CN108197609A - 一种精确人面识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于面部识别技术领域，特别是涉及一种新型的精确人面识别系统。包括高清摄像头、红外人体感应器、辅助光源、控制芯片、Gabor滤波器、图像规范器、ARM处理器、数据库和显示装置；表情动作识别过滤比对DSP处理器上还连接有表情动作识别缓存模块通过表情动作识别过滤比对DSP处理器和表情动作识别缓存模块的设置从而可以将人的一系列身份确认的表情或动作作为身份确认的信息，从而即可以防止精确人面识别系统在用于支付时被人盗刷，又可轻松解决双胞胎的面部识别问题。
Description
技术领域
本发明属于面部识别技术领域，特别是涉及一种新型的精确人面识别系统。
背景技术
在现在技术中，生物特征识别技术被列为21世纪对人类社会带来革命性影响的十大技术之一。生物特征识别技术是目前最为方便、安全的身份识别技术，生物特征识别技术是利用人的生理特征和行为特征进行身份识别，主要有指纹识别、人脸识别、虹膜识别等。其中，人脸识别是当前生物特征识别领域的一大热点。它与目前广泛应用的指纹识别技术相比，有着比较直观性、方便性、非接触性、用户接受度高等显着特点。而红外感应技术也被列为21世纪对对人类社会带来革命性影响的十大技术之一，在便携式电子、网络电话、显示器、多媒体信息站、自动贩卖机、互动玩具、时钟收音机，以及其他消费性和工业产品等领域应用中，许多电子系统从非接触式反馈中受益。
现有技术中的面部识别系统，因所识别的图像灰度过于集中，因此图像的质量非常差，有的甚至出现模糊不清的现象；另外现今的识别技术，不能通过算法进行被侦测人是否自愿进行识别活动，包括被侦测人在绑架，匪徒强行掠夺、拘禁、要挟通过大门等不自愿参加识别行为的情况，也就是说现有技术中的人面识别系统是以人脸的图像信息特征作为比对特征来完成识别的，然而因为人脸裸露在外，很容易被不法分子恶意盗刷，从而影响使用安全；另外目前的人脸识别系统也无法实现对双胞胎的人脸识别，目前还没有出现很好的方法来解决这些技术缺陷。
发明内容
本发明提供了一种新型的精确人面识别系统，解决了现有技术中的人脸识别系统容易让人脸被恶意盗刷，且无法完成对双胞胎的人脸识别的技术问题。
具体技术方案是，所述精确人面识别系统包括高清摄像头、红外人体感应器、辅助光源、控制芯片、Gabor滤波器、图像规范器、ARM处理器、数据库和显示装置；控制芯片一端连接红外人体感应器，另一端连接辅助光源和高清摄像头；Gabor滤波器一端连接高清摄像头另一端连接图像规范器；图像规范器另一端连接ARM处理器；ARM处理器又分别连接数据库和显示装置。ARM处理器上还连接有表情动作识别过滤比对DSP处理器，在表情动作识别过滤比对DSP处理器上还连接有表情动作识别缓存模块，并且表情动作识别过滤比对DSP处理器还与图像规范器连接。
高清摄像头用于采集图像信息特征；红外人体感应器用于采集有无人员情况，并将人员信息发送给控制芯片，控制芯片用于根据红外人体感应器采集到的信息来选择关闭或者开启高清摄像头及辅助光源。Gabor滤波器因为其在图像处理边缘敏感的问题上，能够表现出对光照变化的良好适应性，对光照不敏感，并且可以提供良好的尺度选择性以及良好的方向性，因此通过Gabor滤波器的设置使采集到的图像先经过预处理从而去掉例如头发、耳朵等多余特征，从而更加便于后续比对识别。图像规范器用于接收纠正经Gabor滤波器处理后的人脸图像，对所采集的图像进行图像规范处理以获得规范的人脸图像，其中，人脸图像规范要求，两眼连线的中心位置位于规范人脸图像水平方向的中间、垂直方向的从上往下的四分之一处。ARM处理器用于将处理过的图像信息与数据库中存储的人脸信息进行比对，从而做出识别信息判断；数据库用于存储经过处理整合的图像信息；表情动作识别过滤比对DSP处理器用于将新接收到的图像信息特征与接收到的上一帧经过过滤优化处理后缓存在表情动作识别缓存模块中的图像信息特征进行比对处理，通过动态多帧高速对比及计算，从而得到独一的动作表情的变化特征，最后再将所得到的动作表情的变化特征传递给ARM处理器后再存储到数据库中。
