CN108594533A - 一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置，包括背光模组、液晶面板和液晶驱动电路，当液晶驱动电路通电后，红外激光灯管发出散射的红外激光经下偏光片，振动方向与下偏光片透过轴垂直的红外光被吸收，平行的红外光被偏振为平行光束，平行光束经液晶层内均匀排列的液晶分子被散射为均匀的散射光，散射光经过红外滤光片后非指定波长的红外光被过滤掉，指定波长的红外光通过上偏光片，振动方向与上偏光片透过轴垂直的红外光将被吸收，平行的红外光被偏振为与液晶面板垂直的均匀红外光线点阵。该液晶装置与方法通过液晶屏的像素点将发散的红外光束散射成均匀的红外光线束的功能，能显著提升3D扫描成像的精度。

Description

一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置及方法
技术领域
本发明属于红外3D结构光扫描技术，具体涉及一种将红外发散光变为均匀散射结构光的方法与液晶装置。
背景技术
现有的红外3D结构光扫描技术主要应用于3D物体成像和3D人脸成像，其原理是通过红外结构光点阵投射器将产生的红外光点投射到物体表面，利用这些光点所形成的阵列反射回红外相机计算出物体不同位置的距离(深度)。移动设备上使用现有的技术时需要安装额外的红外结构光点阵投射器来产生红外光点阵。但是，红外结构光点阵投射器存在在较小面积上需投射出的点阵数量有限，能量分布均匀性较差的问题，影响3D扫描成像的精度和质量。因此，如何使光点数量更多，光线线条更细小，能量分布更均匀的特征，以显著提升3D扫描成像的精度和面积成为现有技术中迫切需要解决的问题。
现有的液晶屏(LCD),特别是高清屏，单位面积内拥有更多的液晶分子(像素点)，散射的光线经过每个液晶分子时，会获得更多的光线线条，且液晶屏越高清对应的液晶分子越多，则在单位面积内就会得到更细的线条。
发明内容
本发明提供一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置与方法，实现通过液晶屏(LCD)的像素点将发散的红外光束散射成均匀的红外光线束的功能，以显著提升3D扫描成像的精度。
本发明公开的将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置，包括背光模组、置于背光模组上的液晶面板，以及与用于驱动液晶面板发光的液晶驱动电路，背光模组中内置有红外激光灯管，液晶面板包括自背光模组的方向依次设置的下偏光片、液晶层、红外滤光片和上偏光片；
当液晶驱动电路通电后，红外激光灯管发出散射的红外激光经下偏光片，振动方向与下偏光片透过轴垂直的红外光被吸收，振动方向与下偏光片透过轴平行的红外光被偏振为平行光束，平行光束经液晶层内均匀排列的液晶分子被散射为均匀的散射光，散射光经过红外滤光片后非指定波长的红外光被过滤掉，指定波长的红外光通过上偏光片，振动方向与上偏光片透过轴垂直的红外光将被吸收，振动方向与上偏光片透过轴平行的红外光被偏振为与液晶面板垂直的均匀红外光线点阵。
本发明还公开一种将红外发散光变为均匀散射结构光的方法，通过具有上述特征的液晶装置实现。
本发明还公开一种设备，其配置有具有上述特征的液晶装置。
本发明还公开另外一种设备，其包括处理器、存储器、接近传感器、红外相机，以及具有上述特征的液晶装置，所述存储器内存储有用户身份识别程序及用户3D人脸数据；
接近传感器检测到有接近的物体后，液晶装置的背光模组开启，液晶装置的液晶驱动电路驱动液晶面板工作以向接近物投射出均匀的红外光点阵列；
红外相机发出的红外光点照射接近物，并将形成的反射影像信息发送至处理器；
处理器接收到红外相机返回的反射影像信息并判定接近物为活体时，运行存储器内存储的用户身份识别程序，具体包括：
通过人脸识别算法判断是否为人的脸部；
若确认为人脸，则利用红外相机返回的反射影像信息形成反应脸部的深度信息的3D人脸数据；
将形成的3D人脸数据与存储器内预先的用户3D人脸数据进行脸部特征比对，以辨识出接近物是否为用户本人。
作为一种优选方案，如果确认是用户本人，则提供相应的服务；反之则处于静默状态。
