CN208335212U - 一种人脸识别图像采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种人脸识别图像采集设备，该设备包括壳体，壳体包括底边、侧边和透明视窗，底边、侧边和透明视窗围成一容置空间，透明视窗设置于壳体面向待识别对象的一侧；还包括电路主板、二维彩色成像模组和照明装置设置，二维彩色成像模组的视场角与红外热成像模组的视场角部分重叠，照明装置发出的光线覆盖二维彩色成像模组和红外热成像模组的视场角重叠区域。该人脸识别图像采集设备利用红外热成像摄像头和二维彩色摄像头，可以同时抓取待识别人脸的表面的温度场图以及二维彩色图像，通过人脸表面的温度场图确定待识别面部图像是否为活体真人，避免了单一彩色图像被高清打印图片欺骗，大大提高了识别准确性，适合在产业上推广使用。

Description

一种人脸识别图像采集设备

技术领域

本实用新型涉及一种人脸识别图像采集设备，涉及生物识别技术领域。

背景技术

人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术，已广泛用于政府、金融、司法、军队、公安、边检、政府、航天、电力、工厂、教育、医疗及众多企事业单位等领域。人脸识别系统的研究始于20世纪60年代，80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统可使识别结果具有实用化的识别率和识别速度，展现了弱人工智能向强人工智能的转化。

随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高，人脸识别技术将应用在更多的领域。1、企业、住宅安全和管理，如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。2、电子护照及身份证；中国的电子护照计划公安部一所正在加紧规划和实施。3、公安、司法和刑侦，如利用人脸识别系统和网络，在全国范围内搜捕逃犯。4、自助服务。5、信息安全，如计算机登录、电子政务和电子商务。在电子商务中交易全部在网上完成，电子政务中的很多审批流程也都搬到了网上。而当前，交易或者审批的授权都是靠密码来实现，如果密码被盗，就无法保证安全，但是使用生物特征，就可以做到当事人在网上的数字身份和真实身份统一，从而大大增加电子商务和电子政务系统的可靠性。

由于视频监控正在快速普及，众多的视频监控应用迫切需要一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术，以求远距离快速确认人员身份，实现智能预警。人脸识别技术无疑是最佳的选择，采用快速人脸检测技术可以从监控视频图像中实时查找人脸，并与人脸数据库进行实时比对，从而实现快速身份识别。

传统的人脸识别技术主要是基于人脸的二维图像，将拍摄到的人脸二维图像进行图像处理，提取出人脸图像特征，然后与数据库进行人脸图像匹配与识别，这种方式有着难以克服的缺陷，一张高清晰打印的二维彩色照片就可以很容易地骗过人脸识别设备。近些年出现的基于红外结构光的三维图像人脸识别技术，利用红外激光和3D成像技术获得人脸的三维结构，进而提取出人脸三维特征并与数据库内进行人脸特征匹配与识别，该技术大大提高了识别精度，并在手机行业如iPhone X的Face ID上获得商用，但该技术也有一些缺陷，有报道称网友利用3D打印出人脸面具骗过Face ID成功解锁iPhone X。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种人脸识别图像采集设备。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种人脸识别图像采集设备，包括壳体，所述壳体包括底边、侧边和透明视窗，所述底边、侧边和透明视窗围成一容置空间，所述透明视窗设置于壳体面向待识别对象的一侧；电路主板，设置于该容置空间内且位于所述侧边上，二维彩色成像模组设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，红外热成像模组设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，照明装置设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，所述电路主板上还设置有数据接口、图像存储装置和图像处理装置，所述图像处理装置分别与二维彩色成像模组、红外热成像模组、照明装置、图像存储装置、数据接口电性连接，所述二维彩色成像模组的视场角为20~120度，所述红外热成像模组的视场角为20~120度，所述二维彩色成像模组的视场角与所述红外热成像模组的视场角部分重叠，所述照明装置发出的光线覆盖所述二维彩色成像模组和红外热成像模组的视场角重叠区域。

优选地，所述侧边上开设有至少2个用于与固定件相配合的固定孔，所述数据接口为插拔式数据接口。

优选地，所述透明视窗与水平方向成一角度，所述角度的范围为12~20度。

优选地， 所述二维彩色成像模组、红外热成像模组和照明装置均朝向透明视窗。

优选地，所述二维彩色成像模组采用彩色CMOS作为图像传感器。

优选地，所述红外热成像模组的光轴方向垂直于所述透明视窗。

优选地，所述二维彩色成像模组分别与照明装置、红外热成像模组间隙设置。

优选地，所述照明装置为LED照明装置。

优选地，所述LED照明装置为采用白光LED作为光源。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：该活体人脸识别图像采集设备利用红外热成像摄像头和二维彩色摄像头，可以同时抓取待识别人脸的表面的温度场图以及二维彩色图像，通过人脸表面的温度场图确定待识别面部图像是否为活体真人，避免了单一彩色图像被高清打印图片欺骗，大大地提高了识别准确性，适合在产业上推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，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他的附图。

