一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置和方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置，包括：發(fā)光單元，用于向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)；感測單元，用于感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像；亮度分析單元，用于提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)；補光調(diào)節(jié)單元，用于當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元的發(fā)光強度，直至得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。本發(fā)明能夠直接提取采集到的圖像的亮度，更直觀的根據(jù)提取結(jié)果對光源的光線進行調(diào)整，獲取的圖像清晰度更高。
【專利說明】
一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及生物識別領(lǐng)域，特別地，涉及一種可視化的生物計量信息采集裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物識別技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地用于用戶標(biāo)識和驗證/鑒權(quán)，例如考勤機，安防行業(yè)的智能鎖、門禁機、梯控，出入口控制的通道產(chǎn)品、停車場產(chǎn)品、視頻監(jiān)控產(chǎn)品，都可以引入這種生物特征身份識別方式，達到時間管理、出入口安全控制、人流統(tǒng)計等目的。生物識別技術(shù)還可以集成應(yīng)用于大型軟件、項目，具體這些產(chǎn)品可以應(yīng)用于銀行、企事業(yè)單位、監(jiān)獄、家庭、學(xué)校等等任何需要出入口控制、安全控制的環(huán)境，甚至可以建立集成生物特征的身份證，建立數(shù)據(jù)庫，用于尋找走失、拐賣兒童。
[0003]指紋具有唯一性，且易于采集，因此是最常用的用于識別個人的生物特征之一。與此同時，由于指紋采集為接觸式采集，取樣時對手指的要求很高，手指指紋表面的干濕程度、清潔程度都會對采集到的指紋圖像產(chǎn)生影響，使識別的準(zhǔn)確度降低，用戶體驗較差。目前，解決這一問題的方案之一是采用非接觸式采集的生物作為識別個人的生物特征。例如:手掌掌紋、手掌血管圖像、面部圖像、面部骨骼圖像、虹膜等。非接觸式采集的方法在本領(lǐng)域中已被普遍使用，有效地解決了指紋識別通過率低的問題。
[0004]然而，非接觸式采集也存在一定的問題，例如:由于依靠攝像頭和感測器識別遮擋物，環(huán)境光線對獲取的圖片的質(zhì)量具有很大的影響。自然光的強度時刻都在變化，晴天陽光直射地面的照度可達到100000勒克斯，晴天背陰處的照度約為10000勒克斯，陰天室外的照度為也可達到3000勒克斯，即使在晴天的半室外環(huán)境，光強度仍可達到3000勒克斯。不同的場所環(huán)境光線相差巨大，室外強，室內(nèi)弱，即使在室內(nèi)，窗子邊的光線強度與室內(nèi)也相差很大。因此，亟需提供一種方法克服自然光強度的變化對取像質(zhì)量的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本申請解決的技術(shù)問題之一是提供一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置，包括:發(fā)光單元，用于向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元發(fā)出的紅外線的強度可調(diào);感測單元，用于感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像;亮度分析單元，用于提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)；補光調(diào)節(jié)單元，用于當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元的發(fā)光強度，直至得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述生物計量信息采集裝置還包括:探測單元，用于探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物以及當(dāng)檢測到遮擋物存在時輸出喚醒信號。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述探測單元為反射式紅外偵測單元。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元為紅外燈陣列單元。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述感測單元為紅外攝像頭，其中，所述紅外攝像頭的取像范圍即為采集裝置的取像范圍。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元發(fā)出的光線照射的范圍大于或等于所述紅外攝像頭的取像范圍。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述亮度分析單元獲取圖像亮度的方法為:
[0012]提取獲取的圖像每一個像素點的色彩飽和度；
[0013]計算全部像素點的色彩飽和度的加權(quán)平均值，即為該圖像的亮度值。
[OOM]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元的補光強度范圍為200?2500cd/cm2。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述補光調(diào)節(jié)單元增加或減小發(fā)光單元亮度的方法為:調(diào)整紅外燈陣列單元中每一個發(fā)光的紅外燈的發(fā)光強度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述補光調(diào)節(jié)單元用于:當(dāng)圖像的亮度超出補光調(diào)節(jié)單元所能調(diào)整的范圍時，則可調(diào)整感測單元的曝光區(qū)間:當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，則下調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)；當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度下限時，則上調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集方法，包括:通過發(fā)光單元向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)；通過感測單元感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像;通過亮度分析單元提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)；通過補光調(diào)節(jié)單元對發(fā)光單元的發(fā)光強度進行調(diào)節(jié)，當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元的發(fā)光強度，直至得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，在發(fā)光單元發(fā)射紅外線之前還包括:通過探測單元探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物，以及當(dāng)檢測到遮擋物存在時輸出喚醒信號。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述探測單元為反射式紅外偵測單元。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元為紅外燈陣列單元。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述感測單元為紅外攝像頭，其中，所述紅外攝像頭的取像范圍即為采集裝置的取像范圍。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元發(fā)出的光線照射的范圍大于或等于所述紅外攝像頭的取像范圍。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述亮度分析單元獲取圖像亮度的方法為:提取獲取的圖像每一個像素點的色彩飽和度;計算全部像素點的色彩飽和度的加權(quán)平均值，即為該圖像的亮度值。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述發(fā)光單元的補光強度范圍為200?2500cd/cm2。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述補光調(diào)節(jié)單元增加或減小發(fā)光單元亮度的方法為:調(diào)整紅外燈陣列單元中每一個發(fā)光的紅外燈的發(fā)光強度。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的其中一個方面，所述通過補光調(diào)節(jié)單元對發(fā)光單元的發(fā)光強度進行調(diào)節(jié)的方法為:當(dāng)圖像的亮度超出補光調(diào)節(jié)單元所能調(diào)整的范圍時，調(diào)整感測單元的曝光區(qū)間；當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，下調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)；當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度下限時，上調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)。本發(fā)明提供的采集裝置能夠直接感測采集到的圖像的亮度，并根據(jù)所述獲取的圖像的亮度調(diào)節(jié)光源的發(fā)光強度，從而獲得亮度合適、便于識別的圖像。相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用光線傳感器獲取外界光線強度的設(shè)備，本發(fā)明能夠直接提取采集到的圖像的亮度，更直觀的根據(jù)提取結(jié)果對光源的光線進行調(diào)整，獲取的圖像清晰度更高。
