CN210721510U - 一种基于单目的活体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于单目的活体检测装置，该检测装置包括：用于采集待识别图像的图像采集模块；与图像采集模块连接的用于对所述待识别图像进行处理以得到同步的RGB图像和IR图像的图像处理模块；与图像处理模块连接的利用所述RGB图像和所述IR图像进行活体检测模块。本实用新型破了现有活体检测摄像头模组的方案，具有比传统红外双目摄像头更小体积、更低成本、更易生产的优势，同时也解决了双目红外摄像头图像偏移，图像同步的问题。

Description

一种基于单目的活体检测装置

技术领域

本实用新型涉及生物识别领域，具体涉及一种基于单目的活体检测装置。

背景技术

随着人工智能的发展，人脸识别验证技术以其便捷性、快速性的优点，给用户带来良好的体验，并且在楼宇门禁、社区管理、驾驶员身份认证、刷脸支付等场景中也得到了广泛应用。

而作为安防、支付等场景的应用，活体检测模块是其中最为关键的组成部分之一，目前行业中用于活体检测的技术方案主要有红外双目、3D结构光，TOF等，都能提供较好的安全等级及防攻击能力。

然而，目前几个技术方案还具有以下局限性：

1、体积局限性

目前的活体检测及人脸识别技术依赖于2个或多个图像传感器来采集RGB和IR图像或视频流，并进而从中检测出人脸图片，进行人脸识别、活体检测等功能，而这些方案都依赖于红外双目、3D结构光、TOF等技术方案。

红外双目方案，需要一个RGB图像传感器加一个IR图像传感器，同时需要两个镜头，两路ISP芯片、以及对应电路。

3D结构光方案，除需要类似红外双目的RGB和IR两路图像相关电路外，还需要1个结构光红外投射器。

TOF方案，需要1路专门的TOF图像传感器、激光投射器以及相关电路，和一路RGB图像相关电路。

可以看到，几种方案至少都需要两个以上图像传感器及相关电路，包括holder及镜头等组件都是两路，整体尺寸最小都在70*14mm左右，无法继续往下做小，无法满足小型化趋势。

2、成本局限性

目前人脸识别相关设备大量推出，但是成本都比较高，其中摄像头模组作为一个重要部件，其占整机BOM成本比例在20％以上，是导致人脸识别相关设备成本无法下降的一个关键因素。

比如3D结构光除需要两路图像传感器外，还需要一个投射器，整体成本较高。

TOF方案也是如此，需要增加专门TOF图像传感器、投射器。

红外双目目前成本最低，但占成本比例仍然较高。人脸识别技术推广，必然要求设备成本下降，这是目前所面对一个关键问题。

3、制造局限性

三种摄像头模组方案，生产都涉及到标定。

RGB图像和IR图像由于从两个图像传感器得到，图像重合度、图像偏移、图像同步等都无法做到一致，需要生产上进行相应标定，来满足算法对图像偏移等要求，并且算法需要进行相应的处理，才能用于下一步的检测。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于单目的活体检测装置，用于解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于单目的活体检测装置，该检测装置包括：

用于采集待识别图像的图像采集模块；

与图像采集模块连接的用于对所述待识别图像进行处理以得到同步的RGB图像和IR图像的图像处理模块；

与图像处理模块连接的利用所述RGB图像和所述IR图像进行活体检测模块。

可选地，所述图像采集模块包括：

用于接收被照物体的反射光的镜头；

用于感应所述反射光并将所述反射光转换成图像信号的图像传感器。

可选地，该检测装置还包括补光设备。

可选地，所述补光设备包括：

补光模块；

用于输出PWM信号的PWM控制模块；

与所述PWM控制模块连接的，根据所述PWM信号驱动所述补光模块的驱动模块。

可选地，所述PWM控制模块位于所述活体检测模块中。

可选地，所述补光模块包括红外补光单元，所述驱动模块包括红外补光驱动单元，所述红外补光单元由所述红外补光驱动单元驱动。

可选地，所述补光模块还包括白光补光单元，所述驱动模块还包括白光补光驱动单元，所述白光补光单元由所述白光补光驱动单元驱动。

可选地，所述红外补光单元包括一红外补光灯。

可选地，所述白光补光单元包括一白光补光灯。

可选地，所述红外补光灯和所述白光补光灯均为发光二极管。

可选地，所述白光补光单元与所述红外补光单元分别设置于镜头的两侧。

如上所述，本实用新型提供的一种基于单目的活体检测装置，具有以下有益效果：

本实用新型使用单目红外摄像头设备能够替代红外双目摄像头，并且解决其图像偏移及图像同步问题。同时由于只需一路摄像头，设备体积和成本都能有非常大的降幅，生产上也不需要进行特殊的标定，大大降低生产难度。

