发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种人脸识别设备,通过设置两个以上的视频采集器,能够分别对应正常成年人和其他人群的高度,且相邻的视场区域的交叠区域能够足以容纳一个人脸的高度,实现兼顾对正常成年人和其他人群的人脸识别需求。
一种人脸识别设备,包括处理器和两个以上的视频采集器:
所述处理器与所述视频采集器相连,用于控制所述视频采集器,并接受所述视频采集器采集的视频数据;
所述视频采集器用于采集所述视频数据,并发送所述视频数据至所述处理器;
所述处理器还用于对所述视频数据进行人脸识别;
且相邻的所述视频采集器的视场区域存在交叠区域,所述交叠区域的垂直高度大于或等于人脸的高度,所述交叠区域的水平宽度大于或等于人脸的宽度;
相邻的所述视场区域中,其中一个所述视场区域对应正常成年人的身高范围,另一个所述视场区域对应其他人群的身高范围。
优选的,所述视频采集器的数量为四个,具体为第一视频采集器、第二视频采集器、第三视频采集器和第四视频采集器,所述第一视频采集器和所述第二视频采集器组成第一视频采集组,所述第三视频采集器和所述第四视频采集器组成第二视频采集组;
所述第一视频采集组对应的所述视场区域为第一视场区域,所述第一视场区域距离地面的垂直高度大于或等于130cm;
所述第二视频采集组对应的所述视场区域为第二视场区域,所述第二视场区域距离地面的垂直高度大于或等于70cm。
进一步的,所述第一视场区域和所述第二视场区域的垂直高度小于或等于100cm。
优选的,所述第一视频采集器和所述第三视频采集器用于采集人脸信息,并将所述人脸信息发送给所述处理器,所述处理器根据所述人脸信息进行人脸识别;
所述第二视频采集器和所述第四视频采集器用于采集场景视频,并将所述场景视频发送给所述处理器,所述处理器拼接所述场景视频,形成场景输出视频。
优选的,所述第一视频采集器和所述第三视频采集器呈垂直方向设置,所述第二视频采集器和所述第四视频采集器呈垂直方向设置,所述第一视频采集器和所述第二视频采集器呈水平方向设置,所述第三视频采集器和所述第四视频采集器呈水平方向设置。
优选的,所述处理器包括人脸识别器和视频拼接器;
所述人脸识别器用于接收所述人脸信息,并根据存储的深度学习数据库,使用深度学习算法进行人脸识别;
所述视频拼接器用于接收及拼接所述场景视频,形成所述场景输出视频。
优选的,所述第一视频采集器和所述第三视频采集器所对应的光源采用850nm红外灯珠组成,所述第二视频采集器和所述第四视频采集器所对应的光源采用650nm白光灯珠组成。
优选的,还包括与所述处理器相连的显示器,所述显示器用于接收并显示所述处理器转发的所述视频数据。
进一步的,所述显示器为触控显示器,所述触控显示器用于感应触摸信息,并将所述触摸信息发送至所述处理器,所述处理器接收所述触摸信息并控制所述触控显示器提供用户交互界面。
优选的,所述处理器包括视频采集驱动和参数配置器;
所述视频采集驱动与所述视频采集器相连,用于接收和缓存所述视频数据;
所述参数配置器与所述视频采集器相连,用于对所述视频采集器进行参数配置。
进一步的,所述处理器还包括光源控制器,所述光源控制器用于进行光源的时序逻辑控制,以使得所述光源在所述视频采集器曝光时提前打开或滞后关闭。
优选的,还包括门禁设备,所述处理器中包括门禁控制驱动,所述门禁设备与所述门禁控制驱动相连,所述门禁控制驱动用于发送门禁命令至所述门禁设备,所述门禁设备用于接收所述门禁命令,并根据所述门禁命令执行相应的开启门禁或关闭门禁操作。
优选的,还包括警示设备,所述处理器中包括警示控制驱动,所述警示设备与所述警示控制驱动相连,所述警示控制驱动用于发送警示命令至所述警示设备,所述警示设备用于接收所述警示命令,并根据所述警示命令执行相应的开启警示或关闭警示操作。
优选的,所述人脸识别设备安装时满足如下条件:
其中,ω是各个所述视频采集器的上倾角度,θ是各个所述视频采集器的拍摄角度,h为所述人脸识别设备距离地面的高度,h1为所述第一视场区域的高度,h2为所述第二视场区域的高度,h3为可视区域的高度,h4为所述交叠区域的高度,D为被识别人员与所述人脸识别设备的水平距离,H为被识别人的身高范围。
