CN106548161A - 用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，包括采集图像多维的模拟光源以及采集图像信息的图像采集设备，通过图像采集设备获取被识别对象的多维度脸部特征码；所述多维度脸部特征码，是在模拟环境中，通过图像采集设备录取的，以模拟光源数量为基数的各维度被识别对象的脸部特征，通过模数转换器芯片转换成数字信号，再经计算机程序整合为完整的被识别对象脸部特征码，存储于身份卡或特征码库即数据库内，供现场识别用的数据。应用本方法可有效降低因环境光线对人脸图像采集的干扰所造成被识别对象脸形变化而无法识别的概率，解决人脸识别系统在户外或光扰环境中识别率偏低的问题。

Description

用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法

技术领域

本发明涉及生物识别技术领域，涉及通过图像采集设备采集人脸图像来识别人员身份的技术方法，特别涉及一种应用于户外或多种光线干扰环境的条件下人脸识别，准确采集被识别对象人脸特征码的方法。

背景技术

作为安全认证的有效手段，人体生物识别技术被广泛地应用于各个领域。随着反侦测手段和技术的不断提升，更精确的人体生物特征识别技术也被更加受到关注。

人脸识别是一种基于利用人类的脸部特征进行辨识的技术，识别系统通过图像采集设备采集人脸图像或视频流，对所采集到的图像数据信息存储到前端识别设备或识别信息数据库，自动检测、比对和跟踪，通过专业的数据计算技术，对被识别对象进行比对、辨识，达到确认对象身份的目的。

人脸识别技术的发展与应用，依赖于光学技术和微电子及IT技术的结合，市场需求的不断提高和发展，拥有识别算法和硬件技术的厂商日益增多，识别率从以前的不足90%，逐渐提高到接近99%，甚至有人号称其识别率可达99.5%以上。

但是，当识别环境处于光线过暗或过强，或在户外识别对象周边光线变化很大时，当光学扰动强烈的时侯，其识别率会大幅度降低，甚至根本无法识别对象。其主要原因在于影像视频的生成必须具备合适的光学条件，当光学条件不利于或影响到其生成时，影像视频就会发生扭曲、变形，人脸图像也是光学反射的映像，当被识别对象处于户外或背景光线扰动强烈时，都会造成图像采集设备捕捉到的脸像发生形变、色变，以致与存档时采集的被识别对象特征码比对图谱不相匹配，导致系统无法识别。

为此，在现有技术条件下，行业内工程技术人员寻求了许多解决方法，力争突破和改善这种不利的识别条件，例如采用滤光摄像设备过滤掉部分可见光，再用红外补光，殊不知自然光中的红外光是十分强烈的，人工红外补光根本无法抵御自然红外光的干扰；再如在户外搭建遮光设施，用前端补光抵消后端强光干扰等，但还是不能解决由于强烈的光干扰导致所采集图像无法识别的问题。

因此，如何通过相关更有效的技术手段，让人脸识别系统能够便捷准确地在有强烈光扰环境下，使系统达到更高的辨识度，是本领域工程技术人员所追求的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，它能可靠地模拟在户外或光扰环境的条件下，有效采集被识别对象的人脸识别特征码，使人脸识别系统所存档供比对的特征码，与识别环境下采集的图像特征相匹配，极大地提高识别率，解决了人脸识别系统在户外或光扰环境中识别率偏低的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，它包括采集图像多维的模拟光源以及采集图像信息的图像采集设备，通过图像采集设备获取被识别对象的多维度脸部特征码；

所述模拟光源，是在指定场所，根据须进行人脸识别现场的光学条件，应用电光源设备，模拟出与现场相近相似的光学环境；

所述图像采集设备，是经对光学图像传感器进行处理，并加装遮光罩，仅显示感光被识别对象脸部特征，能采集到清晰的被识别对象脸部特征的设备；

所述多维度脸部特征码，是在模拟环境中，通过图像采集设备录取的，以模拟光源数量为基数的各维度被识别对象的脸部特征，通过模数转换器芯片转换成数字信号，再经计算机程序整合为完整的被识别对象脸部特征码，存储于身份卡或特征码库即数据库内，供现场识别用的数据。

