[發明專利]圖像采集裝置及應用該裝置的人臉識別系統和方法

有效

• 申請號: 200710062725.3
• 申請日: 2007-01-15
• 公開（公告）號: CN101226587A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 李子青;劉冬
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;北京數字奧森科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理與模式識別技術領域，特別是指一種在圖像采集過程中，利用主動高功率窄帶脈沖激光光源對采集對象進行照明，并對圖像進行處理，用以消除環境光對圖像穩定性的影響的圖像采集裝置，以及應用該裝置的人臉識別系統和方法，其屬于計算機圖像識別和處理技術領域。

背景技術

生物識別技術主要是依靠人體的身體特征來進行身份驗證的一種高科技識別技術。一般而言，人的指紋、掌紋、眼虹膜、脫氧核糖核酸(DNA)以及人臉相貌等人體特征具有人體所固有的不可復制的唯一性、穩定性、無法復制，失竊或被遺忘，而由于每個人的這些特征都不相同，利用人體的這些獨特的生理特征就可以準確地識別每個人的身份，即人體生物識別技術。現有的人體生物識別技術包括人臉識別、指紋識別、聲音識別、掌形識別、簽名識別、眼虹膜、視網膜識別等人體生物識別。

人臉識別是基于計算機、圖像處理、模式識別等技術的一種生物特征識別技術。近年來，特別是美國遭到“9.11”恐怖襲擊事件后，世界各國都把安全放到首位，這樣，通過人臉識別技術分別不同的人，進而保護公民安全，由于其方便使用，對公民生活造成的影響較小，得到比以前更多的關注。

人臉識別與其他識別技術相比較，具有自然、簡便、易用、用戶接受性良好、非接觸、非侵擾等眾多優點。人臉識別無需干擾人們的正常行為就可以實現識別的目的，無需為人們是否愿意將手放在指紋采集設備上，或對著麥克風講話，或是將他們的眼睛對準激光掃描裝置，而只要從一架攝像機前走過，就可以被快速地識別。因此，人臉識別技術可廣泛地應用于安全驗證、監控、出入口控制、電腦登錄、互聯網登錄及身份認證、電子商務信息系統、金庫的安全設施、保險柜、自動柜員機、追捕犯罪嫌疑人、反恐怖斗爭以及其他適用的領域等。

完整的人臉識別過程包括獲取待識別人臉圖像的特征，以及與數據庫中人臉特征作比對，然后作出識別判斷的過程。

人臉識別系統由圖像采集裝置，特征提取單元，特征比對單元三個單元組成。

人臉識別系統還應包括人臉錄入建檔單元，人臉錄入建檔單元的目的是建立在人臉識別過程中使用的人臉特征數據庫。

人臉錄入建檔單元也包括圖像采集和特征碼提取過程，以獲取圖像和提取特征，人臉錄入建檔單元將提取的特征碼存入人臉特征數據庫。

現有的人臉識別系統中的關鍵在于對人臉的特征采集及提取特征信息，采集和提取人臉特征信息的好壞決定了人臉識別技術的識別效果。

因此，要獲得高度可靠、精確的人臉識別效果，所提取人臉特征應反映臉部的本質特征，即不隨皮膚色調、面部毛發、發型、眼鏡、表情、姿態和光線的變化。

本申請人向中國申請的發明專利(申請號：200310121340.1，公開號：CN1627317A)“利用主動光源獲取人臉圖像的方法”，其公開了一種利用主動光源獲取人臉圖像的方法。其采用主動光源對被拍攝的人臉區域進行照射；同時使用電子圖像采集裝置對人臉進行拍攝，獲取相應的圖像，并進一步將所述的圖像傳送到相應的電子計算處理設備中進行人臉圖像的識別處理；其中，所述的主動光源在人臉部位所產生的成像能量遠遠大于環境光源在人臉部位產生的成像能量。該發明可以有效地減小不同光照環境下，光線變化對人臉圖像的影響，從而達到在各種光照條件下高度準確的人臉識別，所采集的人臉圖像較為穩定，能取得較佳的計算機識別效果。

但是，現有的人臉識別技術中依然存在的一大難題在于，環境光線的變化對人臉特征的影響非常大，不同環境光線下所獲得的人臉圖像的識別效果差異極大，特別是在室外、強陽光條件下就不能正常工作。

雖然目前有多種方法在人臉識別中可以進行補償、歸一化等等處理，但其效果并不明顯，而且對處理系統的計算能力要求很高，甚至有的要求對人臉進行三維建模，有的對人臉的形狀進行假設，而這些限制使得人臉識別技術的可操作性大大降低，并且很難取得很好的效果。

發明內容

本發明所要解決的問題在于提供一種圖像采集裝置及應用該裝置的人臉識別系統和方法，其消除了環境光對圖像穩定性的影響，獲得高度可靠的、精確的圖像特征信息，進而提高圖像識別的效果。

為實現本發明目的而提供的一種圖像采集裝置，包括照明單元，拍攝單元；

所述照明單元包括窄帶光源，所述窄帶光源用合適波長的主動窄帶高功率光，發散后照射被采集對象；

所述拍攝單元包括窄帶濾光片和圖像傳感器，所述窄帶濾光片，限制被采集對象反射到圖像傳感器的環境光的能量，使圖像傳感器能夠采集到由窄帶光源照明下的圖像特征的圖像數據信息。

所述照明單元還包括光源電源，用于驅動窄帶光源，保證窄帶光源產生主動窄帶光。