本发明提供的人脸识别设备,通过设置能够对应正常成年人和其他人群高度的两个以上的视频采集器,并且相邻的视场区域的交叠区域能够包括一个人脸的完整数据,解决了无法兼顾老人、小孩、残疾人等其他人群的人脸识别需求的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示,一种人脸识别设备,包括处理器U1和两个以上的视频采集器:
处理器U1与视频采集器U3相连,用于控制视频采集器U3,并接受视频采集器U3采集的视频数据;
视频采集器U3用于采集视频数据,并发送视频数据至处理器U1;
处理器U1还用于对视频数据进行人脸识别;
且相邻的视频采集器U3的视场区域存在交叠区域,交叠区域的垂直高度大于或等于人脸的高度,交叠区域的水平宽度大于或等于人脸的宽度;
相邻的视场区域中,其中一个视场区域对应正常成年人的身高范围,另一个视场区域对应其他人群的身高范围。
在实际运用中,视频采集器U3可以采用小视角微型摄像头,由于小视角微型摄像头不存在广角摄像头的畸变问题,因此所采集的视频数据不会有畸变现象,使得处理器U1在对视频数据进行人脸识别时,所识别出来的结果更为精准。
需要说明的是,本实施例中所提及的视场区域,指的是视频采集器所能摄取或采集的范围,就单个视频采集器而言,其所对应的视场区域是对应其本身的视野范围所决定的。
单个的小视角微型摄像头,由于本身的视角范围有限,因此其对应的视场区域也有限,而广角摄像头由于存在上述所说的畸变问题,会降低人脸识别的图像或视频的精准度,因此本实施例采用两个以上的小视角微型摄像头,其设置的视场区域,分别对应正常成年人的身高范围、其他人群的身高范围,在满足视频数据无畸变的基础上,也能兼顾正常成年人和其他人群的人脸识别需求。
而采用视频区域具有交叠区域的多个数字视频采集器U3,由于在视频区域内存在交叠区域,因此视频数据中也包含交叠部分,且交叠区域足以容乃一个人脸的范围,同时相邻的视场区域既能对应正常成年人的身高范围,也能对应其他人群的身高范围,交叠区域可以任意纳入相邻的两个视场区域中的任意一个。
处理器U1可根据具体的实施需求,选择相关的视频拼接算法,例如依据交叠区域的特征点或灰度值等拼接算法,将接收到的多路视频转换为一路广视角的视频数据,实现对视频数据中的人脸信息的识别。
具体地,处理器U1可为通用型SOC芯片:ARM,诸如AM437X或AM335X系列;FPGA,诸如Zynq-7000系列。在实际运用中,也可选择其他类型或型号的处理器U1,只要能够达到相应的效果即可,在此不再累述。
而为了达到更准确的人脸识别结果,相邻的视频采集器U3可配置不同波段的滤光片,通过滤除其他光谱波段的干扰提升成像效果,例如一部分视频采集器U3可选用近红外摄像头,采用850nm波段单通滤光片,其余的视频采集器U3可选用可见光摄像头,采用650nm波段单通滤光片,实现对人脸视频数据的低噪声采集,具有自然光抗干扰能力强的优点。
当然,此人脸识别设备,也可以用于实现虹膜识别,只需在处理器U1中内置虹膜识别对应的算法即可,同理,也可支持诸如人脸识别和虹膜识别相融合的多模识别,在此不再累述。
以上视场区域对应被识别人员的身高范围,其取决于识别人员距离人脸识别设备的距离、视频采集器U3头上下摆动的角度、视频采集器U3安装时依水平线上倾角度、视频采集器U3安装高度等因素,操作人员可以根据具体需要,进行选择或设置,只要满足人脸识别设备的视场区域能够兼顾正常成年人和其他人群的身高范围即可。
虽然在实施例中,从处理器U1接收到的是视频数据,但在实际应用中不局限于此。例如,图像作为视频的特殊形式,也可包含在其中,符合人脸识别设备的各种工作需求。
优选的,如图2所示,视频采集器U3的数量为四个,具体为第一视频采集器U31、第二视频采集器U33、第三视频采集器U32和第四视频采集器U34,第一视频采集器U31和第二视频采集器U33组成第一视频采集组,第三视频采集器U32和第四视频采集器U34组成第二视频采集组;
