图像采集装置及应用该装置的人脸识别系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像采集装置及应用该装置的人脸识别系统和方法。该图像采集装置包括照明单元，拍摄单元；所述照明单元包括窄带光源，所述窄带光源用合适波长的主动窄带高功率光，经过调整后照射被采集对象；所述拍摄单元包括窄带滤光片和图像传感器，所述窄带滤光片，限制被采集对象反射到图像传感器的环境光的能量，使图像传感器能够采集到由窄带光源照明下的图像特征的图像数据信息。其消除了环境光对图像稳定性的影响，获得高度可靠的、精确的图像特征信息，进而提高图像识别的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机图像处理与模式识别
，特别是指一种在图像采 集过程中，利用主动高功率窄带脉冲激光光源对采集对象进行照明，并对图像 进行处理，用以消除环境光对图像稳定性的影响的图像采集装置，以及应用该 装置的人脸识别系统和方法，其属于计算机图像识别和处理

技术介绍
生物识别技术主要是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种高科技识别技术。 一般而言，人的指纹、掌纹、眼虹膜、脱氧核糖核酸(DNA)以 及人脸相貌等人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性、稳定性、无法复 制，失窃或被遗忘，而由于每个人的这些特征都不相同，利用人体的这些独特 的生理特征就可以准确地识别每个人的身份，即人体生物识别技术。现有的人 体生物识别技术包括人脸识别、指纹识别、声音识别、掌形识别、签名识别、 眼虹膜、视网膜识别等人体生物识别。人脸识别是基于计算机、图像处理、模式识别等技术的一种生物特征识别 技术。近年来，特别是美国遭到"9.11"恐怖袭击事件后，世界各国都把安全 放到首位，这样，通过人脸识别技术分别不同的人，进而保护公民安全，由于 其方便使用，对公民生活造成的影响较小，得到比以前更多的关注。人脸识别与其他识别技术相比较，具有自然、简便、易用、用户接受性良 好、非接触、非侵扰等众多优点。人脸识别无需干扰人们的正常行为就可以实 现识别的目的，无需为人们是否愿意将手放在指纹采集设备上，或对着麦克风 讲话，或是将他们的眼睛对准激光扫描装置，而只要从一架摄像机前走过，就 可以被快速地识别。因此，人脸识别技术可广泛地应用于安全验证、监控、出 入口控制、电脑登录、互联网登录及身份认证、电子商务信息系统、金库的安 全设施、保险柜、自动柜员机、追捕犯罪嫌疑人、反恐怖斗争以及其他适用的 领域等。完整的人脸识别过程包括获取待识别人脸图像的特征，以及与数据库中人 脸特征作比对，然后作出识别判断的过程。人脸识别系统由图像采集装置，特征提取单元，特征比对单元三个单元组成。人脸识别系统还应包括人脸录入建档单元，人脸录入建档单元的目的是建 立在人脸识别过程中使用的人脸特征数据库。人脸录入建档单元也包括图像采集和特征码提取过程，以获取图像和提取 特征，人脸录入建档单元将提取的特征码存入人脸特征数据库。现有的人脸识别系统中的关键在于对人脸的特征采集及提取特征信息，釆 集和提取人脸特征信息的好坏决定了人脸识别技术的识别效果。因此，要获得高度可靠、精确的人脸识别效果，所提取人脸特征应反映脸 部的本质特征，即不随皮肤色调、面部毛发、发型、眼镜、表情、姿态和光线 的变化。本申请人向中国申请的专利技术专利(申请号200310121340.1，公开号CN 1627317A)"利用主动光源获取人脸图像的方法"，其公开了一种利用主动 光源获取人脸图像的方法。其采用主动光源对被拍摄的人脸区域进行照射；同 时使用电子图像采集装置对人脸进行拍摄，获取相应的图像，并进一步将所述 的图像传送到相应的电子计算处理设备中进行人脸图像的识别处理；其中，所 述的主动光源在人脸部位所产生的成像能量远远大于环境光源在人脸部位产 生的成像能量。该专利技术可以有效地减小不同光照环境下，光线变化对人脸图像 的影响，从而达到在各种光照条件下高度准确的人脸识别，所采集的人脸图像 较为稳定，能取得较佳的计算机识别效果。但是，现有的人脸识别技术中依然存在的一大难题在于，环境光线的变化 对人脸特征的影响非常大，不同环境光线下所获得的人脸图像的识别效果差异 极大，特别是在室外、强阳光条件下就不能正常工作。