CN215120998U - 图像采集装置和识别系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种图像采集装置和识别系统，涉及图像识别技术领域。该图像采集装置包括：镜头，用于接收来自被摄物的光线；双通滤波片，用于对镜头接收的光线进行滤光，滤光之后保留可见光和红外光；图像传感器，与双通滤波片和镜头相对，用于交替感应可见光和红外光，交替生成可见光图像和红外图像；补光灯，包括交替发光的可见光补光灯和红外补光灯，可见光补光灯用于在图像传感器感应可见光时发光对被摄物进行补光，红外补光灯用于在图像传感器感应红外光时发光对被摄物进行补光。仅需设置一个镜头和一个图像传感器即可获得两个不同维度的图像信息，降低设备体积且避免角度误差。通过设置补光灯进行分时补光，提高成像效果。

Description

图像采集装置和识别系统

技术领域

本申请涉及图像识别技术领域，具体而言，涉及一种图像采集装置和识别系统。

背景技术

在图像采集领域，经常需要采集不同维度的图像，获取多维度的图像信息。例如，在生物识别领域，通过同时采集掌纹和掌静脉图像，将掌纹识别和掌静脉识别融合使用，可以克服单个生物特征的缺陷，扩展生物识别技术的适用性，且能提高识别的精确度和安全性。

现有技术中为了同时采集掌纹和掌静脉图像时，采用两个不同的摄像头(分别使用搭载可见光和近红外滤波片的镜头)，在可见光和近红外光线的照射下采集掌纹和掌静脉图像。一方面，两个摄像头占用较大的空间，另一方面，两个摄像头由于与手掌存在一定的角度差异，导致两个图像不完全一致，影响最终的识别精确度。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种图像采集装置和识别系统，以便于通过一个摄像头同时采集红外图像和可见光图像并提高图像采集效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种图像采集装置，包括：镜头，用于接收来自被摄物的光线；双通滤波片，用于对所述镜头接收的光线进行滤光，滤光之后保留可见光和红外光；图像传感器，与所述双通滤波片和所述镜头相对，用于交替感应所述可见光和所述红外光，交替生成可见光图像和红外图像；补光灯，包括交替发光的可见光补光灯和红外补光灯，所述可见光补光灯用于在所述图像传感器感应所述可见光时发光对所述被摄物进行补光，所述红外补光灯用于在所述图像传感器感应所述红外光时发光对所述被摄物进行补光。

上述实现方式中，通过设置双通滤波片对进入镜头的图像进行滤波，图像传感器交替感应可见光和红外光，仅需设置一个镜头和一个图像传感器即可获得两个不同维度的图像信息，降低了设备复杂度和占用空间，且红外图像和可见光图像的角度完全相同，两种图像的吻合度较高。通过设置补光灯进行分时补光，图像传感器感应成像时的光线充足，提高成像效果，进而提高后续利用该图像进行识别的精度。

在一些实施例中，所述可见光补光灯的数量为多个，多个所述可见光补光灯围绕所述镜头沿环形间隔分布；和/或，所述红外补光灯的数量为多个，多个所述红外补光灯围绕所述镜头沿环形间隔分布。

上述实现方式中，可以在被摄物的周围从各个不同的方向向被摄物发射光线，使得光线分布较均匀，进一步提高成像效果。

在一些实施例中，所述可见光补光灯和所述红外补光灯间隔交错分布。

上述实现方式中，可见光补光灯和红外补光灯可以互不干扰地分布在同一径向位置上，补光效果较好。

在一些实施例中，所述图像传感器和所述补光灯设置在同一电路板上，所述补光灯围设在所述图像传感器外。

上述实现方式中，在同一电路板上可以设置有图像传感器和补光灯的控制电路，结构紧凑，且便于图像传感器和补光灯之间的联动控制。

在一些实施例中，所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述可见光补光灯、所述红外补光灯和所述图像传感器连接，用于控制所述可见光补光灯、所述红外补光灯和所述图像传感器联动。

