，传输至人脸识别器，完成对行人人脸识别和身份认证。本专利技术的另一目的在于提供一种结合心跳信号的远程人脸识别装置，用于多点主动视觉系统的远程人脸识别，其特征在于，所述装置包括：行人位置采集单元，采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；心跳信号感知单元，根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；人脸坐标定位单元，根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置；人脸图像采集单元，根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像。优选地，所述行人位置采集单元包括一个以上广视场摄像头和行人图像处理模块，所述广视场摄像头用于检测和追踪目标行人，并采集行人图像，所述行人图像处理模块对采集到图像采用多尺度滑动窗口法提取滑窗内图块，解析滑窗内图块的方向梯度直方图特征，利用支持向量机分析方向梯度直方图特征得到行人检测窗，提取行人检测窗内的行人图像，并获取行人的空间位置。优选地，所述心跳信号感知单元包括：光振动成像模块，用于感知心跳产生的微小位移，获取目标行人心跳信号的空间位置坐标，所述光振动成像模块包括：光源、位置敏感探测器阵列、信号处理电路和微控制器，所述光源用于产生调制后的结构光照射行人，所述位置敏感探测器阵列用于接收结构光照射行人的回波信号，所述信号处理电路用于对位置敏感探测器阵列接收到的信号进行滤波降噪处理，所述微控制器用于对接收信号进行傅里叶变换输出行人的振动信息，并从得到的振动信息中提取出心跳信号的空间位置。优选地，所述人脸坐标定位单元包括人脸定位模块，所述人脸定位模块根据行人图像获得行人与行人图像的比例关系，按照比例关系和心跳信号与人脸的天然位置关系，计算出图像中从心跳信号移动到人脸所需要的距离，从而结合心跳信号的空间位置确定人脸空间位置。优选地，所述人脸图像采集单元包括人脸预测模块，一个以上窄视场摄像头以及与所述窄视场摄像头配对的云台，所述人脸位置预测模块用于通过卡尔曼滤波预测行人0.2～0.5s后的人脸空间位置，所述窄视场摄像头安装在配对的所述云台上，根据预测人脸空间位置，通过所述云台控制所述窄视场摄像头拍摄角度和方向，对准聚焦人脸区域，采集清晰人脸图像。优选地，所述结合心跳信号的远程人脸识别装置还包括人脸图像裁剪模块和人脸识别器，所述人脸图像裁剪模块用于对采集到人脸图像进行剪切并传送至所述人脸识别器，所述人脸识别器用于对剪切过的人脸图像采用卷积神经网络识别人脸特征，完成行人人脸识别和身份认证。本专利技术的另一目的在于提供一种包含权利上述结合心跳信号的远程人脸识别装置的系统。从上述技术方案可以看出，在本专利技术中利用光振动成像技术获取心跳信号的空间位置，根据人脸空间位置与心跳信号坐标的天然位置关系，高效获取系统所需的人脸空间位置，快速指引云台调节摄像头至人脸所在范围，计算过程极为简单，耗时少，几乎不占用硬件资源，大幅度的节约计算消耗，提高系统性能，解决了现有技术中不能快迅定位和捕捉人脸区域的问题。同时本专利技术中采用多摄像头功能互补的方式作为在远程人脸识别场景中不能保证输出清晰人脸图像问题的解决方案，低分辨率的广视场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合心跳信号的远程人脸识别方法，用于多点主动视觉系统的远程人脸识别，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置；根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像。

【技术特征摘要】
1.一种结合心跳信号的远程人脸识别方法，用于多点主动视觉系统的远程人脸识别，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置；根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像。2.如权利要求1所述的结合心跳信号的远程人脸识别方法，其特征在于，所述从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置，包括以下步骤：对采集到图像采用多尺度滑动窗口法提取滑窗内图块，解析滑窗内图块的方向梯度直方图特征，利用支持向量机分析方向梯度直方图特征得到行人检测窗，提取行人检测窗内的行人图像，并获取行人的空间位置。3.如权利要求1所述的结合心跳信号的远程人脸识别方法，其特征在于，所述使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置，具体包括以下步骤：依据行人空间位置，采用调制后的结构光照射行人，结构光经反射后由位置敏感探测器阵列接收，并对接收信号进行傅里叶变换输出行人的振动信息，从得到的振动信息中提取出心跳信号的空间位置。4.权利要求1所述的结合心跳信号的远程人脸识别方法，其特征在于，所述根据心跳信号与人脸的天然位置关系，定位行人的人脸空间位置，具体包括以下步骤：根据行人图像获得行人与行人图像的比例关系，按照比例关系和心跳信号与人脸的天然位置关系，计算出图像中从心跳信号移动到人脸所需要的距离，从而结合心跳信号的空间位置确定人脸空间位置。5.权利要求1所述的结合心跳信号的远程人脸识别方法，其特征在于，所述根据人脸空间位置，调整采集区域到人脸区域，采集清晰人脸图像，具体包括以下步骤：根据人脸空间位置，通过卡尔曼滤波预测行人0.2～0.5s后的人脸空间位置，调整人脸图像采集区至预测人脸空间位置后，获取行人的清晰人脸图像，并储存。6.权利要求1～5任一项的结合心跳信号的远程人脸识别方法，其特征在于，所述方法还包括：根据采集到人脸图像，将人脸图像剪切下来，传输至人脸识别器，完成对行人人脸识别和身份认证。7.一种结合心跳信号的远程人脸识别装置，用于多点主动视觉系统的远程人脸识别，其特征在于，所述装置包括：行人位置采集单元，采集监控区域内的图像，从采集到的图像中提取行人图像和确定行人空间位置；心跳信号感知单元，根据行人空间位置，使用光振动成像技术获取行人心跳信号的空间位置；人脸坐标定位单元，根据心...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏卫华，安慰宁，吴航，刘保真，秦晓丽，苑英海，陈卓，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12