CN104715229B - 人脸识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的人脸识别装置，用于对人脸识别区域内的人脸进行识别，其包括：光照单元（1），其用于提供照射所述人脸识别区域的光线；图像获取单元（2），其用于连续采集人脸识别区域内的图像；比较单元（3），其比较所述图像获取单元（2）连续获取的图像中相邻两图像的亮度；识别单元（4），其用于在所述图像获取单元（2）所获取的图像中存在人脸时进行人脸识别；和控制单元（5），其根据所述比较单元（3）的比较结果对所述光照单元（1）进行控制，以在有人进入所述人脸识别区域时控制所述光照单元（1）进行照射，以获取人脸图像并进行人脸识别。本发明提供的人脸识别装置，可在有人脸识别需求时自动启动人脸识别，在没有人脸识别需求时进行监测，并且可防止光照单元开启不及时和开启过于频繁，延长光照单元的使用寿命。

Description

人脸识别装置

技术领域

本发明属于人脸识别技术领域，涉及一种可自动启动识别功能的人脸识别装置。

背景技术

生物识别是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，(如手形、指纹、脸型、虹膜、视眼膜、脉搏、耳廓等)和行为特征(如笔迹、声音、步态、按键力度等)来进行个人身份的鉴定。现代的生物识别技术已经到达了一定的高度，人们追求更复杂环境中（强光，高温，高压等等）的识别效果。在人脸识别技术中，室内光照相对理想，普通红外强度能采集并检测人脸，相对室外强光下，普通红外强度很难定位人脸，识别难度增大，提高红外强度可以解决上述问题，但是也引出了其他问题：1、红外灯具有寿命，一般为1-3w小时。2、红外灯会产生大量的热量，且灯开启时间越长，热量越高，温度越高，从而导致红外灯寿命缩短。3、红外灯使用时间越长，红外灯发出的红外光衰减越多。

为了红外灯的寿命和使用效率，红外灯开启时长越少越好。但为了保证人脸识别，需要在人靠近时，红外灯能及时开启。最简单的方法是采用手动方式来开启识别使用，当需要红外光时，人工开启。当不需要红外光时，人工关闭。该方法确保了红外灯开启效率100%，但因为是人工操作，使用很不方便；还有一种解决方式，配合摄像头采集到的图像，判断限定时间内的两张图片的对比亮度值差，差值大于某个阈值的时候，判定为有人接近，此方法缺点是误判高，容易造成红外灯开启不及时或红外灯开启过于频繁。

发明内容

本发明鉴于以上问题，提供了一种人脸识别装置，其可在有人脸识别需求时自动启动人脸识别，在没有人脸识别需求时进行监测，并且可防止红外灯开启不及时以及红外灯开启过于频繁，延长红外灯的使用寿命。

本发明提供的人脸识别装置，用于对人脸识别区域内的人进行人脸识别，其包括：光照单元（1），其用于提供照射所述人脸识别区域的光线；图像获取单元（2），其用于连续采集人脸识别区域内的图像；比较单元（3），其比较所述图像获取单元（2）连续获取的图像中相邻两图像的亮度；识别单元（4），其用于在所述图像获取单元（2）所获取的图像中存在人脸时进行人脸识别；和控制单元（5），其根据所述比较单元（3）的比较结果对所述光照单元（1）进行控制，以在有人进入所述人脸识别区域时控制所述光照单元（1）进行照射，以获取人脸图像并进行人脸识别。

本发明提供的人脸识别装置，可在有人脸识别需求时自动启动人脸识别，在没有人脸识别需求时进行监测，并且可防止光照单元开启不及时和开启过于频繁，延长光照单元的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的正面示意图；

图2是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的侧面示意图；

图3是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的原理框图；

图4至图5是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的原理说明图；

图6是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的工作流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明提供的人脸识别装置进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本发明的人脸识别装置的最佳实施方式，本发明并不仅限于下述结构和流程。

图1是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的正面示意图；图2是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的侧面示意图。图3是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的原理框图。