上述实现方式中，通过控制器实现补光灯分时补光的自动控制，使得补光灯的亮灭交替与图像传感器的交替感应相适配。

在一些实施例中，所述可见光补光灯可发出至少两种不同颜色的可见光。

上述实现方式中，能够根据不同的使用场景选用不同颜色的可见光进行补光，适用范围较广。

在一些实施例中，所述控制器还用于根据图像识别状态，控制所述可见光补光灯的亮灭和/或颜色。

上述实现方式中，用户可以通过可见光补光灯的亮灭和颜色等，判断当前的识别状态，提高交互体验。

在一些实施例中，所述双通滤波片设置于所述镜头中。

上述实现方式中，双通滤波片集成于镜头中，结构较紧凑，进一步降低占用空间。

在一些实施例中，所述图像传感器的单次曝光时间为8-12ms，对应的，所述可见光补光灯和红外补光灯的单次发光时间为8-12ms。

上述实现方式中，该时间限定能够使得图像传感器能够在较短时间内获得多个可见光图像和红外图像，减少可见光图像和红外图像之间的偏差。

第二方面，本申请实施例提供了一种识别系统，包括上述任一项所述的图像采集装置。

上述实现方式中，通过选用上述图像采集装置，仅需设置一个镜头和一个图像传感器即可获得两个不同维度的图像信息，降低了设备复杂度和占用空间，且红外图像和可见光图像的角度完全相同，两种图像的吻合度较高。通过设置补光灯进行分时补光，图像传感器感应成像时的光线充足，提高成像效果，进而提高识别精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于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他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的图像采集装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的图像采集装置中补光灯的分布示意图。

附图标记说明：

1-镜头、2-双通滤波片、3-图像传感器、4-补光灯、41-可见光补光灯、42-红外补光灯。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

现有技术中为了同时获取可见光图像和红外图像，是采用两个不同的摄像头(分别使用搭载可见光和近红外滤波片的镜头)，在可见光和近红外光线的照射下采集可见光图像和掌静脉图像。存在以下问题：第一，两个摄像头占用较大的空间，增加采集装置的成本和体积；第二，两个摄像头由于在拍摄时光轴存在一定的角度差异，导致两个图像不一致，影响最终的识别精确度。也有方案采用一个镜头，由两组滤波片将入射光线分离后，进入两个不同的图像传感器从而获得两种图像。这种方案没有解决设备体积的问题，而且由于结构复杂，实用性不强。为解决上述问题，本申请技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种图像采集装置，如附图1所示，包括：镜头1，用于接收来自被摄物的光线；双通滤波片2，用于对镜头1接收的光线进行滤光，滤光之后保留可见光和红外光；图像传感器3，与双通滤波片2和镜头1相对，用于交替感应可见光和红外光，交替生成可见光图像和红外图像；补光灯4，包括可见光补光灯41和红外补光灯42，可见光补光灯41用于在图像传感器3感应可见光时发光对被摄物进行补光，红外补光灯42用于在图像传感器3感应红外光时发光对被摄物进行补光。

使用时，被摄物发出的光线进入镜头1中，经过双通滤波片2的过滤后，可见光和红外光可以到达图像传感器3，图像传感器3经过光电转换，通过可见光可以获得可见光图像，通过红外光可以获得红外图像。图像传感器3交替感应可见光和红外光，可以交替生成可见光图像和红外图像。也即，在一时间段内，图像传感器3可以分别获得被摄物不同时刻的可见光图像和红外图像。例如，在生物识别领域，该图像采集装置可以交替获得掌纹图像(可见光图像)和手掌静脉图像(红外图像)。且可见光补光灯41在图像传感器3感应可见光时对被摄物进行补光，红外补光灯42在图像传感器3感应红外光时对被摄物进行补光，使得被摄物的反射光较为充足，图像传感器3的成像效果较好，且能适用于黑暗环境中的图像获取。

可见，本实施例提供的图像采集装置，通过设置双通滤波片2对进入镜头1的图像进行滤波，图像传感器3交替感应可见光和红外光，仅需设置一个镜头1和一个图像传感器3即可获得两个不同维度的图像信息，降低了设备复杂度和占用空间，且红外图像和可见光图像的角度完全相同，两种图像的吻合度较高。通过设置补光灯4进行分时补光，图像传感器3感应成像时的光线充足，提高成像效果，进而提高后续利用该图像进行识别的精度。

上述每种补光灯4的数量可以为一个或多个，例如，可见光补光灯41和红外补光灯42的数量可以为1个，即可起到补光效果。此时，可见补光灯41和红外补光灯42应尽量靠近镜头1，以起到良好的补光效果。

