[發明專利]一種基于結構光的三維駕駛員識別系統及方法

在審

• 申請號: 201810006511.2
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN110163026A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 文謝;歸寅
• 申請（專利權）人: 上海鎣石汽車技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

1.一種基于結構光的三維駕駛員識別系統，包括面部特征信息采集模組和駕駛員識別硬件裝置，其特征在于，所述信息采集模組包括結構光紅外線發射器（1）、紅外線接收鏡頭（3）和RGB攝像頭（4），所述駕駛員識別硬件裝置包括三維圖像處理器（5）、RGB圖像處理器（6）、第一數據存儲器（7）、中央處理器（8）、CAN通信（9）、Ethernet通信（10）和第二數據存儲器（11），所述結構光紅外線發射器（1）發射的是一組紅外激光點陣，在發射器內部，由半導體激光器產生單束紅外激光，利用分光透鏡和散射透鏡將單束激光轉換成激光點陣散斑并投射到駕駛員面部（2）；所述紅外線接收鏡頭（3）用于捕獲從駕駛員面部（2）反射的紅外點陣圖像， RGB圖像處理器（6）結合紅外點陣深度圖像和可見光圖像來提取駕駛員臉部特征；所述三維圖像處理器（5）是駕駛員三維圖像數字模型重建的處理中心，三維圖像處理器（5）控制結構光紅外線發射器（1）的點陣圖A，并保存到第一數據存儲器（7）中，然后對紅外線接收鏡頭（3）捕獲的帶有駕駛員面部（2）深度信息的點陣進行解析，獲得點陣圖B，通過對比A與B兩個點陣圖建立駕駛員臉部三維模型；所述RGB圖像處理器（6）將RGB攝像頭（4）獲取的二維彩色圖像數字化，并發送給三維圖像處理器（5）和中央處理器（8），所述中央處理器（8）是駕駛員識別系統的控制中心，中央處理器（8）用于運行人臉識別算法，判斷圖像傳感器獲取的駕駛員身份是否合法。

2.根據權利要求1所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統，其特征在于，所述RGB攝像頭（4）是常規的紅、綠、藍三原色攝像頭，用于獲取人臉的二維平面彩色圖像。

3.根據權利要求1所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統，其特征在于，所述中央處理器（8）還需要運行嵌入式操作系統，底層硬件驅動、診斷和通信的基礎程序。

4.根據權利要求1所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統，其特征在于，所述CAN通信（9）包括CAN控制器和CAN收發器兩部分，實現整車CAN網絡與駕駛員識別系統的通信，駕駛員身份識別一旦判定為合法，系統將發送指令給CAN網上的車身控制模塊，允許駕駛員接管車輛。

5.根據權利要求1所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統，其特征在于，所述Ethernet通信（10）包括Ethernet控制器和Ethernet收發器，實現與車載通信模塊T-BOX通信，以獲得后臺云端的駕駛員信息。

6.根據權利要求1所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統，其特征在于，所述第二數據存儲器（11）內部設置隔離區，隔離區存儲合法注冊的駕駛員信息，所述信息是車主或駕駛員事先注冊時保存在隔離區的信息。

7.一種如權利要求1-6任一所述的基于結構光的三維駕駛員識別系統的識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）駕駛員一旦觸發駕駛員識別系統，系統首先控制結構光紅外線發射器（1）發射紅外點陣圖，然后對傳感器獲取的紅外點陣圖與RGB圖像進行軟件濾波與校正，包括線性校正、噪點去除、曝光校正、壞點修補、白平衡校正和顏色插值的處理步驟；

2）RGB圖像處理器（6）將RGB攝像頭（4）獲取的二維彩色圖像數字化，并發送給三維圖像處理器（5）和中央處理器（8），RGB二維圖像是三維模型建立的輔助信息源，主要用途是提升三維人臉模型的質量，在強光環境下，RGB二維圖像的輔助參考權重將顯著增加；

3）經過濾波與校正的圖像信號，即可用來重建三維模型，紅外點陣包含駕駛員深度信息，采用三角深度測量算法重建人臉模型；

4）三維模型一旦重建，系統進一步對比傳感信息與合法存儲信息的匹配程度以識別駕駛員信息；駕駛員識別系統具備兩種識別模式，一種是本地識別模式，另一種是云端識別模式；

5）首先調用本地第二數據存儲器（11）內部的駕駛員信息，將圖像傳感器獲取的駕駛員身份信息與之對比，如果匹配成功，則通過CAN網絡發出認證通過的指令；如果匹配不成功，則請求云端信息；

6）云端識別模式是將圖像傳感器獲取的駕駛員身份信息與云端傳輸的駕駛員身份信息對比，如果匹配成功，則通過CAN網絡發出認證通過的指令；如果匹配不成功，測試系統識別認證失敗，云端信息是車載通信模塊通過Ethernet發送到該駕駛員識別系統中。