将所采集的脸部多维特征码存储于被识别对象身份识别卡，在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的脸部多维特征码，与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

将所采集的脸部多维特征码存储于特征码库即数据库，在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的身份信息即时传输至特征库即数据库，从该身份信息地址调取其脸部多维特征码，与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

所述脸部多维特征码，是根据现场环境设置多排、多点、多种光源的模拟环境，对被识别对象脸部多维度采集光学特征，并转换为数字特征码。

多维图像特征码的采集与识别流程如下：

（1）特征码采集，根据被识别对象所处环境的需要，布置模拟光源，根据现场阳光或干扰光源的方向来选择布置的角度以及模拟光源的维度，维度越多采集的特征码越多，则越能接近现场实况，算法中选取接近值；

（2）特征码导出存储，将采集的多维特征码随即导出存入特征码库，并植入制成被识别对象的身份卡，以便在识别时即时调取对应的特征码作比对；

（3）现场应用刷卡，被识别对象进入识别区域，先将身份识别卡置于读卡器上，读取该被识别对象的基本信息和特征码存储信息；

（4）现场脸部扫描，被识别对象刷卡后，系统即获取到该被识别身份的信息，此时进行脸部扫描，获取现场的脸部特征，形成比对特征码；

（5）特征码比对识别，系统将现场采集的被识别对象脸部特征图像，与身份识别卡存储的该对象脸部特征码比对，或上传至后端平台特征码库即数据库调取该对象特征码进行比对，经算法分析，若该对象的部分特征码与现场脸部图像吻合，即表示可通过识别认证，若无一吻合，即表示识别认证不通过。

所述图像采集设备在采集过程中安装于被识别对象的前下方，且具有向斜上方的倾角，并加装遮光罩。

所述图像采集设备是摄像机或照相机。

应用本发明的一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，能可靠地模拟在户外或光扰环境的条件下，有效采集被识别对象的人脸识别特征码，使人脸识别系统所存档供比对的特征码，与识别环境下采集的图像特征相匹配，极大地提高识别率。应用本方法可有效降低因环境光线对人脸图像采集的干扰所造成被识别对象脸形变化而无法识别的概率，解决人脸识别系统在户外或光扰环境中识别率偏低的问题。

按本发明的一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，在采集被识别对象存档脸形特征码时，从图像采集到光源安排，都根据户外的主要光学环境，作出模拟设置，从而录取到被识别对象各种角度的脸部光学特征。

本发明使用人脸图像专用采集设备，该设备可以是任何应用图像传感器（CCD或CMOS）作感光的摄像机，但其图像传感器须经遮挡处理后，在后端监视器屏上仅呈现周边黑色的脸形圈图像，为一台只能拍摄人脸的照相设备。

本发明在录取被识别对象脸部比对特征时，图像采集设备安放于采集者下方，镜头面向被识别对象，向斜上方倾角，并于镜头前设置遮光罩，被识别对象须略低头面对取景器（图像采集设备）；在取景器上方，安置多排模拟光源，可以采用与现场光学特征相近相似的光源设备，如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯、LED灯等；模拟光源呈扇形布置，灯的横向排列数量和间距夹角根据现场光学特征布置，例如可以是八个灯或十个灯一排，甚至更多；多排模拟光源的上下间距夹角，应同样根据需模拟的现场光学条件布置。如此安排，可多维度录取被识别对象的N个角度的光学特征，极大地丰富了被识别对象比对识别的特征码，可最大限度地提高人脸识别率。

应用本发明的方法采集人脸识别图像的特征码，配合人脸识别专用图像采集设备，并最大限度地获取比对用特征码的光学角度，可以有效降低因环境光线（背景）对人脸图像采集、识别的干扰，当无法清晰还原被识别对象脸部图像时，却总有部分特征码能与之匹配，加之特别设计的算法分析，因此能可靠地在户外环境的光照条件下，有效提高人脸识别系统的识别率。