第一视频采集组对应的视场区域为第一视场区域,第一视场区域距离地面的垂直高度大于或等于130cm;
第二视频采集组对应的视场区域为第二视场区域,第二视场区域距离地面的垂直高度大于或等于70cm。
在实际运用中,正常成年人的身高普遍大于130cm,而其他人群如小孩、老人、残疾人,身高普遍大于70cm,因此第一视场区域距离地面的垂直高度大于或等于130cm,即可满足正常成年人的人脸识别,而第二视场区域距离地面的垂直高度大于或等于70cm,即可满足其他人群的人脸识别。
进一步的,第一视场区域和第二视场区域的垂直高度小于或等于100cm,因为正常成年人的身高范围一般在130cm~230cm之间,而小孩、老人、残疾人等其他人群的身高范围一般70cm~170cm之间。通过限制第一视场区域和第二视场区域的垂直高度,可避免过大的视场区域造成视频数据中,除开关键的人脸信息之外的视频信息过多,造成处理器U1的多余运算负担,减轻处理器U1压力。
优选的,第一视频采集器U31和第三视频采集器U32用于采集人脸信息,并将人脸信息发送给处理器U1,处理器U1根据人脸信息进行人脸识别;
第二视频采集器U33和第四视频采集器U34用于采集场景视频,并将场景视频发送给处理器U1,处理器U1拼接场景视频,形成场景输出视频。
在实际运用中,第一视频采集器U31和第三视频采集器U32采集人脸信息,采集后的包括人脸信息的视频数据,处理器U1可以不进行视频拼接,直接进行人脸识别,避免在视频拼接时,有可能造成的拼接边缘的失真对人脸识别的干扰。
而第二视频采集器U33和第四视频采集器U34采集场景视频,采集后的包括场景视频的视频数据,处理器U1可以进行视频拼接,形成场景输出视频,方便使用人员调整视场区域,用于对准视频采集器。
需要说明的是,虽然本实施例中是采用的四个视频采集器,但在实际运用中,可以根据需求配置多个视频采集器,进一步提高视场区域所对应的视野范围,达到加大视角的效果。
优选的,第一视频采集器U31和第三视频采集器U32呈垂直方向设置,第二视频采集器U33和第四视频采集器U34呈垂直方向设置,第一视频采集器U31和第二视频采集器U33呈水平方向设置,第三视频采集器U32和第四视频采集器U34呈水平方向设置。
即上述四个视频采集器呈矩形分布,甚至可以调整各个视频采集器之间的距离,形成正方形分布,更有利于对视场区域的调整,以及控制所采集的视频数据所包含的信息量。
优选的,处理器U1包括人脸识别器U11和视频拼接器U12;
人脸识别器U11用于接收人脸信息,并根据存储的深度学习数据库,使用深度学习算法进行人脸识别;
视频拼接器U12用于接收及拼接场景视频,形成场景输出视频。
在实际运用中,人脸识别器U11可以通过训练,进行人脸识别的学习过程,并将相应数据存储到深度学习数据库,在需要鉴别所识别的人脸是否对应特殊人员时,可将采集到的人脸信息,通过深度学习算法,进行相应的识别及对比,满足例如出入境检查点、公安系统等特殊需求的人脸识别。
而视频拼接器U12实现将场景视频进行拼接,形成场景输出视频,便于在进行人脸信息采集时,将视频采集器对准所识别人物。
优选的,第一视频采集器和第三视频采集器所对应的光源采用850nm红外灯珠组成,第二视频采集器和第四视频采集器所对应的光源采用650nm白光灯珠组成,850nm红外灯珠组成的光源用于为人脸识别提供光源,而650nm白光灯珠组成的光源用于为场景视频提供光源,提供补光所需要的相应光源,在实际运用中,操作人员可根据特定应用场景选择和配置其它不同波段的光源组合。
优选的,还包括与处理器U1相连的显示器U2,显示器U2用于接收并显示处理器U1转发的视频数据,使用人员可以根据显示器U2所显示的视频效果,选择进一步的后续操作,例如视频效果偏暗,那么可以对采集环境进行补光,或者在显示器中发现被识别人员有不利于准确识别的穿戴,例如帽檐或头发遮住眼睛等,可以及时进行提醒或纠正。
进一步的,显示器U2为触控显示器,触控显示器用于感应触摸信息,并将触摸信息发送至处理器U1,处理器U1接收触摸信息并控制触控显示器提供用户交互界面,以方便使用人员直接通过触摸显示器屏幕进行相应的命令操作,可以脱离鼠标键盘等传统输入或操作方式,节省人脸识别设备所占用的空间。
