CN108256406A - 一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1数据收集步骤：采集对象根据屏幕出现的引导框进行对准聚焦，引导框在屏幕一直移动，眼睛跟上引导框进行运动，当眼睛出现在引导块框时，双摄像头开始连续采集多张照片；S2数据分析步骤：将所采集照片中的图像数据信息，与预存在考勤机中的人脸信息进行比对。本发明采集的照片均是人脸移动幅度足够且连续采集多个角度的照片，解决了由于人脸与采集时角度不相符时，会产生识别度不高的问题；同时借助于彩色和红外双摄像头，解决了像留有刘海遮住眼睛局部位置时、戴透明眼镜等单独摄像头无法识别的情况，大大提高了识别率。
Description
技术领域
本发明涉及人脸采集和识别技术领域，特别是涉及一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法及其装置。
背景技术
如今人脸识别已经在多种场合被广泛应用，特别是安全领域。人脸识别技术是通过采集人脸数据与记录图片的特征对比，简单来说就是一个现场采集的数据和数据库的数据根据特征对比来判定是否同一个人。按现有的技术是通过采集正面，人脸右转，人脸左转，抬头，低头5个角度采集多个照片数据。
但目前的算法在实际采集时，因无特别手段，无法判定被采集人脸的不同角度，即使被采集对像人脸移动不够，也会正常采集。这样会导致多张照片过于接近，而在识别时，当人脸与采集时角度不相符时，会产生识别度不高的问题。
同样的如果只有一种摄像头，比如普遍使用的彩色摄像头，当采集对象留有长发、刘海戴透明眼镜时，很难识别被遮住的部分，这将大大影响识别的成功率。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法及其装置，使得当人脸与采集时角度不相符时仍能正确识别的技术。
本发明的技术方案为：
一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法及其装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1数据收集步骤：采集对象根据屏幕出现的引导框进行对准聚焦，引导框在屏幕一直移动，眼睛跟上引导框进行运动，当眼睛出现在引导块框时，双摄像头开始工作，连续采集多张照片；当眼睛未出现在引导框里，摄像头停止工作，不采集照片；
S2数据分析步骤：将所采集照片中的图像数据信息，与预存在考勤机中的人脸信息进行比对，如比对一致则作出正确提示，不一致则发出错误提示。
所述双摄像头为彩色摄像头和红外摄像头，分别采集彩色与红外黑白图像，其中彩色摄像头着重采集眼睛位置的脸部特征，红外摄像头着重采集脸部的整体轮廓特征。
所述步骤S1 包括如下具体步骤：
S11在屏幕上显示引导框，通过人机对话提醒人眼落入该引导框的初始基准位，双摄像头同步拍摄多张照片，通过各张照片并获得初始位（A，A'）的多组数据集，其中，A代表的是由彩色摄像头对人的左眼或者右眼采集数据的集合，A'则代表的是由红外摄像头对人的脸部整体轮廓特征数据的集合，每个A或者A'均为包含多个比对数据的集合，即A为（A1、A2、A3……），A'为（A1'、A2'、A3'……）；
S12由人眼持续跟踪或者通过人机对话提醒人眼去看引导框的第一位置，双摄像头同步采集获得第一基准位（B，B′）的数据，其中B的涵义同A，B′的涵义同A'；
S13以上述同样方法获得第二基准位（C，C'）、第三基准位（D，D'）的多组数据集，直至获得数据分析所需的足够数据集。
所述步骤S2 是对于所获得不同基准位的各组数据集，以对脸部数据处理算法为基础，分别对预存数据库中的各个基准位数据进行比对，在确保足够精度的基础上，输出比对结果，如比对一致则启动后续程序，如比对不一致则发出错误提示。
所述数据处理方法还包括数据预存步骤，在数据预存模式下，需先通过后台核对核实操作者的身份，启动数据预存步骤，所述数据预存步骤的处理方法和数据收集步骤的处理方法相同。
本发明还包括装置部分，包括面盖、面盖框、底盖、主板、灯板和接口板，其特征在于：所述面盖和底盖均安装在面盖框上且面盖和底盖通过螺丝实现紧固，所述底盖内通过螺丝固定有主板、灯板和接口板，所述面盖上部安装有液晶屏和指示灯，位于液晶屏一侧的面盖上设置有按键板，面盖下部安装有双摄像头组件，位于双摄像头组件两侧的面盖上各设置有一个补光灯，所述面盖外侧安装有带按键孔的镜片，所述按键板的各个按键向外凸出于对应的按键孔，所述补光灯设置在灯板上，所述主板与液晶屏、指示灯、按键板、补光灯、双摄像头组件和所述接口板线路连接。
