一種采用rgb+ir圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法及識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法和系統(tǒng)，包括濾光的步驟，獲取圖像的步驟，分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的步驟，和輸出的步驟。該系統(tǒng)包括濾光片、RGB+IR圖像傳感器、分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的裝置和生物識別主機(jī)和顯示器。本發(fā)明通過一個RGB+IR圖像傳感器實現(xiàn)彩色圖像和黑白圖像的獲取，解決了由于不同攝像頭之間本身不可避免的位置差異導(dǎo)致獲取的兩種類型的圖像內(nèi)容的位置差異，確保識別用圖像與顯示看到的圖像內(nèi)容的一致性，提高識別效率。
【專利說明】一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法及識別系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物識別領(lǐng)域，特別是利用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法及識別系統(tǒng)，該方法中只采用一個圖像傳感器實現(xiàn)生物識別和和滿足彩色圖像需求使用。

【背景技術(shù)】
[0002]由于人體特征具有人體所固有的不可復(fù)制的唯一性，這一生物密鑰無法復(fù)制，失竊或被遺忘，利用生物識別技術(shù)進(jìn)行身份認(rèn)定，安全、可靠、準(zhǔn)確。而常見的口令、1C卡、條紋碼、磁卡或鑰匙則存在著丟失、遺忘、復(fù)制及被盜用諸多不利因素。因此采用生物"鑰匙〃，您可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼。而系統(tǒng)管理員更不必因忘記密碼而束手無策。生物識別技術(shù)產(chǎn)品均借助于現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)，很容易配合電腦和安全、監(jiān)控、管理系統(tǒng)整合，實現(xiàn)自動化管理。
[0003]生物識別系統(tǒng)對生物特征進(jìn)行取樣，提取其唯一的特征并且轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)一步將這些代碼組成特征模板。由于微處理器及各種電子元器件成本不斷下降，精度逐漸提高，生物識別系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于商業(yè)上的授權(quán)控制如門禁、企業(yè)考勤管理系統(tǒng)安全認(rèn)證等領(lǐng)域。用于生物識別的生物特征有掌紋、指紋、人臉、虹膜、視網(wǎng)膜等，行為特征有簽字、聲音、按鍵力度等?；谶@些特征，人們已經(jīng)發(fā)展了手形識別、指紋識別、面部識別、發(fā)音識別、虹膜識別、簽名識別等多種生物識別技術(shù)。
[0004]生物識別技術(shù)是依據(jù)人類自身所固有的生理或行為特征而進(jìn)行識別的一種技術(shù)。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多生物識別技術(shù)，如指紋識別、手掌幾何學(xué)識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等。
[0005]其中，面部識別廣泛地應(yīng)用在門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域，它是一種非接觸的識別方式，只需要獲取人們的臉部圖像，就可以通過特征分析，獲得特征數(shù)據(jù)生成特征模板，然后在使用時通過再次獲取的人臉部圖像進(jìn)行比對，就能確認(rèn)是不是同一個人。當(dāng)前面部識別都采用主動紅外補(bǔ)光獲取黑白圖像提取生物特征，尤其是人臉識別設(shè)備包括終端(含固定設(shè)備終端和手持移動設(shè)備終端)和PC生物識別系統(tǒng)的專用生物識別攝像頭，但是紅外黑白圖像沒有色彩給人視覺感官接受度差，所以現(xiàn)有的生物識別設(shè)備均采用雙攝像頭方案，即一個彩色攝像頭獲取彩色圖像數(shù)據(jù)供視頻輸出使用，一個黑白攝像頭獲取紅外黑白圖像數(shù)據(jù)供生物識別使用。其缺點是需要雙倍的攝像頭硬件成本，擠占設(shè)備終端有限的空間，尤其是在手持移動設(shè)備終端(智能手機(jī)，平板電腦等)上，鑒于設(shè)備均要求輕而薄，更是成為了影響生物識別功能是否可以在此類設(shè)備上大面積推廣應(yīng)用的一大技術(shù)壁壘；另外由于不同攝像頭之間本身不可避免的位置差異導(dǎo)致的獲取兩種圖像內(nèi)容的位置差異，影響識別效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用RGB+IR圖像傳感器就可以實現(xiàn)單個圖像傳感器既可獲取彩色圖像又可獲取黑白圖像的方法。同時提供一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行人臉識別的方法及人臉識別系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，包括以下步驟:
步驟S1、濾光的步驟，該步驟采用濾波片濾波，只允許透過彩色波長段和設(shè)定的紅外波長段的光；
步驟S2、獲取圖像有步驟，該步驟中采用RGB+IR圖像傳感器獲取步驟S1透過的光的圖像；
步驟S3、在圖像信號處理器中分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的步驟，該步驟中將步驟S2獲得的圖像原始數(shù)據(jù)陣列分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流；