图1为本实用新型的一种人脸识别图像采集设备的结构示意图。

图2为本实用新型的一种人脸识别图像采集设备的原理框图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型揭示了一种人脸识别图像采集设备，该人脸识别图像采集设备可同时抓取待识别人脸的表面的温度场图以及二维彩色图像，通过人脸表面的温度场图确定待识别面部图像是否为真人活体。

如图1所示，一种人脸识别图像采集设备，该图像采集设备包括壳体，所述壳体10包括底边100、侧边200和透明视窗300，所述底边100、侧边200和透明视窗300围成一容置空间，所述底边100和侧边200为塑料材质的一体成型结构。所述透明视窗300设置于壳体面向待识别对象400的一侧，具体地，所述透明视窗固定于壳体上，所述透明视窗与水平方向成一角度，所述角度的范围为12~20度，该透明视窗300的设置在使用过程中可用来标示该设备图像采集的工作区域，对待识别对象进行更好地采集、抓取，且倾斜窗口的设计也可避免成像透镜在窗口玻璃上形成的暗斑反射像干扰待识别对象的信息采集。

该图像采集设备还包括电路主板1、二维彩色成像模组2、红外热成像模组3和照明装置4，该电路主板1，设置于该容置空间内且位于所述侧边上，具体地，所述电路主板1固定设置于壳体内部，在实际应用中，该电路主板为多层集成电路板；所述二维彩色成像模组2设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，所述红外热成像模组3设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，所述照明装置4设置于该容置空间内且集成于所述电路主板1上。

所述二维彩色成像模组2、红外热成像模组3和照明装置4均朝向透明视窗，所述二维彩色成像模组2分别与照明装置4、红外热成像模组3间隙设置。所述二维彩色成像模组2采用彩色CMOS作为图像传感器，CMOS为Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件，该彩色CMOS具有成品率高、集成度高、功耗小、价格低等特点。所述红外热成像模组的光轴方向垂直于所述透明视窗。所述红外热成像模组3为红外热成像摄像头，所述红外热成像模组包括红外探测器和光学成像物镜，由红外探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换成红外热像图。

红外热成像技术的探测能力强，作用距离远，红外热成像技术可采用多种显示方式，把人类的感官由五种增加到六种。只有当物体的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光被人眼看见。而所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体，都会不停地发出热红外线。如一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100W。这些都是人眼看不见的，但物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用红外热成像技术对物体进行无接触温度测量和热状态分析，并可采用多种显示方式显示出来。如对视频信号进行假彩色处理，便可由不同颜色显示不同温度的热图像，若反视频信号进行模数转换处理，即可用数字显示物体各点的温度值等，从而看清人眼原来看不见的东西。红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响，应用广泛。红外热成像仪可以同时测量物体表面各点温度的高低，直观地显示物体表面的温度场，并以图像形式显示出来。由于红外热成像仪是探测目标物体的红外热辐射能量的大小，从而不像微光像增强仪那样处于强光环境中时会出现光晕或关闭，因此不受强光影响。

红外热成像支持80*60或者160*120分辨率，特有的DDE图像增强算法，成像清晰，观测精确，带温度测量功能，可单点测温，也可多区域测温，并实时显示全屏和各区域内的最高温/最低温/平均温，最多可设置9个测温区域，并将温度信息叠加到视频图像上输出。独有的DDE图像增强技术使热成像画质更清晰，全屏测温，自动跟踪画面最高温和最低温，最多可设置9个测温区域，并显示各区域最高温、最低温和平均温，RJ45标准100M网口数据传输，5～15V，DC宽电压供电，采用全金属外壳，3米跌落防护和IP66防水防尘标准，能适应各种严酷环境，设计执行了GB/T17626高电气防护等级，抗电磁干扰能力强。

所述照明装置4为LED照明装置，在本技术方案中，所述LED照明装置优选为采用白光LED作为光源，所述白光LED照明模块的波长范围为400nm~760nm。

所述电路主板1上还设置有数据接口5、图像存储装置和图像处理装置，所述图像处理装置分别与二维彩色成像模组、红外热成像模组、照明装置、图像存储装置、数据及电源接口电性连接。所述人脸识别图像采集设备通过数据接口与外部设备连接，实现供电及数据传输，所述数据接口5为多个不同种类的数据传输接口，比如USB、WIFI、RS485等，用户在使用过程中可以根据自己的使用需求选择合适的数据接口。所述数据接口5为可插拔式数据接口，该可插拔式数据接口的设置可实现数据之间的高速传输，大大地提高了该装置的扩展性和灵活性，