本系统在进行面部信息录入时，系统进入信息录入模式，然后表情动作识别过滤比对DSP处理器和开启后表情动作识别缓存模块会启动，用户需要先设置一个身份确认表情或身份确认动作，如微笑、撇嘴、眨眼、挠耳朵等，而这个身份确认表情或者动作经过高清摄像头采集后将所采集到的图像信息特征最终传递给表情动作识别过滤比对DSP处理器，经过处理后缓存入表情动作识别缓存模块中，然后表情动作识别过滤比对DSP处理器会继续接收下一帧图像信息特征并将人脸图像信息特征经过处理后与上一帧采集到的图像信息特征进行比对，经过不断的高速多帧重复处理比对及计算后，最终将所形成的用于进行身份确认的动作表情的变化特征传递给ARM处理器后再存储到数据库中，用于后期的身份识别及身份确认。
如本系统所述的精确人面识别系统被应用于面部支付方面，在进行身份确认及确认支付时，最终需要通过追加这个身份确认表情或身份确认动作才能完成确认或支付，从而避免因人脸暴露在外，而被人恶意识别。也就是用户在使用过程中，通常所采集的基本的人脸信息是不能最终完成用户的身份确认的，还必须附加上这个存储在数据库中的预设身份确认表情或身份确认动作，才能完成身份识别确认或者支付。另外这个身份确认表情或动作也可用表情或动作叠加来替代，也就是可以由几个表情几个动作共同组成，而所有的这些用于身份确认的表情还有动作等都只有用户自己一个人知道，因此在特殊情况下，可以利用这些设置来防止人盗刷、或者被别人恶意识别。另外通过二者的设置，即使是双胞胎等面部特征完全相同的情况，由于不知道用户指定预先设定的识别动作表情是什么，即使知道但其变化特征也由于个人肌肉记忆不同而不尽相同，所以两个人所预设的身份确认的表情或动作经过表情动作识别过滤比对DSP处理器处理后所存储在数据库中的信息也是完全不同的，从而便可轻松识别出面部特征完全相同的双胞胎，轻松解决这一面部识别领域的难题。
进一步的，所述ARM处理器上还连接有面部表情危险预设模块和报警装置，使用人员在进行面部识别录入时，可以设置一个或几个特殊表情，作为危险报警预设表情，从而将危险报警预设表情存储在面部表情危险预设模块中，当遇到危险或者不愿完成一些操作时通过自己预设的危险报警预设表情来进行报警，只要精确人面识别系统采集到使用者的面部信息后出现了与面部表情危险预设模块中存储的危险报警预设表情一致的表情，就会发送报警信号给报警装置，报警装置发出报警。
进一步的，高清摄像头为两个，第一高清摄像头携带红外吸收滤光片，用于采集黑白人面图像；第二高清摄像头携带红外截至滤光片，采集彩色人面图像。
进一步的，辅助光源为红外LED阵列光源。
进一步的，控制芯片还与Gabor滤波器和图像规范器连接。
进一步的，所述显示装置为液晶显示器。
有益效果，通过Gabor滤波器的使用有效除去不具比对信息的干扰特征，从而使下一步的比对更加简便准确；通过表情动作识别过滤比对DSP处理器和表情动作识别缓存模块的设置从而可以将人的一系列身份确认的表情或动作作为身份确认的信息，从而即可以防止精确人面识别系统在用于支付时被人盗刷，又可轻松解决双胞胎的面部识别问题，也为人体面部识别技术应用于支付领域提供了安全基础；通过面部表情危险预设模块和报警装置的设置，使人们可以通过自己预设的独特表情实现报警，使用更加方便，更好的解决了安全性问题；通过两个特殊高清摄像头的设置，从而避免强光影响，人脸信息的采集，通过黑白与彩色人们图像的采集使后期比对更加便捷准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，这些附图所直接得到的技术方案也应属于本发明的保护范围。
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明实施例3的结构框图。
附图标记说明：101、高清摄像头；101.1、第一高清摄像头；101.2、第二高清摄像头；102、红外人体感应器；103、辅助光源；104、Gabor滤波器；105、图像规范器；106、ARM处理器；107、数据库；108、显示装置；109、面部表情危险预设模块；110、报警装置；111、控制芯片；112、表情动作识别过滤比对DSP处理器；113、表情动作识别缓存模块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