作为一种优选方案，提供相应的服务包括但不限于屏幕解锁、支付信息交换、对硬件设备的控制。
作为一种优选方案，该设备还包括与处理器连接的可见光相机，用于显示接近物。
作为一种优选方案，该设备还包括与处理器连接的光线传感器和补光光源，在光线传感器检测到光线强度低于预设值时，触发补光光源发光，以通过可见光相机显示接近物。
作为一种优选方案，所述设备为移动智能终端。
本发明还公开将具有上述特征的设备用于人脸识别以实现用户身份验证的方法。
有益效果：
本发明提供的将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置和方法相对于传统的红外结构光点阵投射器，这种LCD面射方式具有更多的光点数量，更细的光线线条，较好的能量分布，能显著提升3D扫描成像的精度和面积。
可将该液晶装置应用于便携设备或相关行业设备，例如，应用在智能手机上通过人脸识别技术实现屏幕解锁、人脸验证支付等，也还可以应用于门禁系统、支付系统、闸机等通过人脸识别提供相应服务的相关应用设备或系统上。
附图说明
图1为本发明实施例1将散射光变为均匀散射结构光原理示意图；
图2为本发明实施例2中装置的电路连接框图；
图3为本发明实施例2中装置的结构示意图；
图4为本发明实施例2中装置的工作流程图；
附图标注：
图1中：1-背光模组、2-红外激光灯管、3-下偏光片、4-液晶层、5-红外滤光片、6-上偏光片、7-红外光点阵、8-液晶驱动电路；
图3中：11-新型液晶屏(LCD)、12-处理器(在图中未示出)、13-存储器 (在图中未示出)，14-接近传感器、15-红外相机、16-光线传感器、17-可见光相机、18-补光光源(在图中未示出)。
具体实施例
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，实施例1公开一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置，类似一块具有特殊功能的液晶屏，简称新型液晶屏(LCD)，其主要包括置于新型液晶屏背光模组1中的红外激光灯管2，置于背光模组1上的下偏光片3，置于红外偏光片3上的液晶层4，置于液晶层4上的红外滤光片5，置于红外滤光片5上的上偏光片6，以及用于驱动液晶屏工作的液晶驱动电路8。
具体将发散光变为均匀散射光的过程为：当液晶驱动电路8通电后，红外激光灯管2发出散射的红外激光，经过下偏光片3时，振动方向与下偏光片3透过轴垂直的红外光将被吸收，透过的红外光只剩下振动方向与下偏光片3透过轴平行的偏振光，从而将散射红外光偏振为平行光束。当平行光束经过液晶层4时，均匀排列的液晶分子将平行光束散射为均匀的散射光；散射光经过红外滤光片5 时将非指定波长的红外光过滤。在滤光过程中，可能会影响部分散射光的散射方向从而影响最终效果，因此设置第二层偏光片以进行调整。即当指定波长的红外光通过上偏光片6时，振动方向与上偏光片6透过轴垂直的红外光将被吸收，透过的红外光只剩下振动方向与上偏光片6透过轴平行的偏振光，从而将散射红外光偏振为与液晶屏垂直的均匀的红外光线点阵7。
实施例2将实施例1所述的新型液晶屏(LCD)应用于移动设备，以进行3D 活体人脸识别屏幕解锁。
如图2和图3所示，该移动设备具有新型液晶屏11、处理器12和存储器13，在新型液晶屏11上方设有接近传感器14、红外相机15、光线传感器16、可见光相机17、和补光光源18。其中，存储器13内存储有人脸检测算法、人脸识别算法等相关应用程序。
结合图4所示，在使用时，接近传感器14检测到有物体后，自动开启新型液晶屏11的背光模组1，依附于新型液晶屏11上的液晶驱动电路8开始工作，新型液晶屏11投射出均匀的红外光点阵列7；用于3D成像的红外相机15(只对有温度的物体有反射影像)发出红外光点以照射接近传感器14检测到的物体，在有检测到活体时，红外相机15会返回物体反射影像并发送给处理器12；处理器12判定接近物为活体，并运行存储器13内存储的人脸检测应用程序，经人脸检测算法运算后判断该物体是否为人的脸部；若确认为人脸，则进一步调用存储器13中存储的人脸识别算法，利用红外相机15返回的反射影像数据计算出脸部不同位置的距离(深度)，并得到3D人脸数据；然后将这些反应脸部的深度信息的3D人脸数据与存储器内预先的使用者本人的3D人脸数据进行脸部特征计算比对，从而辨识是否为使用者本人，如果确认是本人则完成屏幕解锁，否则，保持锁定状态。需要说明的是，其中的人脸检测算法和人脸识别算法等均可通过现有算法实现，也并非本发明点所在，此处不再赘述。