所述二维彩色成像模组2的视场角为20~120度，所述红外热成像模组3的视场角为20~120度，在本技术方案中，所述二维彩色成像模组2的视场角优选为60度，所述红外热成像模组3的视场角优选为60度，所述二维彩色成像模组2的视场角与所述红外热成像模组3的视场角大部分重叠，所述照明装置发出的光线可覆盖所述二维彩色成像模组和红外热成像模组的视场角重叠区域。

所述侧边上开设有至少2个用于与固定件相配合的固定孔6，在本技术方案中，所述固定孔为固定螺孔，所述固定件为螺丝，螺丝与固定螺孔的配合可实现该装置的紧固连接，该安装方式便于操作人员对该设备进行检查和维修，大大地提高了该设备的便利性。另外，所述固定孔也可为沉孔，在锁完固定件后可以再贴附一个橡胶垫，可避免该设备置于操作台使用时轻易发生移动。

在另一优选的实施方式中，在所述侧边的内壁上设置有提示音播放装置，在底边上设置有多个透音孔，当该装置对待识别对象图像采集成功时，所述提示音播放装置播放图像采集成功提示音。

通过LED照明装置可以照亮待识别对象400，在本技术方案中，该待识别对象为人脸，人脸的反射光进入二维图像摄像头即可以获得人脸的二维图像，同时由于人体是一个自然的生物红外辐射源，能够不断向周围发射红外辐射，且红外辐射的波长与人体的温度分布相关，具有一定的稳定性和特征性，通过红外热成像摄像头即可抓取人脸部表面红外辐射场图，进而转换为温度场图。

如图2所示，为所述人脸识别图像采集设备的原理框图，所述LED照明装置照亮待识别人脸，反射光线进入所述二维成像模组成二维图像，所述二维成像模组与图像存储装置通过成像接口进行数据传输，二维图像经成像接口传输至图像存储单元存储；同时红外热成像摄像头采集面部的红外辐射场图，所述红外热成像摄像头与图像存储装置通过成像接口进行数据传输，经成像接口传输至图像存储装置。所述图像处理装置调取二维图像处理后获得人脸的二维特征数据，调取红外辐射场图处理后获得人脸的温度场图，所述人脸二维特征数据和人脸的温度场图通过数据接口输出至终端数据库进行人脸图像匹配与识别，通过人脸表面的温度场图确定待识别面部图像是否为真人活体，避免了单一彩色图像被高清打印图片欺骗，大大地提高了人脸识别图像采集装置的识别准确性，大大地提高了图像采集的工作效率。该设备结构简单，使用方便、可靠，在使用过程中极大地提高了人脸识别系统的安全性和方便性，同时判别速度快，且易于实施，适合在产业上推广使用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括底边、侧边和透明视窗，所述底边、侧边和透明视窗围成一容置空间，所述透明视窗设置于壳体面向待识别对象的一侧；电路主板，设置于该容置空间内且位于所述侧边上，二维彩色成像模组设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，红外热成像模组设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，照明装置设置于该容置空间内且集成于所述电路主板上，

所述电路主板上还设置有数据接口、图像存储装置和图像处理装置，所述图像处理装置分别与二维彩色成像模组、红外热成像模组、照明装置、图像存储装置、数据接口电性连接，

所述二维彩色成像模组的视场角为20~120度，所述红外热成像模组的视场角为20~120度，所述二维彩色成像模组的视场角与所述红外热成像模组的视场角部分重叠，所述照明装置发出的光线覆盖所述二维彩色成像模组和红外热成像模组的视场角重叠区域。

2.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述侧边上开设有至少2个用于与固定件相配合的固定孔，所述数据接口为插拔式数据接口。

3.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述透明视窗与水平方向成一角度，所述角度的范围为12~20度。

4.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述二维彩色成像模组、红外热成像模组和照明装置均朝向透明视窗。

5.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述二维彩色成像模组采用彩色CMOS作为图像传感器。

6.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述红外热成像模组的光轴方向垂直于所述透明视窗。

7.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述二维彩色成像模组分别与照明装置、红外热成像模组间隙设置。

8.根据权利要求1所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述照明装置为LED照明装置。

9.根据权利要求8所述的一种人脸识别图像采集设备，其特征在于：所述LED照明装置为采用白光LED作为光源。