如图1和图2所示，本实施方式的人脸识别装置100包括壳体，在壳体上设置有光照单元1和图像获取单元2，光照单元1包括多个设置在图像获取单元2周围的光源，用于提供照射人脸识别区域的光线。

在本实施方式中，所谓的人脸识别区域，即，图像获取单元2的摄像头所能照射到的有效范围。光照单元1为红外光照单元，其向外发射红外光。图像获取单元2为红外摄像装置，其与红外光源配合可在各种环境下采集人脸图像。

本实施方式的人脸识别装置100的壳体表面（安装光照单元1和图像获取单元2的面）呈倾斜设置，以使摄像头所在平面与人脸大致平行，并且光照单元1设置在图像获取单元2的周围，使光源的反射光线与发射光线大致平行，这样可使人脸识别装置较容易采集到高质量的人脸图像，从而提高人脸识别装置的识别效率。

在人脸识别装置100壳体的内部设置电路单元，来实现人脸识别单元的相应功能以及控制。如图3所示，本实施方式的人脸识别装置100包括光照单元1、图像获取单元2、比较单元3、识别单元4和控制单元5。

光照单元1用于提供照射所述人脸识别区域的光线，在本实施方式中光照单元1采用红外光源，其可向外发射红外光线。

图像获取单元2于连续采集人脸识别区域内的图像，在本实施方式中，图像获取单元2为红外摄像装置，通过与红外光源配合，可实现在各种环境下采集图像。

比较单元3用于比较图像获取单元2连续获取的图像中相邻两图像的亮度，并将比较结果发送至控制单元5。

识别单元4用于判断图像获取单元2所获取的图像中是否存在人脸，并在图像获取单元2所获取的图像中存在人脸时，根据图像获取单元2所获取的图像进行人脸识别。

控制单元5用于根据比较单元3的比较结果对光照单元1进行控制，以在有人进入所述人脸识别区域时控制光照单元1进行照射，以获取人脸图像，并进行人脸识别。

本实施方式的人脸识别装置100可实现在有人脸识别需求时自动进行人脸识别，在没有人脸识别需求时进行监测，并且可防止红外灯开启不及时以及红外灯开启过于频繁，延长红外灯的使用寿命。

下面结合图4至图5对本实施方式人脸识别装置的原理进行说明。

本实施方式人脸识别装置100的原理是利用红外摄像单元在红外光照条件下与没有红外光照条件下，采集到的图像具有明显区别的特点来判断是否有人靠近。具体地，当没有物体靠近时，相邻两帧图像的变化并不是很明显。当有物体靠近的时候，若红外光源全部关闭，相邻两帧图像的变化也不是很明显；同样若红外光源全部开启，相邻两帧图像的变化也不是很明显。但是，当有物体靠近的时候，当一帧图像为红外光源全部关闭时拍摄，相邻另一帧图像为红外光源全部开启时拍摄，则这两个图像差异是很明显的。因此通过比较相邻图像，可以很容易判断是否有物体靠近。

图4(a)是室内（环境光弱）情形中红外光源开启，且有人靠近使红外摄像单元获取的图像，图4（b）是室内情形中红外光源关闭，红外摄像单元获取的图像。图5(a)是室外（环境光强）情形中红外光源开启，且有人靠近使红外摄像单元获取的图像，图5（b）是室外情形中红外光源关闭，红外摄像单元获取的图像。如图4（a）和图4（b）所示，室内情况下，当有人靠近人脸识别设备，图像获取单元2所获取图像的亮度差值会有一个突变，而在室外强光下，设备的红外灯光作用被室外的太阳光照减弱，当有人靠近人脸识别设备，图像获取单元2所获取图像的亮度差值相应变小。因此在通过比较相邻图像判断是否有物体靠近时需要考虑环境光照。

本实施方式的人脸识别装置根据上述原理，设定了三种工作状态，控制单元5根据图像获取单元2所获取的相邻图像的亮度差值对人脸识别装置100的工作状态进行切换控制，以在有人脸识别需求时进行人脸识别，在没有人脸识别需求时进行监测，并且可防止红外灯开启不及时以及红外灯开启过于频繁，延长红外灯的使用寿命。