本实用新型破了现有活体检测摄像头模组的方案，具有比传统红外双目摄像头更小体积、更低成本、更易生产的优势，同时也解决了双目红外摄像头图像偏移，图像同步的问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种基于单目的活体检测装置的示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种基于单目的活体检测装置的示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种基于单目的活体检测装置的示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的终端设备的硬件结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，一种基于单目的活体检测装置，包括图像采集模块11、图像处理模块12和活体检测模块13；

所述图像采集模块11，用于采集待识别图像。

在一实施例中，通过一镜头111接收被照物体的反射光，再通过一图像传感器112感应所述反射光，将反射光转换成图像信号。其中，图像传感器使用RGB-IR图像传感器，采集的图像为RGB-IR图像，该图像传感器能同时接收RGB分量和IR分量，因此，该图像传感器采集的一幅图像信号中同时包括了RGB图像信号和IR图像信号。

所述图像处理模块12，与所述图像采集模块11连接，用于对所述待识别图像进行处理，以得到同步的RGB图像和IR图像；

由于采集的图像信号同时包括了RGB图像信号和IR图像信号，因此，需要对采集的图像进行分离，得到同步的RGB图像和IR图像。由于图像来源于一路RAW数据，因此，RGB图像与IR两路图像之间图像位置和时间完全一致，没有双目输入的图像偏移和图像不同步的问题。

所述活体检测模块13，用于进行活体检测。

得到两路同步的RGB图像和IR图像之后，就可以利用这两种图像数据进行计算，完成活体检测和人脸识别等功能，最终输出识别结果。

在一实施例中，活体检测模块可以为用于对图像进行识别，完成活体检测的活体检测芯片，具体可以为中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器或微处理器。

为了提升拍摄效果，获取更加清晰的图像，需要在拍照的时候通过补光设备进行补光。本实施例中，补光设备是在检测到人脸图像的时候进行补光。

在一实施例中，所述补光设备包括：

补光模块；

用于输出PWM信号的PWM控制模块14；

与所述PWM控制模块连接的，根据所述PWM信号驱动所述补光模块的驱动模块。

通过PWM信号控制补光模块，可以根据需求控制补光强度，以达到最优的补光效果，得到最优的图像。

在一实施例中，所述PWM控制模块位于所述活体检测模块中。

在一实施例中，PWM控制模块可以为一可以产生PWM波的波形发生芯片，具体可以为中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器或微处理器。在另一实施产生PWM波的波形发生芯片可以集成在活体检测芯片内。

在一实施例中，补光模块包括红外补光单元，所述驱动模块包括红外补光驱动单元，所述红外补光单元由所述红外补光驱动单元驱动。红外补光单元162，发射红外光，使图像传感器得到足够的红外光线，保证IR图像质量。红外补光单元用于在IR图像对应的检测区域亮度不足的情况下，执行补光操作。红外补光单元可以是补光灯，补光灯可以是发光二极管。

在另一实施例中，所述补光模块还包括白光补光单元，所述驱动模块还包括白光补光驱动单元，所述白光补光单元由所述白光补光驱动单元驱动。白光补光单元161，用于在光照不足情况下，进行补光，保证RGB图像质量。

补光单元可以是补光灯，补光灯可以是发光二极管。

在一实施例中，两个补光灯分别设置于镜头的两端，具体可以选择对称设置的方式。

PWM控制模块产生两路PWM脉冲，其中一路脉冲输入到红外补光驱动单元151中，由红外补光驱动单元对红外补光单元进行驱动；另一路脉冲输入到白光补光驱动单元152中，由白光补光驱动单元对白光补光单元进行驱动。

本实用新型通过提供一路RGB图像和一路IR图像，能够解决其由于两路分立的图像传感器分别输出RGB图像和IR图像，而造成的图像偏移及图像同步问题。同时由于只需一路摄像头，设备体积和成本都能有非常大的降幅，生产上也不需要进行特殊的标定，大大降低生产难度。

图2为本实用新型的一实施例提供的一种基于单目的活体检测装置的示意图；其中，图像处理模块、活体检测模块、PWM控制模块都集成在一个处理器中。

在另一实施例中，如图3所示，其中，图像处理模块与活体检测模块采用独立设计的方案，将图像处理模块独立出来，可选择性较大。

图4为本申请一实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。如图所示，该终端设备可以包括：输入设备1100、第一处理器1101、输出设备1102、第一存储器1103和至少一个通信总线1104。通信总线1104用于实现元件之间的通信连接。第一存储器1103可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，第一存储器1103中可以存储各种程序，用于完成各种处理功能。

可选的，上述第一处理器1101例如可以为中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，该第一处理器1101通过有线或无线连接耦合到上述输入设备1100和输出设备1102。