[0026]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解，雖然下面的詳細(xì)說明將參考圖示實施例、附圖進行，但本申請并不僅限于這些實施例。而是，本申請的范圍是廣泛的，且意在僅通過后附的權(quán)利要求限定本申請的范圍。
【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0028]圖1為本發(fā)明一個實施例中的生物計量信息采集裝置的示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明一個實施例中的生物計量信息的采集方法流程圖；
[0030]圖3為本發(fā)明一個實施例中的生物計量信息的采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4(a)為本發(fā)明一個實施例中采集到的獲取的亮度過低的圖像示意圖；
[0032]圖4(b)為本發(fā)明一個實施例中采集到的獲取的亮度過高的圖像示意圖；
[0033]圖5為分別對圖4(a)和(b)中采集到的生物計量信息圖像在調(diào)整光源強度后重新獲取的圖像；
[0034]圖6為本發(fā)明一個實施例中的生物計量信息的采集裝置用于用戶標(biāo)識和授權(quán)的示例性系統(tǒng)的示意圖；
[0035]圖7為本發(fā)明另一個實施例中的生物計量信息的采集裝置用于用戶標(biāo)識和授權(quán)的示例性系統(tǒng)的示意圖；
[0036]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)描述。
[0038]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0039]在下面詳細(xì)的描述中，作為示例列舉出了多個特定的細(xì)節(jié)從而提供對于相關(guān)實施例的全面理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以不限于這些細(xì)節(jié)或者連同附加特征來實現(xiàn)本發(fā)明。在其他的例子中，在相對高的層面上無有細(xì)節(jié)地對公知的方法、進程、系統(tǒng)、組件和/或電路進行描述，從而避免對本發(fā)明造成不必要的模糊化。
[0040]本發(fā)明描述了基于多模式生物計量信息的采集裝置以及基于該裝置的個人標(biāo)識裝置與方法。個人的多模式生物計量信息可以包括但不限于與個人的面部圖像相關(guān)的信息以及與手掌特征相關(guān)的信息。這種用戶標(biāo)識的應(yīng)用包括安全進入，例如建筑物、設(shè)備、安裝在計算設(shè)備上的軟件應(yīng)用等。例如，當(dāng)個人試圖通過由安全系統(tǒng)(例如安裝在門上或者門的附近)控制的門進入建筑物時，安全系統(tǒng)可以通知個人將指頭放置在用戶標(biāo)識設(shè)備上。用戶標(biāo)識設(shè)備可以確定該個人是否具有被允許進入該建筑物的已知并且/或授權(quán)的身份。
[0041]圖1示出了本發(fā)明一個實施例中的一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置，包括:發(fā)光單元110、感測單元120、亮度分析單元130、補光調(diào)節(jié)單元140。下面將結(jié)合附圖對上述部分進行詳細(xì)介紹。
[0042]所述發(fā)光單元110用于向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元110發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)。具體的，如圖3所示，所述發(fā)光單元110為由發(fā)光強度可調(diào)的紅外LED燈組成的陣列。經(jīng)過測驗，亮度范圍為200?2500cd/cm2的圖像的識別度相比于具有其他亮度的圖像具有更高的識別度，因此，發(fā)光單元的發(fā)光強度范圍應(yīng)大于等于200?2500cd/cm2。在實際中，物計量信息采集裝置多用于個人識別系統(tǒng)，并且其應(yīng)用環(huán)境多為室內(nèi)或半室外，這些環(huán)境的光線強度的變化幅度要小于室外的光照強度變化幅度，因此所述采集裝置的發(fā)光單元110的發(fā)光強度范圍可以根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境進行設(shè)置，例如，在光照強度變化較小的室內(nèi)，發(fā)光單元的強度變化范圍可以為300?600cd/cm2，在光照強度變化較大的半室外，發(fā)光單元的強度變化范圍可以為400?2500cd/cm2。發(fā)光單元110的強度變化范圍由組成所述紅外燈陣列的每一個單獨的LED燈的發(fā)光強度和數(shù)目決定，例如，當(dāng)發(fā)光單元110所需的最大光照強度為800cd/cm2時，可以采用1個最大光照強度為80cd/cm2的紅外LED燈組成發(fā)光單元110。在實際中，考慮到由于光波之間的干涉而引起的疊加作用，LED燈的數(shù)目可以減小為6?8個，由使用的LED紅外燈的功率決定。在其他實施例中，除LED燈以外，也可采用其他類型的燈發(fā)射紅外線，例如激光紅外燈等。發(fā)光單元的型號的種類僅僅用于解釋和說明本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0043]所述感測單元120用于感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像。具體的，所述感測單元120為紅外攝像儀。紅外攝像儀能夠準(zhǔn)確的捕捉被遮擋物反射的紅外線，同時有效過濾掉取像范圍內(nèi)其他因素的干擾，例如靜態(tài)或動態(tài)的背景圖案、距離遮擋物較遠(yuǎn)的其他遮擋物體等。所感測單元120的取像范圍即為本發(fā)明中的采集裝置的取像范圍。需要注意的是，所述發(fā)光單元110的發(fā)光范圍大于或等于所述感測單元120的取像范圍，通常需大于所述感測單元120的取像范圍。