每种补光灯4的数量也可以为多个，例如，多个可见光补光灯41可以呈线性分布，或者分多行多列阵列分布等，以及分布成其它各种规则或者不规则图形等，只要能达到良好的照明效果即可。同理，多个红外补光灯41可以呈线性分布，或者分多行多列阵列分布等，以及分布成其它各种规则或者不规则图形等，只要能达到良好的照明效果即可。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可见光补光灯41的数量为多个，多个可见光补光灯41围绕镜头1沿环形间隔分布；和/或，红外补光灯42的数量为多个，多个红外补光灯42围绕镜头1沿环形间隔分布。

如此设置，可以在被摄物的周围从各个不同的方向向被摄物发射光线，使得光线分布较均匀，进一步提高成像效果。

上述呈环形分布，可以指沿圆环形分布，也可以指其它近似环形结构，具体可以根据镜头1的形状和尺寸确定。例如，图2中示出了镜头1为方形，补光灯4在镜头1外围设形成整体为四边形且相邻两条边之间为环形段的分布形状。

进一步地，可见光补光灯41和红外补光灯42间隔交错分布。如此设置，使得可见光补光灯41和红外补光灯42可以互不干扰地分布在同一径向位置上。上述径向位置指的是以附图2所示的方向为基准，距离镜头1从近到远的方向。

当然，可见光补光灯41和红外补光灯42还可以分布在不同的径向位置上，分别位于外圈和内圈等，本实施例中对此不作限定。

可见光补光灯41和红外补光灯42间隔分布时，可见光补光灯41和红外补光灯42的数量可以相同，此时，可以按照可见光补光灯41、红外补光灯42、可见光补光灯41、红外补光灯42……的顺序进行分布。或者，可见光补光灯41和红外补光灯42的数量也可以不同，两者可以呈一定倍数关系。举例来说，红外补光灯42的数量可以是可见光补光灯41的2倍，此时，可以按照可见光补光灯41、红外补光灯42、红外补光灯42、可见光补光灯41、红外补光灯42、红外补光灯42、可见光补光灯41……的顺序进行分布。

补光灯4的数量可以根据实际情况进行设定，附图2中示出了采用16颗可见光补光灯41和16颗850nm波长的红外补光灯42交错分布的情形。

在本实施例的一些可选的实现方式中，图像传感器3和补光灯4设置在同一电路板上，补光灯4围设在图像传感器3外。如此设置，在同一电路板上可以设置有图像传感器3和补光灯4的控制电路，结构紧凑，且便于图像传感器3和补光灯4之间的联动控制。

当然，根据补光灯4和图像传感器3的具体安装位置，当两者不便于安装在同一电路板上，也可以分别安装在不同的电路板上，只要能便于安装并便于与控制器连接即可，本领域技术人员可以根据实际需求进行选定。

在本实施例的一些可选的实现方式中，图像采集装置还包括控制器，控制器分别与可见光补光灯41、红外补光灯42和图像传感器3连接，用于控制可见光补光灯41、红外补光灯42和图像传感器3联动。如此设置，实现补光灯4分时补光的自动控制，使得补光灯4的亮灭交替与图像传感器3的交替感应相适配。

举例来说，控制器可以为多通道控制器。图像传感器3中的两套寄存器参数与补光策略联动切换。控制器只给红外补光灯42供电，关闭可见光补光灯41，同时图像传感器3中设置一套针对红外光线的寄存器参数，持续一定时间，此时获取的是一张或多张近红外光线下的红外图像；随后，控制器关闭近红外灯，只给可见光补光灯41供电，同时图像传感器3中转换成另一套针对可见光图像的寄存器参数，持续一定时间，此时获取的是一张或多张可见光线下的可见光图像；循环此过程进行交替补光和交替图像采集。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可见光补光灯41可以发出单色光进行照明，例如，可以发出白光、红光、蓝光等。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可见光补光灯41可发出至少两种不同颜色的可见光。如此设置，能够根据不同的使用场景选用不同颜色的可见光进行补光，适用范围较广。例如，可以采用白色可见光或者绿色可见光等进行补光。

