專利名稱：一種抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物識(shí)別、安全監(jiān)控和攝影設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種主動(dòng) 照明的抗干擾成像裝置。
技術(shù)背景指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于門禁、考勤、銀行柜員、存物柜、保險(xiǎn)柜(箱子)、POS機(jī)、計(jì)算機(jī)登錄認(rèn)證、護(hù)照檢驗(yàn)登機(jī)、銀行監(jiān)獄押運(yùn)車、學(xué)籍管理、選舉投票等。這些生物識(shí)別技術(shù)通過采集 指紋、人臉和虹膜的圖像，與數(shù)據(jù)庫中模板進(jìn)行比對(duì)判斷識(shí)別對(duì)象的身份， 其拒真率、認(rèn)假率是系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。生物識(shí)別系統(tǒng)所采集的識(shí)別對(duì)象的圖像具有高的信噪比和數(shù)據(jù)一致性是 實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的生物識(shí)別性能的前提。其中，信噪比反映的是圖像中信號(hào)與環(huán)境光擾動(dòng)、電路暗電流的比值；而數(shù)據(jù)一致性是指在不同時(shí)刻、不同的環(huán)境光 下，所采集的識(shí)別對(duì)象圖像數(shù)據(jù)差異小。僅僅有好的圖像信噪比對(duì)于提高生物識(shí)別系統(tǒng)拒真率、認(rèn)假率等關(guān)鍵指 標(biāo)是十分有限的。生物識(shí)別系統(tǒng)，特別是非接觸采集圖像的識(shí)別系統(tǒng)(如人 臉識(shí)別系統(tǒng))，對(duì)識(shí)別對(duì)象的圖像一致性十分敏感。由于實(shí)際使用環(huán)境比較復(fù) 雜，工作在不同時(shí)段日光光照和燈光照明都會(huì)發(fā)生很大變化，盡管視覺上觀 察不到明顯差異，所采集的圖像數(shù)據(jù)卻產(chǎn)生了很大差異。例如，早晨日光斜 射進(jìn)入并因日光較暗淡打開了日光燈1盞，此時(shí)注冊(cè)了識(shí)別對(duì)象并在當(dāng)時(shí)會(huì) 有較高的識(shí)別準(zhǔn)確性，但在另一個(gè)時(shí)刻(如中午)，日光入射角減小使得景物 照度增大并且因?yàn)楣饩€明亮關(guān)閉了照明的日光燈，這時(shí)盡管人眼視覺感覺不 到明顯差異，但生物識(shí)別系統(tǒng)采集到的同一個(gè)識(shí)別對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)與早晨采 集的數(shù)據(jù)差異十分嚴(yán)重，原先注冊(cè)的識(shí)別對(duì)象可能會(huì)識(shí)別不出或者識(shí)別準(zhǔn)確 率大大降低。為了使識(shí)別對(duì)象圖像不受環(huán)境光影響，提高圖像數(shù)據(jù)一致性， 部分生物識(shí)別企業(yè)已經(jīng)采取了可見光照明的方法，也有企業(yè)采用紅外光主動(dòng)照明方法，用光學(xué)濾光片抑制或者截止照明光束以外的環(huán)境光，依靠識(shí)別系 統(tǒng)本身提供的主動(dòng)照明光照亮識(shí)別對(duì)象，相比可見光照明方法，紅外光照明 方法以隱蔽性強(qiáng)、對(duì)識(shí)別對(duì)象視覺系統(tǒng)剌激小的優(yōu)點(diǎn)成為主要發(fā)展方向。但是，目前一般使用850nm 二極管燈作為主動(dòng)照明光源，其光譜較寬，與日光 燈、白熾燈和陽光有較大重疊區(qū)域，加上濾光片透過率曲線不可能十分陡峭。 因而，環(huán)境光還是有較大的能量進(jìn)入了圖像探測(cè)器，該技術(shù)方案對(duì)圖像數(shù)據(jù) 一致性的改善是有限的。另外，盡管環(huán)境日光和照明燈光造成識(shí)別對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)變化，但其經(jīng) 過墻體多次反射所形成的照明光束的結(jié)構(gòu)十分均勻，而為了提高圖像數(shù)據(jù)一 致性、濾除環(huán)境光干擾采取主動(dòng)照明的方法，由于識(shí)別系統(tǒng)主機(jī)尺寸限制和 出于美學(xué)的考慮不能把主動(dòng)照明燈布置在很大范圍區(qū)域內(nèi)，所形成的照明光 束結(jié)構(gòu)性和方向性很強(qiáng)。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，只有把識(shí)別對(duì)象限制在指定距離和 方位上才能實(shí)現(xiàn)較好的識(shí)別。識(shí)別對(duì)象距離主機(jī)太近則光線太強(qiáng)，太遠(yuǎn)則光 線太弱，而左右移動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)變化很大識(shí)別困難。綜上所述，由于生物識(shí)別系統(tǒng)采集的圖像受環(huán)境光干擾數(shù)據(jù)發(fā)生變化， 而主動(dòng)照明光束十分不均勻，這種矛盾目前沒有得到很好的克服，大大限制 了其識(shí)別性能和廣泛應(yīng)用。特別是非接觸識(shí)別技術(shù)，如人臉識(shí)別，因?yàn)樽R(shí)別 準(zhǔn)確性這一關(guān)鍵指標(biāo)不理想、不穩(wěn)定，早晨注冊(cè)的人臉到中午就不認(rèn)識(shí)或者 認(rèn)錯(cuò)的幾率很高，該技術(shù)的推廣應(yīng)用受到極大限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特點(diǎn)是 利用特別光源進(jìn)行主動(dòng)照明并使用光束散射板，以提高圖像信噪比和均勻性， 使所獲得的圖像具有信噪比高、 一致性好、均勻性高、清晰度高、對(duì)比度高 等優(yōu)點(diǎn)，從而可有效提高圖像識(shí)別的準(zhǔn)確度和識(shí)別率?？