[0044]所述亮度分析單元130用于提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)。補光調(diào)節(jié)單元140，用于當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元的發(fā)光強度，直至得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。
[0045]具體的，所述亮度分析單元130和補光調(diào)節(jié)單元140在硬件上均通過具有特定功能的集成電路實現(xiàn)，對應(yīng)圖3的設(shè)備示意圖中的CPU。所述亮度分析單元130接收到感測單元120傳輸來的圖像后，對圖像進行分析處理，獲得所述圖像的亮度，并判斷該亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)。具體的，首先計算所述獲取的圖像的每一個像素點上的色彩飽和度。通常所說的色彩飽和度是指關(guān)于紅、藍(lán)、綠三原色的飽和度。飽和度的計算方法在現(xiàn)有技術(shù)中可以通過多種算法實現(xiàn)，為本領(lǐng)域的公知常識。在本發(fā)明的一個實施例中，采用一種較為簡單的飽和度的計算方法為，即飽和度Y= (B+Gb+Gr+R)/4，其中，1?代表該像素點關(guān)于紅色的感光值，B代表該像素點關(guān)于藍(lán)色的感光值，Gb、Gr代表該像素點關(guān)于藍(lán)色的感光值，獲取上述四個值之后進行加權(quán)平均即可得到該像素點的飽和度。對獲取的圖像上的全部像素點的飽和度進行加權(quán)平均之后，即可得到獲取的圖像的亮度值。之后將所述亮度值與預(yù)定的亮度范圍進行匹配，當(dāng)亮度值大于最大亮度時，向補光調(diào)節(jié)單元140輸出降低發(fā)光單元110亮度的信號；反之當(dāng)當(dāng)亮度值小于最大亮度時，向補光調(diào)節(jié)單元140輸出提高發(fā)光單元110亮度的信號。之后由感測單元120重新獲取遮擋物的圖像，直至獲得亮度合適的圖像為止。
[0046]所述補光調(diào)節(jié)單元140接收到亮度分析單元的輸出的信號后，對發(fā)光單元110的亮度進行適應(yīng)性調(diào)整。當(dāng)亮度值大于最大亮度時，降低發(fā)光單元110亮度;反之當(dāng)當(dāng)亮度值小于最大亮度時，提高發(fā)光單元110亮度。具體的，組成所述發(fā)光單元110的紅外燈的發(fā)光強度與流經(jīng)其中的電流的大小成正比，所述補光調(diào)節(jié)單元140通過控制發(fā)光單元110中的電流的強弱控制其發(fā)光強度。之后由感測單元120重新獲取遮擋物的圖像，直至獲得亮度合適的圖像為止。
[0047]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述通過補光調(diào)節(jié)單元140對獲取的圖像的亮度進行調(diào)節(jié)的方法為:當(dāng)圖像的亮度超出補光調(diào)節(jié)單元所能調(diào)整的范圍時，調(diào)整感測單元的曝光區(qū)間；當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，下調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù);當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度下限時，上調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)。
[0048]除了發(fā)光單元100的發(fā)光強度以外，感測單元120的曝光強度也會直接影響獲取的圖片亮度。因此，可以通過調(diào)整感測單元120的曝光參數(shù)對獲取的圖像的亮度值進行調(diào)整。在本實施例中，所述感測單元120可以是CMOS鏡頭。具體的，首先設(shè)定默認(rèn)曝光參數(shù)，曝光參數(shù)包括快速曝光區(qū)間和慢速曝光區(qū)間，構(gòu)成曝光區(qū)間。當(dāng)獲取的圖像亮度值大于最大亮度時，降低曝光參數(shù)，即將曝光區(qū)間住下調(diào)整;反之當(dāng)當(dāng)亮度值小于最大亮度時，提高曝光參數(shù)，即將曝光區(qū)間住上調(diào)整。在實際應(yīng)用中，所述補光調(diào)節(jié)單元140可以只通過調(diào)整發(fā)光單元110的發(fā)光強度調(diào)整獲取的圖片亮度，也可以只通過調(diào)整感測單元120的曝光參數(shù)調(diào)整獲取的圖片亮度，也可以將二者結(jié)合，在調(diào)整發(fā)光單元110發(fā)光強度的同時調(diào)整感測單元120的曝光參數(shù)，以獲取更大的補光范圍。
[0049]優(yōu)選的，所述生物計量信息采集裝置還包括:探測單元150。