其中，可见光相机17可将部分识别过程辅助显示给用户查看接近物。进一步，在光线传感器16检测到光线较弱的情况下，还可以通过补光光源18发出辅助光，以方便可见光相机17的清晰使用。
从实施例2可以看出，我们可通过这种新型液晶屏(LCD)实现人像活体识别、人脸检测，或者进一步实现人脸识别以验证用户身份。因此，它可以以各种形式应用于不同场景，例如，实施例2中设置在移动终端内进行人脸识别解锁或支付；也可以与其它服务设备连接或者作为服务设备的组成部分，例如，门禁系统、出入闸机、考勤系统等，并在身份识别后，提供相应的服务。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置，包括背光模组、置于背光模组上的液晶面板，以及与用于驱动液晶面板发光的液晶驱动电路，其特征在于，背光模组中内置有红外激光灯管，液晶面板包括自背光模组的方向依次设置的下偏光片、液晶层、红外滤光片和上偏光片；
当液晶驱动电路通电后，红外激光灯管发出散射的红外激光经下偏光片，振动方向与下偏光片透过轴垂直的红外光被吸收，振动方向与下偏光片透过轴平行的红外光被偏振为平行光束，平行光束经液晶层内均匀排列的液晶分子被散射为均匀的散射光，散射光经过红外滤光片后非指定波长的红外光被过滤掉，指定波长的红外光通过上偏光片，振动方向与上偏光片透过轴垂直的红外光将被吸收，振动方向与上偏光片透过轴平行的红外光被偏振为与液晶面板垂直的均匀红外光线点阵。
2.一种将红外发散光变为均匀散射结构光的方法，采用如权利要求1所述的液晶装置将将红外发散光变为均匀散射结构光。
3.一种设备，其特征在于，配置有如权利要求1所述的将红外发散光变为均匀散射结构光的液晶装置。
4.一种设备，其特征在于，包括处理器、存储器、接近传感器、红外相机，以及如权利要求1所述的液晶装置，所述存储器内存储有用户身份识别程序及用户3D人脸数据；
接近传感器检测到有接近的物体后，液晶装置工作以向接近物投射出均匀的红外光点阵列；
红外相机发出的红外光点照射接近物，并将形成的反射影像信息发送至处理器；
处理器接收到红外相机返回的反射影像信息并判定接近物为活体时，运行存储器内存储的用户身份识别程序，具体包括：
通过人人脸识别算法判断是否为人的脸部；
若确认为人脸，则利用红外相机返回的反射影像信息形成反应脸部的深度信息的3D人脸数据；
将形成的3D人脸数据与存储器内预先的用户3D人脸数据进行脸部特征比对，以辨识出接近物是否为用户本人。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，如果确认是用户本人，则提供相应的服务；反之则处于静默状态。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，提供相应的服务包括但不限于屏幕解锁、支付信息交换、对硬件设备的控制。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括与处理器连接的可见光相机，用于显示接近物。
8.如权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括与处理器连接的光线传感器和补光光源，在光线传感器检测到光线强度低于预设值时，触发补光光源发光，以通过可见光相机显示接近物。
9.如权利要求4至9任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备为移动智能终端。
10.一种采用如权利要求4至9任意一项所述设备进行人脸识别以实现用户身份验证的方法。
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