本实施方式的人脸识别装置100的工作状态包括：监测模式、人脸检测模式和人脸识别模式。

在监测模式中，控制单元5控制光照单元1每隔一定时间开启一次，并通过图像获取单元2连续获取图像，所获取的图像通过控制单元5发送至比较单元3，比较单元3比较相邻两个图像的亮度值，如果相邻两个图像亮度值之差大于设定阈值，则表示有物体靠近人脸识别装置100，此时控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸检测模式；反之，如果相邻两个图像亮度值之差小于设定阈值，则表示没有物体靠近人脸识别装置100，控制单元5控制人脸识别装置100继续保持在监测模式。

可以理解的是，光照单元1开启的时间间隔可根据具体需求以及经验进行设定，比如可设定每隔1秒开启一次。

还可以理解的是，根据前文描述，在有物体靠近时，相邻图像的亮度差值会受环境光线的影像，因此所述阈值可根据具体环境改变。环境光强时，可使所述设定阈值较小，以提高人脸识别装置的灵敏度，环境光弱时，可使所述设定阈值较大，以防止误判断。

在人脸检测模式中，控制单元5控制光照单元1开启，通过图像获取单元2获取图像，并判断获取的图像是否存在人脸。具体地，在人脸检测模式中，光照单元1在控制单元5控制下开启，而不是在监测模式中的闪烁（每隔一定时间开启一次），在光照单元1照射下，控制单元5通过图像获取单元2获取图像，此时，可以获取一张图像也可以获取多张图像，然后将所获取的图像发送至识别单元4，识别单元4判断所获取的图像中是否存在人脸，如果存在，则控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸识别模式，反之则控制单元5关闭光照单元1，并控制人脸识别装置100返回监测模式。

在人脸检测模式中，判断人脸是否存在的具体方法为对图像获取单元2获取的图像进行处理，以判断所获取的图像中是否存在人脸特征，如果存在人脸特征，则表示存在人脸，即有人靠近人脸识别装置100，反之则表示不存在人脸，没有人靠近人脸识别装置100。

可以理解的是，在人脸识别模式中，为了降低光照单元1的开启时间，控制单元5可控制光照单元开启设定时间，只要保证图像获取单元2可获取红外光开启状态的图像即可。该设定时间可根据实际需求以及实验数据和经验进行设定。

在人脸识别模式中，控制单元5控制光照单元1开启，通过所述图像获取单元2获取图像，并根据所述获取的图像进行人脸识别。具体地，控制单元5控制光照单元1正常开启，此模式中，光照单元1一直开启，直到人脸识别结束。控制单元5通过图像获取单元2获取一个或多个人脸图像，并将所获取的人脸图像发送至识别单元4。识别单元4对所获取的人脸图像进行诸如人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别等处理，来判断所获取的人脸图像是否数据库中某一特征模板近似，如果近似则判定人脸识别通过，反之人脸识别未通过。识别单元4在识别结束后，将识别结果发送至控制单元5，控制单元5将识别结果（通过或未通过）以语音或图示方式告知被识别人，同时控制单元关闭光照单元1，并使人脸识别装置返回监测模式。

图6是本发明一实施方式提供的人脸识别装置的工作流程图。下面结合图6来说明本实施方式的人脸识别装置100的工作流程。

如图6所示，当启动人脸识别装置100后，控制单元5控制人脸识别装置100执行步骤S1，即进入监测模式，此时，光照单元1闪烁（每隔一定时间开启一次），图像获取单元连续获取图像，并将所获取的图像发送至比较单元3，当比较单元3确定相邻两个图像亮度值之差大于设定阈值时，控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸检测模式，反之则使人脸识别装置100保持在监测模式，直到比较单元3确定相邻两个图像亮度值之差大于设定阈值为止。