[0050]所述探測單元150用于探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物。具體的，探測單元150包括彩色攝像頭和確認(rèn)單元。所述彩色攝像頭用于對攝像頭的攝像范圍內(nèi)出現(xiàn)的圖像進行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到圖像變化時，將變化的圖像發(fā)送給確認(rèn)單元。所述確認(rèn)單元用于對彩色攝像頭監(jiān)測到的圖像進行分析處理，判斷獲取的圖像中是否包含需要采集的生物計量信息，并在檢測到的該生物計量信息時，輸出包含確認(rèn)信息的結(jié)果。
[0051]探測單元150的目的是過濾干擾信號，降低系統(tǒng)功耗，確保只有當(dāng)遮擋物為待獲取的生物計量信息時才啟動發(fā)光單元110和感測單元120。所述待獲取的生物計量信息可以為人的面部特征、手掌的掌紋特征、手掌血管特征以及虹膜特征等。根據(jù)生物計量信息的不同，所述探測單元150的結(jié)構(gòu)針對性的具有不同的結(jié)構(gòu)和特點，這些均為本領(lǐng)域的公知常識，在此不再贅述。
[0052]在實際使用中，所述發(fā)光單元110、感測單元120、亮度分析單元120以及補光調(diào)節(jié)單元140均處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)待識別圖像為其他干擾圖像，如其他遮擋物時，上述各部分均保持關(guān)閉狀態(tài)。彩色攝像頭則隨時處于工作狀態(tài)，對探測范圍內(nèi)的圖像進行實時監(jiān)控，當(dāng)探測范圍內(nèi)的圖像發(fā)生變化時，捕捉變化后的圖像，并將該圖像發(fā)送給確認(rèn)單元，此時確認(rèn)單元啟動，對彩色攝像頭獲取的圖像進行識別，當(dāng)判斷出獲取的圖像包含待采集的生物計量信息后，輸出確認(rèn)信息。發(fā)光單元110和感測單元120接收到該確認(rèn)信息后，按照預(yù)設(shè)程序先后啟動。所述確認(rèn)單元可以是控制器、微型單片機等具有邏輯控制功能的器件，如何實現(xiàn)確認(rèn)單元是本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段，在此不再贅述。
[0053]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述探測單元150為反射式紅外偵測單元。該反射式紅外偵測單元按照一定的時間間隔持續(xù)的向外發(fā)射紅外線，當(dāng)接收到發(fā)出紅外線被遮擋物反射回的紅外線時，判斷存在遮擋物，發(fā)出確認(rèn)信號，開啟發(fā)光單元110和感測單元120。相比于彩色攝像頭作為探測單元150的實施例，反射式紅外偵測單元具有成本低、集成度高、體積小的特點，同時其識別精度也相應(yīng)的較低。在實際中探測單元150可根據(jù)實際需要進行選取。同時，所述探測單元150也可以時其他不限于上述兩種裝置的其他裝置。
[0054]相應(yīng)的，如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集方法，包括以下步驟:
[0055]S210.通過發(fā)光單元110向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元110發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)；
[0056]S220.通過感測單元120感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像；
[0057]S230.通過亮度分析單元130提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)；
[0058]S240.通過補光調(diào)節(jié)單元140對發(fā)光單元110的發(fā)光強度進行調(diào)節(jié)，當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元110的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元110的發(fā)光強度；
[0059]S250.得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。
[0060]優(yōu)選的，在步驟S210之前還包括步驟S200:通過探測單元150探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物，當(dāng)檢測到遮擋物存在時輸出喚醒信號。
[0061 ]下面將結(jié)合具體的實施例對上述方法進行詳細(xì)說明。
[0062]首先，在步驟S200中，所述探測單元150用于探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物。探測單元150的目的是過濾干擾信號，降低系統(tǒng)功耗，確保只有當(dāng)遮擋物為待獲取的生物計量信息時才啟動發(fā)光單元110和感測單元120。在本發(fā)明的一個實施例中，上述探測單元150包括彩色攝像頭和確認(rèn)單元。當(dāng)所述彩色攝像頭監(jiān)測到圖像變化時，將變化的圖像發(fā)送給確認(rèn)單元。當(dāng)所述確認(rèn)單元判斷獲取的圖像中包含需要采集的生物計量信息時，輸出包含確認(rèn)信息的結(jié)果。
