基于arm平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于ARM平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法，用于人臉識(shí)別的圖像獲取和補(bǔ)光，該裝置包括：一個(gè)M12*0.5的近紅外一體鏡頭、一個(gè)M12*0.5的可見(jiàn)光一體鏡頭、兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor、兩個(gè)圖像處理單元ISP（Image?signal?processing?unit）、兩個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器、電源管理模塊、食人魚(yú)近紅外LED光源。采用本發(fā)明所述的圖像獲取裝置和方法，能夠顯著提高人臉識(shí)別算法對(duì)光線的適應(yīng)范圍，而且基于ARM的移動(dòng)運(yùn)算平臺(tái)，與該平臺(tái)一起構(gòu)成低成本移動(dòng)人臉識(shí)別設(shè)備。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于ARM平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種基于ARM平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法，屬于生物特征模式識(shí)別領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物特征識(shí)別技術(shù)被國(guó)際社會(huì)公認(rèn)為對(duì)21世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)革命性影響的十大關(guān)鍵性技術(shù)之一。生物特征識(shí)別技術(shù)是指通過(guò)運(yùn)算單元利用人類(lèi)自身的生理或行為特征進(jìn)行身份認(rèn)定的一種技術(shù)。生物特征包括指紋、虹膜、掌紋、人臉、聲音、視網(wǎng)膜、DNA等生理特征，也包括簽名的動(dòng)作、行走的步態(tài)、擊打鍵盤(pán)的力度等行為特征。在這所有的特征中人臉識(shí)別以其主動(dòng)、方便、非接觸和用戶(hù)友好、用戶(hù)接受度高等優(yōu)點(diǎn)被世界各國(guó)廣泛開(kāi)發(fā)。
[0003]人臉識(shí)別分為二維人臉識(shí)別和三維人臉識(shí)別，三維人臉以其算法復(fù)雜、運(yùn)算量大、成本高昂等缺陷還沒(méi)有辦法達(dá)到實(shí)用化水平。二維人臉識(shí)別是基于動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的平面圖像的，即通過(guò)現(xiàn)有攝像機(jī)采集人臉圖像，進(jìn)行人臉檢測(cè)、人眼定位和特征提取，然后再與已經(jīng)建好的模板庫(kù)照片進(jìn)行比對(duì)，做出識(shí)別判斷?，F(xiàn)有的二維人臉識(shí)別又進(jìn)一步細(xì)分為可見(jiàn)光人臉識(shí)別和近紅外人臉識(shí)別，可見(jiàn)光人臉識(shí)別是以人臉灰度圖像為基礎(chǔ)的，而灰度圖像容易受外界光線變化的影響，尤其是受陽(yáng)光這個(gè)復(fù)雜的天然光源的有無(wú)、強(qiáng)弱影響而產(chǎn)生較大干擾，從而產(chǎn)生誤識(shí)別或不識(shí)別的現(xiàn)象，可見(jiàn)光算法無(wú)法解決光照變化的影響。所以后來(lái)就有了近紅外算法，用主動(dòng)光源對(duì)抗被動(dòng)光源，以抵消光線變化造成的一部分影響，得到了實(shí)際應(yīng)用。此方法使人臉識(shí)別技術(shù)迅速普及。但是受限于成本高昂、可靠性得不到保證，還沒(méi)有完全普及?，F(xiàn)在ARM平臺(tái)的手持設(shè)備不斷增加，價(jià)格不斷下降，而且其運(yùn)算能力能夠滿足人臉識(shí)別算法需求，市場(chǎng)上常見(jiàn)的攝像機(jī)一般都是單個(gè)成像裝置，不是近紅外攝像機(jī)，就是彩色可見(jiàn)光攝像機(jī)，沒(méi)有彩色可見(jiàn)光攝像機(jī)及近紅外黑白攝像機(jī)集成于一塊線路板，而且將傳感器Sensor —個(gè)水平放置，另外一個(gè)垂直放置。所以發(fā)明一種基于ARM平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法已經(jīng)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于ARM運(yùn)算平臺(tái)的廉價(jià)的可靠的獨(dú)特的可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)裝置及方法。