当比较单元3确定相邻两个图像亮度值之差大于设定阈值后，控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸检测模式。在人脸检测模式中，控制单元5控制光照单元1开启，并通过图像获取单元2获取图像，识别单元4判断所获取的图像中是否存在人脸，如果存在则控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸识别模式，反之则控制单元5关闭光照单元1，并使人脸识别装置100返回监测模式。

当识别单元4判断所获取的图像中存在人脸后，控制单元5控制人脸识别装置100进入人脸识别模式。在人脸识别模式中，控制单元5控制光照单元1正常开启，通过图像获取单元2获取人脸图像，并由识别单元4对所获取的人脸图像进行识别，以确定人脸识别是否通过。当确定人脸识别通过与否后，人脸识别结束，控制单元5关闭光照单元1，并使人脸识别装置100返回监测模式。

本发明提供的人脸识别装置，在监测模式中，光照单元处于闪烁状态，因而可大大减少光照单元的总开启时间，有效延长了红外光源的使用寿命，并且由于光照单元闪烁，红外光源不会长时间开启，因而可防止光照单元不会因开启时间过长导致发热高温，从而进一步延长红外光源的使用寿命。

进一步，本发明提供的人脸识别装置，通过比较相邻图像的亮度差值来有效判断是否有物体靠近，并在有物体靠近时进一步判断是否存在人脸，如果存在则进行人脸识别，反之则返回监测模式。因此本发明提供的人脸识别装置可在有人脸识别需求时自动启动人脸识别，并可在有人脸识别需求时，使光照单元及时开启，在识别结束后关闭光照单元，返回监测模式，使光照单元保持闪烁状态。

与光照单元一直保持开启状态，或人工开启光照单元的人脸识别装置相比，本发明的人脸识别装置，光照单元既可在有人脸识别需求时及时开启，又不会开启过于频繁，从而大大降低光照单元的总开启时间，延长了光照单元的使用寿命。

以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本发明的保护区间。

Claims (6)

1.一种人脸识别装置，用于对人脸识别区域内的人脸进行识别，其特征在于，包括：

光照单元（1），其用于提供照射所述人脸识别区域的光线；

图像获取单元（2），其用于连续采集人脸识别区域内的图像；

比较单元（3），其比较所述图像获取单元（2）连续获取的图像中相邻两图像的亮度；

识别单元（4），其用于在所述图像获取单元（2）所获取的图像中存在人脸时进行人脸识别；和

控制单元（5），其根据所述比较单元（3）的比较结果对所述光照单元（1）进行控制，以在有人进入所述人脸识别区域时控制所述光照单元（1）进行照射，以获取人脸图像并进行人脸识别。

2.如权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，

如果相邻两图像的亮度之差大于设定阈值，则所述控制单元（5）控制所述光照单元（1）进行照射，并控制所述识别单元（4）判断所述图像获取单元（2）所获取的图像中是否存在人脸，

如果存在人脸，则所述控制单元（5）控制所述识别单元（4）对所述图像获取单元（2）所获取的图像进行人脸识别，

如果不存在人脸或相邻两图像的亮度之差大于设定阈值，则所述控制单元（5）控制所述光照单元（1）每隔一定时间开启一次。

3.如权利要求2所述的人脸识别装置，其特征在于，在相邻两图像的亮度之差大于设定阈值时，所述控制单元（5）控制所述光照单元（1）照射设定时间。

4.如权利要求2所述的人脸识别装置，其特征在于，在所述图像获取单元（2）所获取的图像中存在人脸时，所述控制单元（5）控制所述光照单元（1）进行照射，直到本次人脸识别结束，

在人脸识别结束后，所述控制单元（5）控制所述光照单元（1）每隔一定时间开启一次。

5.如权利要求2所述的人脸识别装置，其特征在于，所述设定阈值根据环境光照条件进行变化，其中

环境光强时，所述设定阈值较小，环境光弱时，所述设定阈值较大。

6.如权利要求1-5任意一项所述的人脸识别装置，其特征在于，所述光照单元（1）发射红外光，

所述图像获取单元（2）为红外摄像装置。