可见光补光灯41可发出至少两种不同颜色的可见光，可以通过下述方式实现：设置不同种的可见光补光灯41，每种可见光补光灯41可以发出一种颜色的光可见光。或者，也可以设置每一可见光补光灯41均可发出红、绿、蓝三色光，并且通过调整三色光的强度可以拟合形成其它颜色的可见光。

在本实施例的一些可选的实现方式中，控制器还用于根据图像识别状态，控制可见光补光灯41的亮灭和/或颜色。如此，用户可以通过可见光补光灯41的亮灭和颜色等，判断当前的识别状态，提高交互体验。

例如，可以设置可见光补光灯41显示红色指示识别失败，可见光补光灯41显示绿色指示识别通过，可见光补光灯41交替亮灭或者几种颜色交替闪烁指示正在识别中。

本实施例中，上述图像传感器3交替感应可见光和红外光时，图像传感器3的单次曝光时间为8-12ms，例如，可以为8ms、10ms、12ms等。对应的，可见光补光灯41和红外补光灯42的单次发光时间与图像传感器3的单次曝光时间相同。如此设置，能够使得图像传感器3能够在较短时间内获得多个可见光图像和红外图像，减少可见光图像和红外图像之间的偏差。

例如，图像传感器3可以为OV7251型号，每秒120帧的采集速率可保证图像采集的连续性。

本实施例中，双通滤波片2用于滤除通过镜头1的光线中除可见光和红外光的其余光线。双通滤波片2可以为一个滤波片，也可以由一组多个不同的滤波片组成，只要能对穿过的光线进行过滤即可。

在一实施例中，双通滤波片2可以设置在镜头1和图像传感器3之间，并完全封堵光线传播路径，从镜头1中穿出的光线经过双通滤波片2后，仅有可见光和红外光到达图像传感器3。

在另一实施例中，双通滤波片2可以设置于镜头1中。进入镜头1的光线经过双通滤波片2进行过滤后从镜头1中穿出的为可见光和红外光。双通滤波片2集成于镜头1中，结构较紧凑，进一步降低占用空间。该实施例中，双通滤波片2的尺寸可以与镜头1的面积相同，以完全填充在镜头1中的每一处。

第二方面，本实施例提供了一种识别系统，包括上述任一项的图像采集装置。

本实施例提供的识别系统，通过设置双通滤波片2对进入镜头1的图像进行滤波，图像传感器3交替感应可见光和红外光，仅需设置一个镜头1和一个图像传感器3即可获得两个不同维度的图像信息，降低了设备复杂度和占用空间，且红外图像和可见光图像的角度完全相同，两种图像的吻合度较高。通过设置补光灯4进行分时补光，图像传感器3感应成像时的光线充足，提高成像效果，进而提高识别精度。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种图像采集装置，其特征在于，包括：

镜头，用于接收来自被摄物的光线；

双通滤波片，用于对所述镜头接收的光线进行滤光，滤光之后保留可见光和红外光；

图像传感器，与所述双通滤波片和所述镜头相对，用于交替感应所述可见光和所述红外光，交替生成可见光图像和红外图像；

补光灯，包括交替发光的可见光补光灯和红外补光灯，所述可见光补光灯用于在所述图像传感器感应所述可见光时发光对所述被摄物进行补光，所述红外补光灯用于在所述图像传感器感应所述红外光时发光对所述被摄物进行补光。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可见光补光灯的数量为多个，多个所述可见光补光灯围绕所述镜头沿环形间隔分布；和/或，

所述红外补光灯的数量为多个，多个所述红外补光灯围绕所述镜头沿环形间隔分布。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可见光补光灯和所述红外补光灯间隔交错分布。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述图像传感器和所述补光灯设置在同一电路板上，所述补光灯围设在所述图像传感器外。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述可见光补光灯、所述红外补光灯和所述图像传感器连接，用于控制所述可见光补光灯、所述红外补光灯和所述图像传感器联动。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述可见光补光灯可发出至少两种不同颜色的可见光。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于根据图像识别状态，控制所述可见光补光灯的亮灭和/或颜色。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双通滤波片设置于所述镜头中。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像传感器的单次曝光时间为8-12ms，对应的，所述可见光补光灯和红外补光灯的单次发光时间为8-12ms。

10.一种识别系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的图像采集装置。

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