步驟S4、輸出的步驟，該步驟中紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流存放在紅外黑白數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以后供生物識別使用，RGB圖像數(shù)據(jù)流存入RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并將RGB數(shù)據(jù)處理成標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像供顯示器顯示。
[0008]本發(fā)明通過一個RGB+IR圖像傳感器實現(xiàn)彩色圖像和黑白圖像的獲取，解決了由于不同攝像頭之間本身不可避免的位置差異導(dǎo)致獲取的兩種類型的圖像內(nèi)容的位置差異，確保識別用圖像與顯示看到的圖像內(nèi)容的一致性，提高識別效率。
[0009]利用RGB+IR圖像傳感器內(nèi)部0ΤΡ空間存入圖像數(shù)據(jù)傳感器參數(shù)及工作模式，再使用幾何光學(xué)濾波片進(jìn)行處理，保留彩色波長段和特定紅外波長點的通透，實現(xiàn)了單鏡頭滿足生物識別終端設(shè)備要求的方法。
[0010]進(jìn)一步的，上述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法中:RGB圖像數(shù)據(jù)流存緩沖區(qū)后，經(jīng)過去除紅外影響算法以后進(jìn)入顯示器顯示。
[0011]本發(fā)明中采用以下步驟完成IR圖像與RGB圖像分離:
所述的步驟S2中采用的RGB+IR圖像傳感器為由豪威科技提供的0mniBS1-2圖像傳感器，該圖像傳感器產(chǎn)生的原始B-1R/GB圖像陣列，分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流包括以下步驟:
步驟S301、對于原始B-1R/GB圖像陣列，從上至下，每次取兩行數(shù)據(jù)計算；
步驟S302、依次循環(huán)取B、G、R分量，合成一個像素的RGB值，存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢；依次循環(huán)取IR分量，作為一個像素的IR值，存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢；
步驟303、重復(fù)步驟S301、S302，取完完整圖像陣列，最終分別在RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀RGB圖像和在存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀IR圖像。
[0012]本發(fā)明還提供了一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，包括濾光片、圖像傳感器、圖像信號處理器、顯示器和生物識別主機(jī)；所述的濾光片具有彩色波長段高通透率和設(shè)定紅外波長點低通透率的特點，其它波長零通透率；所述的圖像傳感器為RGB+IR圖像傳感器；所述的圖像信號處理器包括保存由RGB+IR圖像傳感器獲取的圖像的原始圖像陳列數(shù)據(jù)的原始圖像緩沖區(qū)、將原始圖像緩沖區(qū)的原始圖像陳列數(shù)據(jù)分離從IR圖像數(shù)據(jù)和RGB圖像數(shù)據(jù)的圖像信號處理模塊，將所述的圖像信號處理模塊的輸出的IR圖像數(shù)據(jù)緩存的IR圖像緩存器，將所述的圖像信號處理模塊的輸出的RGB圖像數(shù)據(jù)緩存的RGB圖像緩存器；IR圖像緩存器輸出供生物識別主機(jī)，RGB圖像緩存器輸出供顯示器。
[0013]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作較為詳細(xì)的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的生物識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為本發(fā)明中使用的透光片的特性圖。
[0016]圖3圖像原始數(shù)據(jù)陣列由軟件分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的流程圖。
[0017]圖4本發(fā)明的中本發(fā)明基本工作模式圖。
[0018]【具體實施方式】:
實施例1，本發(fā)明是一種人臉識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用RGB+IR圖像傳感器，其工作過程如圖4所示，具體步驟如下:
步驟S1、濾光的步驟，該步驟采用濾波片濾波，只允許透過彩色波長段和設(shè)定的紅外波長段的光；本步驟中，RGB光線高通透率，波長為730nm-1100nm中特定波長的IR光線低通透率，其它不能透過。目前常用的圖像傳感器一般對近紅外光成像效果比較好，稍長的波長是遠(yuǎn)紅外光，遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)一般用于軍事等特種需求，稍短的波長就不是近紅外光了。因此，本處使用波長為730nm-1100nm的近紅外光，如850nm或者940nm、1000 nm等紅外線波長。
[0019]步驟S2、獲取圖像有步驟，該步驟中RGB+IR圖像傳感器獲取步驟S1透過的光的圖像的B-1R/GR圖像陣列，它是一種B/IR行和G/R行陣列，B/IR行和G/R行交替輸出到MIPI接口，圖像陣列被圖像信號處理器讀取后存儲圖像原始數(shù)據(jù)緩存區(qū)；MIPI即移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(Mobile Industry Processor Interface簡稱MIPI)。存儲圖像的原始數(shù)據(jù)緩存區(qū)如圖3所示，它按B/IR行和G/R行陣列交替保存。
[0020]步驟S3、在圖像信號處理器中分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的步驟，該步驟中將步驟S2獲得的圖像原始數(shù)據(jù)陣列由軟件分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)。該步驟中，分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)如圖3所示，包括以下步驟。