附图说明

图1是按本发明的方法在模拟光扰条件下，在采集人脸识别特征码存档工作时位于所设模拟光源侧面的示意图。

图2是按本发明的方法在模拟光扰条件下，在采集人脸识别特征码存档工作时位于所设模拟光源正面的示意图。

图3是按本发明的方法在模拟光扰条件下，在采集人脸识别特征码工作中对被识别对象实施脸部识别的流程图。

附图标记：

1为侧面布置的模拟光源，2为被识别对象，3为图像采集设备，4为正面布置的模拟光源。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明提供一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，它主要由采集图像信息的专用的图像采集设备3、模拟光源1、4以及被识别对象2组成。

模拟光源1、4是采集图像多维的模拟光源，是在指定场所，根据须进行人脸识别现场的光学条件，应用各种电光源设备，模拟出与现场相近相似的光学环境。

专用的图像采集设备3是经对光学图像传感器进行专业处理，并加装遮光罩，仅显示感光被识别对象脸部特征，能采集到清晰的被识别对象脸部特征的设备。通过图像采集设备3获取被识别对象2的多维度脸部特征码。

多维度脸部特征码是在模拟环境中，通过专用图像采集设备3录取的，以模拟光源数量为基数的各维度被识别对象2的脸部特征，通过模数转换器芯片转换成数字信号，再经计算机程序整合为完整的被识别对象脸部特征码，存储于身份卡或特征码库（数据库）内，供现场识别用的数据。

将所采集的脸部多维特征码存储于被识别对象身份识别卡，在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的脸部多维特征码，可与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

将所采集的脸部多维特征码存储于特征码库（数据库），在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的身份信息即时传输至特征库（数据库），从该身份信息地址调取其脸部多维特征码，可与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

脸部多维特征码是根据现场环境设置多排、多点、多种光源的模拟环境，对被识别对象脸部多维度采集光学特征，并转换为数字特征码。

参看图3，本发明的多维图像特征码的采集与识别的工作流程如下：

（1）特征码采集，根据被识别对象所处环境的需要，按上述方法布置模拟光源，一般可根据现场阳光或干扰光源的方向来选择布置的角度以及模拟光源的维度，维度越多采集的特征码越多，则越能接近现场实况，但算法也会更复杂，故应选取接近值即可。

（2）特征码导出存储，将采集的多维特征码随即导出存入特征码库（数据库），并植入制成被识别对象的身份卡，以便在识别时可即时调取对应的特征码作比对。

（3）现场应用刷卡，被识别对象进入识别区域，应先将身份识别卡置于读卡器上，读取该被识别对象的基本信息和特征码存储信息。

（4）现场脸部扫描，被识别对象刷卡后，系统即获取到该被识别身份的信息，此时进行脸部扫描，获取现场的脸部特征，形成比对特征码。

（5）特征码比对识别，系统将现场采集的被识别对象脸部特征图像，与身份识别卡存储的该对象脸部特征码比对，或上传至后端平台特征码库（数据库）调取该对象特征码进行比对，经特别设计的算法分析，若该对象的部分特征码与现场脸部图像吻合，即表示可通过识别认证，若无一吻合，即表示识别认证不通过。

如图1和图2所示，在操作时，图像采集设备3在采集过程中安装于被识别对象的前下方，且具有向斜上方的倾角，并加装遮光罩。

模拟光源1、4可以是根据模拟不同环境下识别的各种光源器件，如荧光灯、高压钠灯、高压汞灯、LED灯等。可以根据识别现场的环境，设置各种维度（N维）的光源条件。本实施例按二十四个照度灯源布置：在取景器上方，安置八个乘以三排模拟光源；模拟光源呈扇形布置，灯的横向间距夹角约∠20°；三排间模拟光源上下间距夹角为∠30°布置，如此，可录取被识别对象二的二十四个角度的光学特征，从而使可识别的特征码极为丰富，大大提高了识别率。