可选的，上述输入设备1100可以包括多种输入设备，例如可以包括面向用户的用户接口、面向设备的设备接口、软件的可编程接口、摄像头、传感器中至少一种。可选的，该面向设备的设备接口可以是用于设备与设备之间进行数据传输的有线接口、还可以是用于设备与设备之间进行数据传输的硬件插入接口(例如USB接口、串口等)；可选的，该面向用户的用户接口例如可以是面向用户的控制按键、用于接收语音输入的语音输入设备以及用户接收用户触摸输入的触摸感知设备(例如具有触摸感应功能的触摸屏、触控板等)；可选的，上述软件的可编程接口例如可以是供用户编辑或者修改程序的入口，例如芯片的输入引脚接口或者输入接口等；输出设备1102可以包括显示器、音响等输出设备。

在本实施例中，该终端设备的处理器包括用于执行各设备中各模块的功能，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。

图5为本申请的一个实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。图5是对图4在实现过程中的一个具体的实施例。如图所示，本实施例的终端设备可以包括第二处理器1201以及第二存储器1202。

第二处理器1201执行第二存储器1202所存放的计算机程序代码，实现上述实施例中图4所述方法。

第二存储器1202被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，例如消息，图片，视频等。第二存储器1202可能包含随机存取存储器(random access memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

可选地，第二处理器1201设置在处理组件1200中。该终端设备还可以包括：通信组件1203，电源组件1204，多媒体组件1205，语音组件1206，输入/输出接口1207和/或传感器组件1208。终端设备具体所包含的组件等依据实际需求设定，本实施例对此不作限定。

处理组件1200通常控制终端设备的整体操作。处理组件1200可以包括一个或多个第二处理器1201来执行指令，以完成数据处理方法中的全部或部分步骤。此外，处理组件1200可以包括一个或多个模块，便于处理组件1200和其他组件之间的交互。例如，处理组件1200可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1205和处理组件1200之间的交互。

电源组件1204为终端设备的各种组件提供电力。电源组件1204可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件1205包括在终端设备和用户之间的提供一个输出接口的显示屏。在一些实施例中，显示屏可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果显示屏包括触摸面板，显示屏可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

语音组件1206被配置为输出和/或输入语音信号。例如，语音组件1206包括一个麦克风(MIC)，当终端设备处于操作模式，如语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部语音信号。所接收的语音信号可以被进一步存储在第二存储器1202或经由通信组件1203发送。在一些实施例中，语音组件1206还包括一个扬声器，用于输出语音信号。

输入/输出接口1207为处理组件1200和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件1208包括一个或多个传感器，用于为终端设备提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1208可以检测到终端设备的打开/关闭状态，组件的相对定位，用户与终端设备接触的存在或不存在。传感器组件1208可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在，包括检测用户与终端设备间的距离。在一些实施例中，该传感器组件1208还可以包括摄像头等。

通信组件1203被配置为便于终端设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个实施例中，该终端设备中可以包括SIM卡插槽，该SIM卡插槽用于插入SIM卡，使得终端设备可以登录GPRS网络，通过互联网与服务器建立通信。

由上可知，在图5实施例中所涉及的通信组件1203、语音组件1206以及输入/输出接口1207、传感器组件1208均可以作为图4实施例中的输入设备的实现方式。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，该检测装置包括：

用于采集待识别图像的图像采集模块；

与图像采集模块连接的用于对所述待识别图像进行处理以得到同步的RGB图像和IR图像的图像处理模块；

与图像处理模块连接的利用所述RGB图像和所述IR图像进行活体检测的活体检测模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述图像采集模块包括：

用于接收被照物体的反射光的镜头；

用于感应所述反射光并将所述反射光转换成图像信号的图像传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，该检测装置还包括补光设备。

4.根据权利要求3所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述补光设备包括：补光模块；

用于输出PWM信号的PWM控制模块；

与所述PWM控制模块连接的，根据所述PWM信号驱动所述补光模块的驱动模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述PWM控制模块位于所述活体检测模块中。

6.根据权利要求4所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述补光模块包括红外补光单元，所述驱动模块包括红外补光驱动单元，所述红外补光单元由所述红外补光驱动单元驱动。

7.根据权利要求6所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述补光模块还包括白光补光单元，所述驱动模块还包括白光补光驱动单元，所述白光补光单元由所述白光补光驱动单元驱动。

8.根据权利要求6所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述红外补光单元包括一红外补光灯。

9.根据权利要求7所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述白光补光单元包括一白光补光灯。

10.根据权利要求9所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述红外补光灯和所述白光补光灯均为发光二极管。

11.根据权利要求7所述的一种基于单目的活体检测装置，其特征在于，所述白光补光单元与所述红外补光单元分别设置于镜头的两侧。

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