[0021]1對于原始B-1R/GR圖像陣列，從上至下，每次取兩行數(shù)據(jù)計算。
[0022]2兩行數(shù)據(jù)中，依次循環(huán)取B，G, R分量，合成一個像素的RGB值，存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢。
[0023]3兩行數(shù)據(jù)中，依次循環(huán)取IR分量，作為一個像素的IR值，存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢。
[0024]4重復(fù)1一3步，掃描完完整圖像陣列，最終分別在RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀RGB圖像和在存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀IR圖像。
[0025]5RGB和IR圖像數(shù)據(jù)分離完成。
[0026]步驟S4、輸出的步驟，該步驟中紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流存紅外黑白數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以后供生物識別使用，RGB圖像數(shù)據(jù)流存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，等待軟件算法處理后送標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像緩存區(qū)供顯示器顯示。
[0027]本實施例具體的生物識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括濾光片、圖像傳感器、顯示器和生物識別主機(jī)； 濾光片具有彩色波長段高通透率和波長為730nm-1100nm中某特定波長的紅外波長點低通透率，其它波長零通透率的特點；如圖2所示。
[0028]圖像傳感器為RGB+IR圖像傳感器。這種傳感器采用OmniVis1n的0mniBSI_2技術(shù)。OmniVis1n簡稱0V，美商半導(dǎo)體公司，中文名稱豪威科技。它的RGB+IR圖像傳感器使用非常廣，近期推出的RGB+IR CM0S400萬像素的圖像傳感器，特別適合于本實施例。
[0029]還包括對RGB+IR圖像傳感器獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流分離的分離裝置，將CMOS的RGB+IR圖像傳感器像素陣列中的Gb分量改為了 IR分量，實現(xiàn)了均勻探測環(huán)境中IR分量的功能的特點，獲取了紅外黑白圖像數(shù)據(jù)；RGB+IR圖像傳感器將Gb分量改制成IR分量，最大限度的實現(xiàn)了準(zhǔn)確采集R、G、B周圍的IR分量值，用于去除彩色圖像中的IR分量算法，實現(xiàn)了消除環(huán)境光中紅外分量對彩色圖像的影響。利用RGB+IR圖像傳感器內(nèi)部OTP (One Time Programming—次性可編程存儲器)空間存入對圖像數(shù)據(jù)傳感器參數(shù)及工作模式，配合使用幾何光學(xué)濾波片進(jìn)行處理，保留彩色波長段和特定紅外波長點的通透，得到滿足生物識別要求的紅外黑白圖像數(shù)據(jù)和RGB圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)后端算法數(shù)據(jù)處理，得到滿足視覺感官要求的彩色圖像數(shù)據(jù)。
[0030]本實施例中，光線經(jīng)通透彩色波長段和特定紅外波長點的幾何光學(xué)處理，在圖像信號處理器中分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流，將圖像原始數(shù)據(jù)陣列由軟件分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流。利用RGB+IR圖像傳感器內(nèi)部0ΤΡ空間存入對圖像傳感器的參數(shù)、工作模式對圖像傳感器的內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置，給多媒體圖像信號處理器(包含專用圖像信號處理器和其它各類多媒體處理器)進(jìn)行數(shù)據(jù)分離處理和色彩處理后，做其他應(yīng)用處理。
[0031]圖像原始數(shù)據(jù)陣列由軟件分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的過程如圖3流程:
流程說明:
1對于原始B-1R/GR圖像陣列，從上至下，每次取兩行數(shù)據(jù)計算。
[0032]2兩行數(shù)據(jù)中，依次循環(huán)取B，G, R分量，合成一個像素的RGB值，存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢。
[0033]3兩行數(shù)據(jù)中，依次循環(huán)取IR分量，作為一個像素的IR值，存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢。
[0034]4重復(fù)1一3步，掃描完完整圖像陣列，最終分別在RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀RGB圖像和在存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀IR圖像。
[0035]5RGB和IR圖像數(shù)據(jù)分離完成。
[0036]本實施例的應(yīng)用場景如下:
人臉識別技術(shù)在固定設(shè)備終端應(yīng)用時，單攝像頭既獲取彩色圖像數(shù)據(jù)又獲取黑白圖像數(shù)據(jù)的解決方案。
[0037]虹膜識別技術(shù)在移動設(shè)備終端領(lǐng)域應(yīng)用時，單攝像頭既獲取彩色圖像數(shù)據(jù)又獲取黑白圖像數(shù)據(jù)的解決方案。此時，利用移動設(shè)備如手機(jī)上的攝像機(jī)，該攝像機(jī)采用的是0V的RGB+IR圖像傳感器，通過內(nèi)部圖像數(shù)據(jù)處理，將IR圖像傳送到虹膜識別主機(jī)中，由虹膜識別主機(jī)對身份進(jìn)行識別，同時將相片在手機(jī)的顯示屏上顯示。