虽然目前有多种方法在人脸识别中可以进行补偿、归一化等等处理，但其 效果并不明显，而且对处理系统的计算能力要求很高，甚至有的要求对人脸进 行三维建模，有的对人脸的形状进行假设，而这些限制使得人脸识别技术的可 操作性大大降低，并且很难取得很好的效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题在于提供-一种图像采集装置及应用该装置的人脸 识别系统和方法，其消除了环境光对图像稳定性的影响，获得高度可靠的、精 确的图像特征信息，进而提高图像识别的效果。为实现本专利技术目的而提供的 -种图像采集装置，包括照明单元，拍摄单元；所述照明单元包括窄带光源，所述窄带光源用合适波长的主动窄带高功率 光，发散后照射被采集对象；所述拍摄单元包括窄带滤光片和图像传感器，所述窄带滤光片，限制被釆 集对象反射到图像传感器的环境光的能量，使图像传感器能够采集到由窄带光 源照明下的图像特征的图像数据信总。所述照明单元还包括光源电源，用于驱动窄带光源，保证窄带光源产生主 动窄带光。所述照明单元还包括透镜或反射镜单元，所述窄带光源放在所述透镜或反 射镜单元的后方，调整照明的范围。所述窄带光源为阵列窄带脉冲激光器。所述拍摄单元还包括成像镜头组，用于把采集对象的图像成像在图像传感 器上。所述的图像采集装置，还包括控制单元，用于控制照明单元和拍摄单元同 步工作，采集图像数据，并将采集到的图像数据进行预处理。所述控制单元向外输出两个控制信号，一个控制拍摄单元的图像传感器曝 光，另一个控制照明单元中的光源电源。所述控制单元还包括图像数据预处理子单元，用于利用差分方法和图像格 式映射转换，对多次采集到的图像进行预处理，得到较为清晰的图像信息。所述图像数据预处理子单元利用差分方法和图像格式映射转换，对多次采 集到的图像进行预处理，是指采用先差分后映射的方法，先将多次拍摄的多张图像分别做差分运算，然 后进行映射处理，得到排除环境光干扰的图像数据。为实现本专利技术目的还提供一种人脸识别系统，包括特征提取单元，人脸录 入建档单元，特征比对单元，图像采集装置；图像采集装置包括照明单元和拍摄单元；所述照明单元包括窄带光源，所述窄带光源用合适波长的主动窄带高功率 光，发散后照射人脸；所述拍摄单元包括窄带滤光片和图像传感器，所述窄带滤光片，限制人脸 反射到图像传感器的环境光的能量，使图像传感器能够采集到由窄带光源照明 F的图像数据信息。所述照明单元还包括光源电源，用于驱动窄带光源，保证窄带光源产生+: 动窄带光。所述照明单元还包括透镜或反射镜单元，所述窄带激光器放在所述透镜或 反射镜单元的后方，调整照明的范围。 所述窄带光源为阵列窄带脉冲激光器。所述拍摄单元还包括成像镜头组，用于把采集对象的图像成像在图像传感器上。所述图像采集装置，还包括控制单元，用于控制照明单元和拍摄单元同歩 工作，采集图像数据，并将采集到的图像数据进行预处理。所述控制单元向外输出两个控制信号， 一个控制拍摄单元的图像传感器曝 光，另一个控制照明单元中的光源电源。所述控制单元还包括图像数据预处理子单元，用于利用差分方法和图像格 式映射转换，对多次采集到的图像进行能预处理，得到特征较为清晰的图像信 息。所述图像数据预处理子单元利用差分方法和图像格式映射转换，对多次采集到的人脸图像进行预处理，是指采用先差分后映射的方法，先将多次拍摄的多张图像分别做差分运算，得到排除环境光干扰的图像数据，然后进行映射处理。为实现本专利技术目的还进一步提供一种人脸识别方法，包括下列步骤 步骤A，将图像采集装置接入计算机，计算机端通过特征提取单元或者人脸录入建档单元向图像采集装置发出初始化指令，对图像采集装置进行初始化；歩骤B，图像采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像采集装置，包括照明单元，拍摄单元，其特征在于：所述照明单元包括窄带光源，所述窄带光源用合适波长的主动窄带高功率光，发散后照射采集对象；所述拍摄单元包括窄带滤光片和图像传感器，所述窄带滤光片，限制被采集对象反射到图像传 感器的环境光的能量，使图像传感器能够采集到由窄带光源照明下的图像特征的图像数据信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李子青，刘冬，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，北京数字奥森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]