进一步地，所述双摄像头为彩色摄像头和红外摄像头。
进一步地，所述按键为有圆形硅胶按键。
进一步地，所述液晶屏为TFT液晶显示屏。
进一步地，所述补光灯靠近于双摄像头且处于一条水平线上。
本发明的有益效果为：为克服人脸移动幅度不够仍能采集导致识别困难的问题，提供一种通过引导眼睛移动并借助彩色和红外的双摄像头来多角度采集人脸数据，同时通过红外图像与彩色图像位置补偿算法将两组照片进行重合来提高识别率的技术。使用这样的技术的优点在于，采集的照片均是人脸移动幅度足够且连续采集多个角度的照片，解决了由于人脸与采集时角度不相符时，会产生识别度不高的问题；同时借助于彩色和红外双摄像头，解决了像留有刘海遮住眼睛等局部位置时单独摄像头无法识别的情况，大大提高了识别率。
附图说明
图1为本发明的采集数据示意图（图中仅示意3张，实际会更多角度）；
图2为红外图像与彩色图像位置进行补偿的工作示意图。
图3为本发明的面板结构示意图。
图4为本发明的各组件示意图。
其中，1—按键，2—镜片，3—面盖，4—液晶屏，5—主板，6—底盖，7—接口板，8—灯板，9—双摄像头，10—指示灯，11—补光灯，12—面盖框。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明属于一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法及其装置，主要硬件构成包括双摄像头和红外图像与彩色图像位置补偿算法控制模块。
本发明的数据采集过程可以分为两大部分，一个是脸部数据采集过程，如图1所示，一个是两个照片数据合成过程，如图2所示。脸部数据采集过程如下：首先，主板5下发命令给液晶屏4，液晶屏4出现引导框，采集对象根据液晶屏4出现的引导框进行对准聚焦，双摄像头9同步启动并捕捉人脸尤其是眼睛，引导框在屏幕一直移动，眼睛跟上引导框进行运动。当眼睛出现在引导块框时，双摄像头9开始连续采集多张照片，采集到的照片存储到主板5上的存储器中；当眼睛未出现在引导框里，双摄像头9停止工作，不采集照片。这样由于引导框的上下左右的运动，使得采集的照片有多个角度，且保证了采集的照片均是在人脸移动幅度足够下采集的。
进一步地，所述双摄像头9为彩色和红外摄像头，分别采集彩色与红外黑白图像，两个摄像头在水平方向上处于平行位置，有一定间隔，比如14mm。
进一步地，红外摄像头采集脸部特征，特别是眼睛的位置，起到一个重要作用就是能判断出眼睛是否出现在引导框里；彩色摄像头也是采集脸部特征，注重的是捕捉脸部整体轮廓特征，特别是当有刘海等将脸部某个部位遮住，比如将眼睛遮住，此时彩色摄像头仍然够采集到脸部的整体轮廓特征但却捕捉不到眼睛的位置。这样红外摄像头侧重捕捉眼睛的位置特征，彩色摄像头侧重捕捉脸部整体轮廓特征，后者在有刘海等将脸部遮住时，无法采集到被遮住部分的特征，后者仍可以采集到被遮住的部分，两摄像头起到互补的作用。
进一步地，两个摄像头采集到数据后，由于两个摄像头采集的脸部特征都不足够完整，所以需要通过红外图像与彩色图像位置补偿算法，使两个图片合成一张重合的可显示的彩色图片，以便在人机对话时，供被采集者对应实时反馈图像做出合适的动作。
进一步地，所述步骤S2中采用到的是红外图像与彩色图像位置补偿算法，并调用主板5内的资源完成各种运算，在现有文献中，如中国科学院大学2014年博士学位论文《红外与可见光图像融合算法研究》已有公开，其基本工作原理为：
1、对红外图像和彩色图像进行CT-WT稀疏变换，得到低频/高频系数；
2、将得到的低频/高频系数进行分立采用，得到近低频系数/绝对高频系数；
3、将所述的低频系数按加权平均进行融合、近低频系数按加权、绝对高频系数按绝对值取最大规则进行融合，得到采用值；
4、将上述三个采用值和采样值非线性共轭梯度法求解最优化问题，得到融合后的图像。
如图3和图4所示，本发明还包括装置部分，包括面盖3、面盖框12、底盖6、主板5、灯板8和接口板7，其特征在于：所述面盖3和底盖6均安装在面盖框12上且面盖3和底盖6通过螺丝实现紧固，所述底盖6内通过螺丝固定有主板5、灯板8和接口板7，所述面盖3上部安装有液晶屏4和指示灯10，位于液晶屏4一侧的面盖3上设置有按键1板，面盖3下部安装有双摄像头9组件，位于双摄像头9组件两侧的面盖3上各设置有一个补光灯11，所述面盖3外侧安装有带按键1孔的镜片2，所述按键1板的各个按键1向外凸出于对应的按键1孔，所述补光灯11设置在灯板8上，所述主板5与液晶屏4、指示灯10、按键1板、补光灯11、双摄像头9组件和所述接口板7线路连接。