[0063]在本發(fā)明的另一個實施例中，所述探測單元150為反射式紅外偵測單元。該反射式紅外偵測單元按照一定的時間間隔持續(xù)的向外發(fā)射紅外線，當(dāng)接收到發(fā)出紅外線被遮擋物反射回的紅外線時，判斷存在遮擋物，發(fā)出確認(rèn)信號，開啟發(fā)光單元110和感測單元120。相比于彩色攝像頭作為探測單元150的實施例，反射式紅外偵測單元具有成本低、集成度高、體積小的特點，同時其識別精度也相應(yīng)的較低。在實際中探測單元150可根據(jù)實際需要進行選取。同時，所述探測單元150也可以時其他不限于上述兩種裝置的其他裝置。
[0064]所述待獲取的生物計量信息可以為人的面部特征、手掌的掌紋特征、手掌血管特征以及虹膜特征等。根據(jù)生物計量信息的不同，所述探測單元150的結(jié)構(gòu)針對性的具有不同的結(jié)構(gòu)和特點，這些均為本領(lǐng)域的公知常識，在此不再贅述。在下面的敘述中，以手掌的掌紋圖像作為待采集的生物計量信息為例對本發(fā)明進行說明。
[0065]在步驟S210中，通過發(fā)光單元110向遮擋物，即手掌，發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元110發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)。具體的，如圖3所示，所述發(fā)光單元110為由發(fā)光強度可調(diào)的紅外LED燈組成的陣列。所述發(fā)光單元110的發(fā)光強度范圍應(yīng)為200?2500cd/cm2。發(fā)光單元110開啟之后，其發(fā)光強度為初始值500cd/cm2。手掌將所述紅外線反射回采集裝置后，感測單元120即可對被反射的紅外線進行感測。
[0066]接下來，在步驟S220中，通過感測單元120感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像。所述感測單元120為紅外攝像儀。紅外攝像儀能夠準(zhǔn)確的捕捉被遮擋物反射的紅外線，同時有效過濾掉取像范圍內(nèi)其他因素的干擾，例如靜態(tài)或動態(tài)的背景圖案、距離遮擋物較遠(yuǎn)的其他遮擋物體等。所感測單元120的取像范圍即為本發(fā)明中的采集裝置的取像范圍。需要注意的是，所述發(fā)光單元110的發(fā)光范圍大于或等于所述感測單元120的取像范圍，通常需大于所述感測單元120的取像范圍。
[0067]接下來，在在步驟S230中，通過亮度分析單元130提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)。所述亮度分析單元130接收到感測單元120傳輸來的圖像后，對圖像進行分析處理，獲得所述圖像的亮度，并判斷該亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)。具體的，首先計算所述獲取的圖像的每一個像素點上的色彩飽和度。對獲取的圖像上的全部像素點的飽和度進行加權(quán)平均之后，即可得到獲取的圖像的亮度值。之后將所述亮度值與預(yù)定的亮度范圍進行匹配，當(dāng)亮度值大于最大亮度，如獲得如圖4(b)中的圖案時，亮度分析單元130向補光調(diào)節(jié)單元140輸出降低發(fā)光單元110亮度的信號;反之當(dāng)當(dāng)亮度值小于最大亮度時，如獲得如圖4(a)中的圖案時，亮度分析單元130向補光調(diào)節(jié)單元140輸出提高發(fā)光單元110亮度的信號。
[0068]接下來，在步驟S240中，通過補光調(diào)節(jié)單元140對發(fā)光單元110的發(fā)光強度進行調(diào)節(jié)，當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元110的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元110的發(fā)光強度。由于組成所述發(fā)光單元110的紅外燈的發(fā)光強度與流經(jīng)其中的電流的大小成正比，所述補光調(diào)節(jié)單元140通過控制發(fā)光單元110中的電流的強弱控制其發(fā)光強度。在圖4(a)所示的情況中，獲取的圖像亮度過低，需要增加電流來增加發(fā)光單元110的發(fā)光強度，從而使圖像接收到的紅外線強度加強，獲得亮度較高的圖像;在圖4(b)所示的情況中，獲取的圖像亮度過高，需要減小電流來減小發(fā)光單元110的發(fā)光強度，從而使圖像接收到的紅外線強度減弱，獲得亮度較低的圖像。
[0069]最后，在步驟S250中，當(dāng)發(fā)光單元110的發(fā)光強度進行適應(yīng)性的增加或減小之后，即可得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像，如圖5所示。
[0070]本發(fā)明提供的采集裝置能夠直接感測采集到的圖像的亮度，并根據(jù)所述獲取的圖像的亮度調(diào)節(jié)光源的發(fā)光強度，從而獲得亮度合適、便于識別的圖像。相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用光纖傳感器獲取外界光線強度的設(shè)備，本發(fā)明能夠直接提取采集到的圖像的亮度，更直觀的根據(jù)提取結(jié)果對光源的光線進行調(diào)整，獲取的圖像清晰度更高。