优选的,处理器U1包括视频采集驱动U13和参数配置器U14;
视频采集驱动U13与视频采集器U3相连,用于接收和缓存视频数据;
参数配置器U14与视频采集器U3相连,用于对视频采集器U3进行参数配置。
参数配置器U14通过对视频采集器U3进行参数配置,达到初始化视频采集器U3的目的,所配置的主要参数包括但不限于摄像头增益、曝光值、工作模式以及数据输出格式。
而视频采集驱动U13,用于接收并缓存视频数据,可以根据实际需求,在处理器U1需要处理交叠部分对应的视频数据时,才接入拼接算法对视频数据的特征点进行计算并比较,而不需要处理上述视频数据时,对应的视频数据可以先缓存在视频采集驱动U13中,实现处理器U1的按需计算。
在实际运用中,可以根据实际的需求,选择处理器U1的视频采集驱动U13的数量,匹配性的扩充支持N路视频采集器。
优选的,处理器U1还包括光源控制器U15,光源控制器U15用于进行光源的时序逻辑控制,以使得光源在视频采集器U3曝光时提前打开或滞后关闭。
在实际运用中,当数字视频采集器U3选用可见光摄像头时,在曝光时需要打开光源,而在曝光结束后,光源需要关闭,因此设置光源控制器U15对光源进行时序逻辑控制,同时也可以达到更好的成像效果,例如可拓宽时隙为前后各10us;而当数字视频采集器U3选用近红外摄像头时,光源可以保持关闭状态。
优选的,还包括门禁设备U4,处理器U1中包括门禁控制驱动U16,门禁设备U4与门禁控制驱动U16相连,门禁控制驱动U16用于发送门禁命令至门禁设备U4,门禁设备U4用于接收门禁命令,并根据门禁命令执行相应的开启门禁或关闭门禁操作。
在实际运用中,人脸识别设备还可外接门禁设备U4,在人脸识别通过时,门禁控制驱动U16发送开启命令,控制门禁设备U4打开门,被识别人员通过门禁设备U4进入相应区域;而在人脸识别没通过时,门禁控制驱动U16发送关闭命令,控制门禁设备U4保持门的关闭状态,被识别人员无法通过门禁设备U4进入相应区域,实现人脸识别设备与门禁设备U4的匹配使用。
类似的,还包括警示设备U5,处理器U1中包括警示控制驱动U17,警示设备U5与警示控制驱动U17相连,警示控制驱动U17用于发送警示命令至警示设备U5,警示设备U5用于接收警示命令,并根据警示命令执行相应的开启警示或关闭警示操作。
在实际运用中,人脸识别设备还可外接警示设备U5,在人脸识别通过时,警示控制驱动U17发送警示命令,控制警示设备U5保持关闭状态;而在人脸识别没通过时,警示控制驱动U17发送关闭命令,控制警示设备U5打开,并发出相应的提示或警告,提示操作人员进行后续的对应处理,实现人脸识别设备与警示设备U5的匹配使用。
以上的门禁设备U4和警示设备U5,只是本方案的人脸识别设备在实际运用中,为了对应各种工作场景,所外接或设置的部分举例,其他类似的运用在此不再累述。
优选的,人脸识别设备安装时满足如下条件:
其中,ω是各个所述视频采集器的上倾角度,θ是各个所述视频采集器的拍摄角度,h为所述人脸识别设备距离地面的高度,h1为所述第一视场区域的高度,h2为所述第二视场区域的高度,h3为可视区域的高度,h4为所述交叠区域的高度,D为被识别人员与所述人脸识别设备的水平距离,H为被识别人员的身高范围。
如图3所示,在实际运用中,可以根据实际需求对上述参数进行选择,具体地,本实施例中第一视频采集器U31和第二视频采集器U33的上倾角度ω为8~20度,第三视频采集器U32和第四视频采集器U34的上倾角度ω为0度,各个视频采集器的拍摄角度θ范围为65~85度,被识别人员的水平距离D为50~70cm,人脸识别设备距离地面的安装高度h为110cm。
在门禁视频采集应用中,使用本发明的视频采集设备,采用以上的几何参数组合可轻松完成身高范围H为70cm~230cm的人脸识别。
以上对本发明所提供的一种人脸识别设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。