图像采集设备3可以是摄像机，也可以是照相机。图像采集设备3负责在模拟的环境条件下，采集被识别对象2的多维度脸部特征。本实施例将图像采集设备3设置于被识别对象2脸部下方，镜头向斜上方的倾角为∠15°，镜头前加装遮光罩（遮光罩长度依现场光源特征而定，本实施例设为200mm），使被识别对象2须略低头面对取景器（图像采集设备），录取二十四维度特征，并传输至后端特征码库（数据库）存档以备比对识别。同时，可将该被识别对象的特征码输入制卡系统，制备成身份识别卡，以供该对象在通过系统时，调取其脸部特征码用于比对识别。

综上所述，应用本发明的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，能可靠地模拟在户外或光扰环境的条件下，有效采集被识别对象的人脸识别特征码，使人脸识别系统所存档供比对的特征码，与识别环境下采集的图像特征相匹配，极大地提高识别率。应用本方法可有效降低因环境光线对人脸图像采集的干扰所造成被识别对象脸形变化而无法识别的概率，解决人脸识别系统在户外或光扰环境中识别率偏低的问题。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：它包括采集图像多维的模拟光源以及采集图像信息的图像采集设备，通过图像采集设备获取被识别对象的多维度脸部特征码；

所述模拟光源，是在指定场所，根据须进行人脸识别现场的光学条件，应用电光源设备，模拟出与现场相近相似的光学环境；

所述图像采集设备，是经对光学图像传感器进行处理，并加装遮光罩，仅显示感光被识别对象脸部特征，能采集到清晰的被识别对象脸部特征的设备；

所述多维度脸部特征码，是在模拟环境中，通过图像采集设备录取的，以模拟光源数量为基数的各维度被识别对象的脸部特征，通过模数转换器芯片转换成数字信号，再经计算机程序整合为完整的被识别对象脸部特征码，存储于身份卡或特征码库即数据库内，供现场识别用的数据。

2.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：将所采集的脸部多维特征码存储于被识别对象身份识别卡，在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的脸部多维特征码，与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

3.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：将所采集的脸部多维特征码存储于特征码库即数据库，在通过识别系统时，被识别对象刷卡后读取到的身份信息即时传输至特征库即数据库，从该身份信息地址调取其脸部多维特征码，与现场拍摄扫描的脸部图像比对，获得较多相吻合特征码，得以大幅提高识别通过率。

4.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：所述脸部多维特征码，是根据现场环境设置多排、多点、多种光源的模拟环境，对被识别对象脸部多维度采集光学特征，并转换为数字特征码。

5.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：多维图像特征码的采集与识别流程如下：

（1）特征码采集，根据被识别对象所处环境的需要，布置模拟光源，根据现场阳光或干扰光源的方向来选择布置的角度以及模拟光源的维度，维度越多采集的特征码越多，则越能接近现场实况，算法中选取接近值；

（2）特征码导出存储，将采集的多维特征码随即导出存入特征码库，并植入制成被识别对象的身份卡，以便在识别时即时调取对应的特征码作比对；

（3）现场应用刷卡，被识别对象进入识别区域，先将身份识别卡置于读卡器上，读取该被识别对象的基本信息和特征码存储信息；

（4）现场脸部扫描，被识别对象刷卡后，系统即获取到该被识别身份的信息，此时进行脸部扫描，获取现场的脸部特征，形成比对特征码；

（5）特征码比对识别，系统将现场采集的被识别对象脸部特征图像，与身份识别卡存储的该对象脸部特征码比对，或上传至后端平台特征码库即数据库调取该对象特征码进行比对，经算法分析，若该对象的部分特征码与现场脸部图像吻合，即表示可通过识别认证，若无一吻合，即表示识别认证不通过。

6.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：所述图像采集设备在采集过程中安装于被识别对象的前下方，且具有向斜上方的倾角，并加装遮光罩。

7.根据权利要求1所述的用于户外或光扰条件下人脸识别特征码采集与识别的方法，其特征在于：所述图像采集设备是摄像机或照相机。