实施例1，如图1所述，精确人面识别系统包括高清摄像头101、红外人体感应器102、辅助光源103、控制芯片111、Gabor滤波器104、图像规范器105、ARM处理器106、数据库107和显示装置108；控制芯片111一端连接红外人体感应器102，另一端连接辅助光源103和高清摄像头101；Gabor滤波器104一端连接高清摄像头101另一端连接图像规范器105；图像规范器105另一端连接ARM处理器106；ARM处理器106又分别连接数据库107和显示装置108。ARM处理器上还连接有表情动作识别过滤比对DSP处理器112，在表情动作识别过滤比对DSP处理器112上还连接有表情动作识别缓存模块113，并且表情动作识别过滤比对DSP处理器112还与图像规范器105连接。
高清摄像头101用于采集人脸面部的图像信息；红外人体感应器102用于采集有无人员情况，并将人员信息发送给控制芯片111，控制芯片111用于根据红外人体感应器102采集到的信息来选择关闭或者开启高清摄像头101及辅助光源103。Gabor滤波器104因为其在图像处理边缘敏感的问题上，能够表现出对光照变化的良好适应性，对光照不敏感，并且可以提供良好的尺度选择性以及良好的方向性，因此通过Gabor滤波器104的设置使采集到的图像信息特征先经过预处理从而去掉例如头发、耳朵等多余特征，从而更加便于后续比对识别。图像规范器105用于接收纠正经Gabor滤波器104处理后的图像信息，对图像信息进行图像规范处理以获得规范的人脸图像，其中，人脸图像规范要求，两眼连线的中心位置位于规范人脸图像水平方向的中间、垂直方向的从上往下的四分之一处。ARM处理器106用于将处理过的图像信息与数据库107中存储的预设的身份确认表情或身份确认动作与新采集的图像信息进行比对，从而做出识别信息判断，最终完成人脸识别；数据库107用于存储经过处理整合的人脸信息及用户的身份信息；表情动作识别过滤比对DSP处理器112用于将新接收到的图像信息特征与上一帧接收到的经过过滤优化处理后缓存在表情动作识别缓存模块113中的图像信息特征进行比对处理，从而得到独一的动作表情的变化特征，最后再将所得到的动作表情的变化特征传递给ARM处理器106后再存储到数据库107中，用于以后身份识别及确认。
本系统在进行面部信息录入时，系统首先进入信息录入模式，然后表情动作识别过滤比对DSP处理器112和表情动作识别缓存模块113会启动，用户需要先设置一个身份确认表情或身份确认动作，如微笑、撇嘴、眨眼、挠耳朵等，而这个身份确认表情或者动作经过高清摄像头101采集后将所采集到的图像信息特征最终传递给表情动作识别过滤比对DSP处理器112，并经过表情动作识别过滤比对DSP处理器112处理后缓存入表情动作识别缓存模块113中，然后表情动作识别过滤比对DSP处理器112会继续接收下一帧图像信息特征并将人脸图像信息特征经过处理后与上一个采集到的图像信息特征进行比对，经过不断的高速多帧重复处理比对及计算后，最终将所形成的用于进行身份确认的动作表情的变化特征传递给ARM处理器106后再存储到数据库107中，用于后期的身份识别及身份确认。
如果本系统所述的精确人面识别系统被应用于面部支付方面，在进行身份确认及确认支付时，最终需要通过追加这个身份确认表情或身份确认动作才能完成确认或支付，从而避免因人脸暴露在外，而被人恶意识别。也就是用户在使用过程中，普通人面识别系统所采集的基本的人脸信息是不能最终完成身份确认的，还必须附加上这个存储在数据库107中的预设身份确认表情或身份确认动作，才能完成身份识别确认或者支付。另外这个身份确认表情或动作也可用表情或动作叠加来替代，也就是可以由几个表情几个动作共同组成，而所有的这些用于身份确认的表情还有动作等都只有用户自己一个人知道，因此在特殊情况下，可以利用这些设置来防止人盗刷、或者被别人恶意识别。