[0005]本發(fā)明提供的主要人臉識(shí)別裝置包括:40顆大功率食人魚(yú)近紅外LED補(bǔ)光光源及成90度夾角的雙CMOS傳感器可見(jiàn)近紅外攝像機(jī)成像裝置，以及與雙傳感器攝像機(jī)配套的ARM平臺(tái)人臉識(shí)別近紅外人臉定位識(shí)別算法、可見(jiàn)光人臉定位算法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，大功率食人魚(yú)近紅外LED補(bǔ)光光源與成90度夾角的雙CMOS傳感器可見(jiàn)近紅外攝像機(jī)成像裝置必須置于同一水平面上，食人魚(yú)近紅外LED均勻的放置于成90度夾角的雙CMOS傳感器可見(jiàn)近紅外攝像機(jī)成像裝置的四周。大功率近紅外LED補(bǔ)光光源是為了實(shí)現(xiàn)營(yíng)造一個(gè)均勻的穩(wěn)定的主動(dòng)光照環(huán)境，以提高近紅外人臉識(shí)別算法的光照適應(yīng)范圍。食人魚(yú)封裝的目的是營(yíng)造一個(gè)長(zhǎng)期均勻穩(wěn)定的主動(dòng)光照環(huán)境，以提高識(shí)別算法的光照時(shí)間適應(yīng)范圍，提高一次建模的使用時(shí)間。雙90度夾角CMOS傳感器可見(jiàn)近紅外攝像機(jī)成像裝置的目的是在長(zhǎng)期均勻穩(wěn)定主動(dòng)光照環(huán)境下及同樣的成像裝置下面實(shí)現(xiàn)不同成像效果和ARM平臺(tái)的處理速度。一般情況下人臉是長(zhǎng)方形，且水平方向距離短，垂直方向距離長(zhǎng)，為了獲取更多的水平方向信息，近紅外主傳感器成90度夾角與可見(jiàn)光傳感器放置。該裝置應(yīng)用于普通的ARM平臺(tái)能夠減少ARM的運(yùn)算量，顯著提高人臉識(shí)別算法對(duì)光線的適應(yīng)范圍，與ARM平臺(tái)一塊構(gòu)成人臉識(shí)別產(chǎn)品，能夠提高人臉的普及應(yīng)用程度。
[0007]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1是可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)裝置原理框圖。
[0008]圖2是雙傳感器可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)與食人魚(yú)LED光源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中①電源管理模塊，②兩個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器，③兩個(gè)圖像處理單元ISP (Imagesignal processing unit),④兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor,⑤一個(gè)Μ12*0.5的可見(jiàn)光鏡頭，⑥一個(gè)Ml2*0.5的近紅外鏡頭，⑦食人魚(yú)近紅外LED光源。
[0010]
【具體實(shí)施方式】:
結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)裝置原理框圖。
[0012]雙傳感器可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)裝置包括:一個(gè)Μ12*0.5的可見(jiàn)光鏡頭⑤、一個(gè)Μ12*0.5的近紅外鏡頭⑥、兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor④、兩個(gè)圖像處理單元ISP(Imagesignal processing unit)③、兩個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器②、電源管理模塊①、食人魚(yú)近紅外LED⑦光源。食人魚(yú)近紅外LED⑦光源發(fā)射指定波長(zhǎng)的光，同時(shí)人眼又對(duì)此波長(zhǎng)不敏感。兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor④分別通過(guò)一個(gè)Ml2*0.5的可見(jiàn)光鏡頭⑤、一個(gè)Ml2*0.5的近紅外鏡頭⑥，在食人魚(yú)近紅外LED⑦光源的照射下，分別映射正面的人臉圖像信息，并將映射來(lái)的圖像信息傳輸給兩個(gè)圖像處理單元ISP③，兩個(gè)圖像處理單元ISP③分別負(fù)責(zé)處理兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor④傳來(lái)的圖像，并將處理后的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成后續(xù)運(yùn)算單元需要的視頻輸出格式。為了減小ARM單元的運(yùn)算壓力，近紅外攝像機(jī)使用復(fù)合視頻信號(hào)格式，可見(jiàn)光攝像機(jī)使用數(shù)字視頻格式。兩個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器②分別存儲(chǔ)兩個(gè)圖像處理單元ISP③的配置參數(shù)，用于隨意調(diào)整配置參數(shù)(如黑白、彩色模式、白平衡、亮度控制、增益控制)。兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor④在繪制線路板之前就按照90度夾角的放置，以便于用同樣的元器件，在同一光照環(huán)境下，形成兩幅不同的可見(jiàn)近紅外人臉照片。