[0071]需要說明的是，本發(fā)明中的生物信息采集裝置以及基于該裝置的個人標(biāo)識裝置與方法可以用于用戶的標(biāo)識與授權(quán)，參見圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于用戶標(biāo)識和授權(quán)的示例性系統(tǒng)600的高層面描繪。在圖6中，示例性系統(tǒng)600包括服務(wù)器630、身份識別設(shè)備640、一個或多個授權(quán)控制器610、用戶650以及網(wǎng)絡(luò)620。其中的身份識別設(shè)備640課通過本發(fā)明中的生物計量信息采集裝置獲取相應(yīng)的生物計量信息。
[0072]圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于用戶標(biāo)識和授權(quán)的另一個示例性系統(tǒng)700的高層面描繪。本發(fā)明的生物計量信息采集裝置同樣可以應(yīng)用于其中的身份識別設(shè)備。需要說明的是，圖6和圖7僅為對本發(fā)明的生物計量信息采集裝置在實際應(yīng)用中的事理性說明，不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0073]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本申請不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本申請的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本申請。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申請的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本申請內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此夕卜，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。系統(tǒng)權(quán)利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
【主權(quán)項】
1.一種自適應(yīng)光線的生物計量信息采集裝置，包括: 發(fā)光單元，用于向遮擋物發(fā)射紅外線，所述發(fā)光單元發(fā)出的紅外線的強度可調(diào)； 感測單元，用于感測被遮擋物反射的紅外線，并根據(jù)感測到的紅外線形成遮擋物的圖像； 亮度分析單元，用于提取所述圖像的亮度，并分析所述亮度是否處于可識別的亮度范圍內(nèi)； 補光調(diào)節(jié)單元，用于當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，降低發(fā)光單元的發(fā)光強度，反之則增加發(fā)光單元的發(fā)光強度，直至得到亮度處于可識別的亮度范圍內(nèi)的圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括: 探測單元，用于探測所述采集裝置的取像范圍內(nèi)是否存在遮擋物，以及當(dāng)檢測到遮擋物存在時輸出喚醒信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述探測單元為反射式紅外偵測單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元為紅外燈陣列單元。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述感測單元為紅外攝像頭，其中，所述紅外攝像頭的取像范圍即為采集裝置的取像范圍。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元發(fā)出的光線照射的范圍大于或等于所述紅外攝像頭的取像范圍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述亮度分析單元獲取圖像亮度的方法為: 提取獲取的圖像每一個像素點的色彩飽和度； 計算全部像素點的色彩飽和度的加權(quán)平均值，即為該圖像的亮度值。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)光單元的補光強度范圍為200?2500cd/cm2。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述補光調(diào)節(jié)單元增加或減小發(fā)光單元亮度的方法為:調(diào)整紅外燈陣列單元中每一個發(fā)光的紅外燈的發(fā)光強度。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述補光調(diào)節(jié)單元單元用于: 當(dāng)圖像的亮度超出補光調(diào)節(jié)單元所能調(diào)整的范圍時，調(diào)整感測單元的曝光區(qū)間； 當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度上限時，下調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)； 當(dāng)獲取的圖像亮度超出可識別的亮度下限時，上調(diào)感測單元的曝光區(qū)間參數(shù)。
【文檔編號】H04N5/235GK105959592SQ201610375330
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】車全宏, 李治農(nóng), 葉善輝
【申請人】東莞市中控電子技術(shù)有限公司