进一步地，所述双摄像头9为彩色摄像头和红外摄像头。
进一步地，所述按键1为有圆形硅胶按键1。
进一步地，所述液晶屏4为TFT液晶显示屏。
进一步地，所述补光灯11靠近于双摄像头9且处于一条水平线上。
以上说明仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，若采用了和我们相同的精神和原则应该视为本发明均应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理装置，包括面盖、面盖框、底盖、主板、灯板和接口板，其特征在于：所述面盖和底盖均安装在面盖框上且面盖和底盖通过螺丝实现紧固，所述底盖内通过螺丝固定有主板、灯板和接口板，所述面盖上部安装有液晶屏和指示灯，位于液晶屏一侧的面盖上设置有按键板，面盖下部安装有双摄像头组件，位于双摄像头组件两侧的面盖上各设置有一个补光灯，所述面盖外侧安装有带按键孔的镜片，所述按键板的各个按键向外凸出于对应的按键孔，所述补光灯设置在灯板上，所述主板与液晶屏、指示灯、按键板、补光灯、双摄像头组件和所述接口板线路连接。
2.根据权利要求1所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理装置，其特征在于：所述双摄像头为彩色摄像头和红外摄像头。
3.根据权利要求1所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理装置，其特征在于：所述按键为圆形硅胶按键。
4.根据权利要求1所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理装置，其特征在于：所述液晶屏为TFT液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理装置，其特征在于：所述补光灯靠近双摄像头且处于一条水平线上。
6.一种通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1数据收集步骤：采集对象根据屏幕出现的引导框，进行对准聚焦，引导框在屏幕一直移动，眼睛跟上引导框进行运动，当眼睛出现在引导块框时，双摄像头开始连续采集多张照片；当眼睛未出现在引导框里，摄像头停止采集照片；
S2数据分析步骤：将所采集照片中的图像数据信息，与预存在考勤机中的人脸信息进行比对，如比对一致则发出正确提示，不一致则发出错误提示。
7.根据权利要求6所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于：所述双摄像头为彩色摄像头和红外摄像头，分别采集彩色与红外黑白图像，其中彩色摄像头着重采集眼睛位置的脸部特征，红外摄像头着重采集脸部的整体轮廓特征。
8.根据权利要求5或6所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于：所述步骤S1 包括如下具体步骤：
S11在屏幕上显示引导框，通过人机对话提醒人眼落入该引导框的初始基准位，双摄像头同步拍摄多张照片，通过各张照片并获得初始位（A，A'）的多组数据集，其中，A代表的是由彩色摄像头对人的脸部特征采集数据的集合，A'则代表的是由红外摄像头对人的脸部整体轮廓特征数据的集合，每个A或者A'均为包含多个比对数据的集合，即A为（A1、A2、A3……），A'为（A1'、A2'、A3'……）；
S12由人眼持续跟踪或者通过人机对话提醒人眼移动进入引导框的第一位置，双摄像头同步采集获得第一基准位（B，B′）的数据，其中B的涵义同A，B′的涵义同A'；
S13以上述同样方法获得第二基准位（C，C'）、第三基准位（D，D'）的多组数据集，直至获得数据分析所需的足够数据集。
9.根据权利要求5或6所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于：所述步骤S2 是对于所获得不同基准位的各组数据集，以对脸部数据处理算法为基础，分别对预存数据库中的各个基准位数据进行比对，在确保足够精度的基础上，输出比对结果，如比对一致则启动后续程序，如比对不一致则发出错误提示。
10.根据权利要求5或6所述的通过眼睛定位引导来实现脸部识别的数据处理方法，其特征在于：所述数据处理方法还包括数据预存步骤，在数据预存模式下，需先通过后台核对核实操作者的身份，启动数据预存步骤，所述数据预存步骤的处理方法和数据收集步骤的处理方法相同。
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