[0038]視網(wǎng)膜識別技術(shù)在PC上應(yīng)用時，單攝像頭既獲取彩色圖像數(shù)據(jù)又獲取黑白圖像數(shù)據(jù)的解決方案。
【權(quán)利要求】
1.一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟S1、濾光的步驟，該步驟采用濾波片濾波，只允許透過彩色波長段和設(shè)定的紅外波長段的光； 步驟S2、獲取圖像有步驟，該步驟中采用RGB+IR圖像傳感器獲取步驟SI透過的光的圖像； 步驟S3、在圖像信號處理器中分離黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流的步驟，該步驟中將步驟S2獲得的圖像原始數(shù)據(jù)陣列分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流； 步驟S4、輸出的步驟，該步驟中紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流存放在紅外黑白數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以后供生物識別使用，RGB圖像數(shù)據(jù)流存入RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并將RGB數(shù)據(jù)處理成標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像供顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，其特征在于:RGB圖像數(shù)據(jù)流存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，經(jīng)過去除紅外影響算法以后存標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像緩存區(qū)供彩色圖像需求使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，其特征在于:所述的步驟I中，設(shè)定的紅外線波長的范圍730nm-1100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，其特征在于:所述的步驟I中，設(shè)定的紅外線波長為850nm或者940nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的方法，其特征在于:所述的步驟S2中采用的RGB+IR圖像傳感器為由豪威科技提供的OmniBS1-2圖像傳感器，該圖像傳感器產(chǎn)生的原始B-1R/GR圖像陣列，分離IR和RGB數(shù)據(jù)獲得紅外黑白圖像數(shù)據(jù)流和RGB圖像數(shù)據(jù)流包括以下步驟: 步驟S301、對于原始B-1R/GR圖像陣列，從上至下，每次取兩行數(shù)據(jù)計算； 步驟S302、依次循環(huán)取B、G、R分量，合成一個像素的RGB值，存RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢；依次循環(huán)取IR分量，作為一個像素的IR值，存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直至兩行數(shù)據(jù)計算完畢； 步驟303、重復(fù)步驟S301、S302，取完完整圖像陣列，最終分別在RGB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀RGB圖像和在存IR數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到一幀IR圖像。
6.一種采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，包括濾光片、圖像傳感器、圖像信號處理器、顯示器和生物識別主機(jī)；其特征在于: 所述的濾光片具有彩色波長段高通透率和設(shè)定紅外波長點低通透率的特點，其它波長零通透率； 所述的圖像傳感器為RGB+IR圖像傳感器； 所述的圖像信號處理器包括保存由RGB+IR圖像傳感器獲取的圖像的原始圖像陳列數(shù)據(jù)的原始圖像緩沖區(qū)、將原始圖像緩沖區(qū)的原始圖像陳列數(shù)據(jù)分離從IR圖像數(shù)據(jù)和RGB圖像數(shù)據(jù)的圖像信號處理模塊，將所述的圖像信號處理模塊的輸出的IR圖像數(shù)據(jù)保存的IR圖像緩存器，將所述的圖像信號處理模塊輸出的RGB圖像數(shù)據(jù)保存的RGB圖像緩存器； IR圖像緩存器輸出接生物識別主機(jī)，RGB圖像緩存器輸出接顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，其特征在于:還包括對RGB圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行去除紅外影響的模塊，該去除紅外影響的模塊設(shè)置在RGB圖像緩存器和顯示器之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，其特征在于:所述的RGB+IR圖像傳感器為由豪威科技提供的OmniBS1-2圖像傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)定紅外線波長的范圍730nm-1100nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用RGB+IR圖像傳感器進(jìn)行生物識別的系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)定紅外線波長為850nm或者940nm。
【文檔編號】G06K9/00GK104463112SQ201410692891
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】高漢平, 汪小丹 申請人:深圳市科葩信息技術(shù)有限公司