另外通过二者的设置，即使是双胞胎等面部特征完全相同的情况，由于不知道用户指定预先设定的识别动作表情是什么，即使知道但其变化特征也由于个人肌肉记忆不同而不尽相同，所以两个人所预设的身份确认的表情或动作经过表情动作识别过滤比对DSP处理器112处理后所存储在数据库中的信息也是完全不同的，从而便可轻松识别出面部特征完全相同的双胞胎，轻松解决这一面部识别领域的难题。通过整体系统结构的设置使精确人面识别系统对人面的识别更加快捷精准；通过Gabor滤波器的使用有效除去不具比对信息的干扰特征，从而使下一步的比对更加简便准确；通过表情动作识别过滤比对DSP处理器和表情动作识别缓存模块的设置从而可以将人的一系列身份确认的表情或动作作为身份确认的信息，从而即可以防止精确人面识别系统在用于支付时被人盗刷，又可轻松解决双胞胎的面部识别问题，也为人体面部识别技术应用于支付领域提供了安全基础。
上述所使用的各个硬件均为现有技术中已知的结构，均可在市场上购买得到。如表情动作识别过滤比对DSP处理器可以选用Texas Instruments公司的TMS320或Motorola公司生产的DSP56000来实现，Gabor滤波器以及图像规范器也都是现有的硬件结构，并且在市场上也可直接购买得到，并通过常规资料也可获得其具体结构，在此不再赘述相关硬件的具体结构。
实施例2在上述技术方案的基础上，进一步的，所述ARM处理器106上还连接有面部表情危险预设模块109和报警装置110，使用人员在进行面部识别录入时，可以设置一个或几个特殊表情，作为危险报警预设表情，从而将危险报警预设表情存储在面部表情危险预设模块109中，当遇到危险或者不愿完成一些操作时通过自己预设的危险报警预设表情来进行报警，只要精确人面识别系统采集到使用者的面部信息后出现了与面部表情危险预设模块109中存储的危险报警预设表情一致的表情，就会发送报警信号给报警装置，报警装置发出报警。并且可以通过这一报警表情或动作来中断一些操作如支付、开门等后续操作，为人脸识别技术的安全性提出了更高的保障，从而使人脸识别技术的使用更加安全。上述所述的面部表情危险预设模块109为一个单独设置的与ARM处理器106相连接的存储器来完成。
实施例3，高清摄像头101为两个，第一高清摄像头101.1携带红外吸收滤光片，用于采集黑白人脸图像；第二高清摄像头101.2携带红外截至滤光片，采集彩色人脸图像。通过同时采集黑白人面信息和彩色人面信息可以避免采集到的图像信息不清晰而无法实现识别匹配的缺陷，使整个精确人面识别系统识别更加准确。
实施例4，辅助光源103为红外LED阵列光源，通过LED阵列光源的设置可以更好的为高清摄像头提供辅助光源。
实施例5如图1所述，精确人面识别系统包括高清摄像头101、红外人体感应器102、辅助光源103、控制芯片111、Gabor滤波器104、图像规范器105、ARM处理器106、数据库107和显示装置108；控制芯片111一端连接红外人体感应器102，另一端连接辅助光源103和高清摄像头101；Gabor滤波器104一端连接高清摄像头101另一端连接图像规范器105；图像规范器105另一端连接ARM处理器106；ARM处理器106又分别连接数据库107和显示装置108。ARM处理器上还连接有表情动作识别过滤比对DSP处理器112，在表情动作识别过滤比对DSP处理器112上还连接有表情动作识别缓存模块113，并且表情动作识别过滤比对DSP处理器112还与图像规范器105连接。进一步的，所述ARM处理器106上还连接有面部表情危险预设模块109和报警装置110，使用人员在进行面部识别录入时，可以设置一个或几个特殊表情，作为危险报警预设表情，从而将危险报警预设表情存储在面部表情危险预设模块109中，当遇到危险或者不愿完成一些操作时通过自己预设的危险报警预设表情来进行报警，只要精确人面识别系统采集到使用者的面部信息后出现了与面部表情危险预设模块109中存储的危险报警预设表情一致的表情，就会发送报警信号给报警装置，报警装置发出报警。并且可以通过这一报警表情或动作来中断一些操作如支付、开门等后续操作，为人脸识别技术的安全性提出了更高的保障，从而使人脸识别技术的使用更加安全。高清摄像头101为两个，第一高清摄像头101.1携带红外吸收滤光片，用于采集黑白人脸图像；第二高清摄像头101.2携带红外截至滤光片，采集彩色人脸图像。