蓮V泛應(yīng)用于人臉識(shí) 別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別領(lǐng)域。本發(fā)明的主要技術(shù)方案是 一種抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，包 括陣列成像探測(cè)器，其特征在于設(shè)有主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)，該主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)的光源 前面設(shè)有光束散射板，上述陣列成像探測(cè)器的前面設(shè)有光學(xué)濾光片。所述的光束散射板為全息散射板或外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明物體。所述的外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明物體為為單面或雙面毛玻 璃，或單面或雙面毛有機(jī)玻璃，或單面或雙面毛透明塑料等。所述的能透過激光的光學(xué)濾光片裝在陣列成像探測(cè)器的鏡頭的光敏面前 及鏡頭的后面為佳，也可裝在該鏡頭的前面。所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)的光源可以為850納米紅外發(fā)光二極管。 所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)的光源也可以為940納米紅外發(fā)光二極管。 所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)的光源也可以為激光器。 所述的陣列成像探測(cè)器式為CCD或CMOS探測(cè)器等。 所述的陣列成像探測(cè)器的信號(hào)輸出端與面相識(shí)別模塊、監(jiān)視器或計(jì)算機(jī) 相連為佳。其基本原理是利用特別光源進(jìn)行主動(dòng)照明并使用光束散射板等，以抑 制或截止環(huán)境光如日光燈、白熾燈和陽光等進(jìn)入了圖像探測(cè)器，減少了環(huán)境 光尤其是不同時(shí)段的環(huán)境光對(duì)圖像的不利影響；特別光源發(fā)出的光束經(jīng)過光 束散射板散射后照明目標(biāo)，目標(biāo)反射光束含有環(huán)境光和主動(dòng)照明光，經(jīng)過光 學(xué)濾光片濾除對(duì)陣列成像探測(cè)器敏感的環(huán)境光譜成分只保留主動(dòng)照明光，再 經(jīng)過陣列成像探測(cè)器，以獲得信噪比高、照明均勻的目標(biāo)圖像。本發(fā)明具有出的有益效果它克服了已有技術(shù)之不足，很好解決了現(xiàn)有技術(shù)中長期以來存在的并一直未能解決的信噪比低、圖像數(shù)據(jù)--致性差、識(shí) 別率低的技術(shù)難題，它利用特別光源進(jìn)行主動(dòng)照明并使用了光束散射板，可 以抑制或截止環(huán)境光如日光燈、白熾燈和陽光等進(jìn)入圖像探測(cè)器，減少了環(huán) 境光尤其是不同時(shí)段的環(huán)境光對(duì)圖像的不利影響，使所獲得的圖像具有信噪 比高、 一致性好、均勻性高、清晰度高、對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)，從而可有效提高 圖像識(shí)別的準(zhǔn)確度和識(shí)別率，技術(shù)上具有獨(dú)特性。可廣泛應(yīng)用于人臉識(shí)別、 指紋識(shí)別等生物識(shí)別領(lǐng)域。以下結(jié)合實(shí)施例作詳述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1、圖2中，1為光束散射板，2為(雙光源)940 (或850)納米紅外 發(fā)光二極管主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)，3為(能透過中心波長940 (或850)納米紅外 光的)光學(xué)濾光片，4為陣列成像探測(cè)器，41為(陣列成像探測(cè)器4的)鏡 頭，5為激光器主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)，6為(能透過激光的)光學(xué)濾光片。
具體實(shí)施方式
參見圖1，該抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，包括陣列成像探測(cè)器4， 并設(shè)有中心波長940 (或850)納米(如用功率譜中心波長為940nm士10nm或 功率譜中心波長為850nm士10nm的)紅外發(fā)光二極管(燈)主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)2， 該中心波長940 (或850)納米紅外發(fā)光二極管主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)2的光源前面設(shè) 有光束散射板l，激光器光源設(shè)1個(gè)或2個(gè)，或幾個(gè)(圖中為2個(gè))，與陣列 成像探測(cè)器4制成一體；上述陣列成像探測(cè)器4的前面設(shè)有能透過中心波長 940 (或850)納米紅外光的光學(xué)濾光片3，能透過中心波長940 (或850)納 米紅外光的光學(xué)濾光片3裝在陣列成像探測(cè)器4的鏡頭的后面。光束散射板 1為全息散射板或外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明透明物體。