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的雙傳感器可見(jiàn)近紅外一體攝像機(jī)與食人魚(yú)LED光源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。分別將一個(gè)M12*0.5的可見(jiàn)光鏡頭⑤、一個(gè)M12*0.5的近紅外鏡頭⑥、兩個(gè)CMOS圖像傳感器Sensor④、兩個(gè)圖像處理單兀ISP( Image signal processingunit)③、兩個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器②、電源管理模塊①集成到一塊線路板，將若干大功率食人魚(yú)近紅外LED⑦集成到另外一塊線路板上面，并將這兩塊電路板通過(guò)物理和電氣連接做成一個(gè)整體。
[0014]通過(guò)以上具體的實(shí)施方法做成的實(shí)際產(chǎn)品，并配合ARM平臺(tái)上面的可見(jiàn)光定位算法、近紅外識(shí)別算法以及運(yùn)算單元，能夠顯著提高人臉識(shí)別算法對(duì)光線適應(yīng)范圍，并且能夠應(yīng)用于ARM的移動(dòng)運(yùn)算平臺(tái)，與該平臺(tái)一起構(gòu)成低成本移動(dòng)人臉識(shí)別設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.基于ARM平臺(tái)人臉識(shí)別可見(jiàn)近紅外一體攝像裝置及方法，其特征在于，該裝置包括:(I)放置在同一水平線位置上成90度夾角的雙傳感器攝像機(jī)模塊，兩傳感器之間盡可能的靠近，使其盡可能成一點(diǎn)(2)若干大功率食人魚(yú)近紅外LED燈構(gòu)成的補(bǔ)光光源，要與攝像機(jī)處于同一平面(3)人臉識(shí)別ARM平臺(tái)單元，用于接收并識(shí)別可見(jiàn)近紅外攝像機(jī)傳來(lái)的視頻信號(hào)，并分析是否有人臉以及人臉判斷結(jié)果，并將判斷結(jié)果進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，近紅外一體鏡頭能夠過(guò)濾可見(jiàn)光，只通過(guò)食人魚(yú)近紅外LED光源發(fā)射波長(zhǎng)的光，這樣就能夠從物理上濾除其他波段光的干擾，能夠顯著提高人臉識(shí)別算法對(duì)光線適應(yīng)范圍，用于近紅外算法單元使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，可見(jiàn)光一體鏡頭能夠過(guò)濾近紅外光，只通過(guò)可見(jiàn)光，濾除食人魚(yú)近紅外LED光源發(fā)射波長(zhǎng)的光，形成顏色鮮明的可視圖像，用于彩色顯示器彩色回顯定位使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，ISP處理單元能夠預(yù)先對(duì)圖像做一部分處理，對(duì)近紅外鏡頭垂直放置傳感器傳來(lái)的彩色格式的圖像轉(zhuǎn)成黑白信號(hào)，做邊緣銳化處理，特定區(qū)域增強(qiáng)處理，以減輕處理單元的壓力，提高處理單元速度，對(duì)可見(jiàn)光鏡頭水平放置傳感器傳來(lái)的彩色格式的圖像做色彩校正、彩色復(fù)原、邊緣銳化處理，特定區(qū)域增強(qiáng)處理等，依據(jù)ARM平臺(tái)處理單元的配置，可見(jiàn)光使用CVBS模式復(fù)合視頻輸出格式、近紅外使用USB的數(shù)字視頻輸出格式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，食人魚(yú)近紅外LED光源，使用40顆大功率的食人魚(yú)近紅外LED，其特點(diǎn)是功率大、散熱好、光衰小、壽命長(zhǎng)、時(shí)間一致性好，使長(zhǎng)時(shí)間光照環(huán)境均勻一致，能夠顯著提高人臉識(shí)別算法對(duì)光線適應(yīng)范圍。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK103945093SQ201310021490
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】張科昌, 朱學(xué)曦, 彭文東 申請(qǐng)人:上海洪劍智能科技有限公司