辅助光源103为红外LED阵列光源，通过LED阵列光源的设置可以更好的为高清摄像头提供辅助光源。控制芯片111还与Gabor滤波器104和图像规范器105连接，从而在长期无人状态下，也可用于使Gabor滤波器104和图像规范器105处于低功率运行状态。通过Gabor滤波器的使用有效除去不具比对信息的干扰特征，从而使下一步的比对更加简便准确；通过表情动作识别过滤比对DSP处理器和表情动作识别缓存模块的设置从而可以将人的一系列身份确认的表情或动作作为身份确认的信息，从而即可以防止精确人面识别系统在用于支付时被人盗刷，又可轻松解决双胞胎的面部识别问题，也为人体面部识别技术应用于支付领域提供了安全基础；通过面部表情危险预设模块和报警装置的设置，使人们可以通过自己预设的独特表情实现报警，使用更加方便，更好的解决了安全性问题；通过两个特殊高清摄像头的设置，从而避免强光影响，人脸信息的采集，通过黑白与彩色人们图像的采集使后期比对更加便捷准确。
具体在使用过程中，首先精确人面识别系统进入信息录入模式，然后红外人体感应器102感应到人体，然后控制芯片111控制辅助光源103、高清摄像头101启动。用户在高清摄像头101前进行身份确认表情或身份确认动作的录入，高清摄像头101将采集到的图像信息传递给Gabor滤波器104，然后再传递给图像规范器105，接下来再传递给表情动作识别过滤比对DSP处理器112，并经过表情动作识别过滤比对DSP处理器112处理后缓存入表情动作识别缓存模块113中，然后表情动作识别过滤比对DSP处理器112会继续接收下一帧图像信息特征并将图像信息特征经过处理后与上一帧采集到的图像信息特征进行比对，经过不断的高速多帧重复处理比对及计算后，最终将所形成的用于进行身份确认的动作表情的变化特征传递给ARM处理器106后再存储到数据库107中，用于后期的身份识别及身份确认。在完成身份确认表情或身份确认动作后，还可选择性的进行危险报警预设表情或动作的预设，并将预设的危险报警预设表情或动作存储在面部表情危险预设模块109中。然后精确人面识别系统再进行身份识别时，通过高清摄像头101采集的图像信息会与存储在数据库107中的动作表情的变化特征相比对，如果信息比对成功那么人脸识别成功，如果比对不成功，那么无法完成人脸识别。另外在识别过程中如果遇到危险，还可以通过提前预设的存储在面部表情危险预设模块109中的危险报警预设表情或动作来进行报警，甚至锁定支付或付款。
Claims (6)
1.一种精确人面识别系统，其特征在于：包括高清摄像头(101)、红外人体感应器(102)、辅助光源(103)、控制芯片(111)、Gabor滤波器(104)、图像规范器(105)、ARM处理器(106)、数据库(107)和显示装置(108)；控制芯片(111)一端连接红外人体感应器(102)，另一端连接辅助光源(103)和高清摄像头(101)；Gabor滤波器(104)一端连接高清摄像头(101)另一端连接图像规范器(105)；图像规范器(105)另一端连接ARM处理器(106)；ARM处理器(106)又分别连接数据库(107)和显示装置(108)；ARM处理器(106)上还连接有表情动作识别过滤比对DSP处理器(112)，在表情动作识别过滤比对DSP处理器(112)上还连接有表情动作识别缓存模块(113)。
2.根据权利要求1所述的精确人面识别系统，其特征在于：所述ARM处理器(106)上还连接有面部表情危险预设模块(109)和报警装置(110)。
3.根据权利要求2所述的精确人面识别系统，其特征在于：高清摄像头(101)为两个，第一高清摄像头(101.1)携带红外吸收滤光片，第二高清摄像头(101.2)携带红外截至滤光片。
4.根据权利要求3所述的精确人面识别系统，其特征在于：辅助光源(103)为红外LED阵列光源。
5.根据权利要求4所述的精确人面识别系统，其特征在于：控制芯片(111)还与Gabor滤波器(104)和图像规范器(105)连接。
6.根据权利要求5所述的精确人面识别系统，其特征在于：显示装置(108)为液晶显示器。
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