外表面或 內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明物體為毛玻璃。所述的陣列成像探測(cè)器4為CCD 或CMOS探測(cè)器。陣列成像探測(cè)器4的信號(hào)輸出端可與面相識(shí)別模塊、監(jiān)視器 和計(jì)算機(jī)相連(圖中略)。參見圖2，該抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，包括陣列成像探測(cè)器4， 激光器主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)5，該激光器主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)5的光源前面設(shè)有光束散射 板1，激光器可設(shè)1個(gè)或2個(gè)，或幾個(gè)(圖中為1個(gè))，與陣列成像探測(cè)器4 制成一體；陣列成像探測(cè)器4的前面設(shè)有能透過激光的光學(xué)濾光片6，該能 透過激光的光學(xué)濾光片6裝在陣列成像探測(cè)器4的鏡頭的后面。上述的光束 散射板1為全息散射板或外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明透明物體。所 述的外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明物體為單面毛玻璃。上述的陣列成 像探測(cè)器4為CCD或CMOS探測(cè)器。陣列成像探測(cè)器4的信號(hào)輸出端可與面相 識(shí)別模塊、監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)相連(圖中略)。
權(quán)利要求
1、一種抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，包括陣列成像探測(cè)器(4)，其特征在于設(shè)有主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)(2、5)，該主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)(2、5)的光源前面設(shè)有光束散射板(1)，上述陣列成像探測(cè)器(4)的前面設(shè)有光學(xué)濾光片(3、6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的光束散射板(1)為全息散射板或外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透 明物體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的外表面或內(nèi)部設(shè)有漫反射結(jié)構(gòu)的透明物體為單面或雙面毛玻璃、毛 有機(jī)玻璃或打毛的透明塑料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的光學(xué)濾光片(3、 6)裝在陣列成像探測(cè)器(4)的光敏面前及鏡頭的 后面或前面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)(2)的光源為中心波長850納米紅外發(fā)光二極管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)(2)的光源為中心波長940納米紅外發(fā)光二極管。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)(5)的光源為激光器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，其特征在 于所述的陣列成像探測(cè)器(4)為CCD或CMOS探測(cè)器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的抗環(huán)境光干擾的主動(dòng) 照明成像裝置，其特征在于所述的陣列成像探測(cè)器(4)的信號(hào)輸出端與面相 識(shí)別模塊、面相識(shí)別系統(tǒng)、監(jiān)視器或計(jì)算機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗環(huán)境光干擾的主動(dòng)照明成像裝置，涉及生物識(shí)別、安全監(jiān)控和攝影設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。它主要設(shè)有陣列成像探測(cè)器和主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)，該主動(dòng)照明結(jié)構(gòu)的光源前面設(shè)有光束散射板，上述陣列成像探測(cè)器的前面設(shè)有光學(xué)濾光片。本發(fā)明的特點(diǎn)是克服了已有技術(shù)之不足，利用特別光源進(jìn)行主動(dòng)照明并使用了光束散射板，可以抑制或截止環(huán)境光如日光燈、白熾燈和陽光等進(jìn)入圖像探測(cè)器，減少了環(huán)境光尤其是不同時(shí)段的環(huán)境光對(duì)圖像的不利影響，使所獲得的圖像具有信噪比高、一致性好、均勻性高、清晰度高、對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)，從而可有效提高圖像識(shí)別的準(zhǔn)確度和識(shí)別率?？蓮V泛應(yīng)用于人臉識(shí)別、指紋識(shí)別等生物識(shí)別領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G03B15/02GK101221343SQ20081005445
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者王金枝 申請(qǐng)人:王金枝