一种行驶车辆中的人脸识别装置、系统及智能相机和工控机的制作方法

本实用新型涉及图像识别技术领域，尤其涉及一种行驶车辆中的人脸识别装置、系统及智能相机和工控机。

背景技术：

随着社会的快速发展，车辆已经成为人们的主要交通工具。现有交通监控相机虽然能够对车牌、车型等车辆特征进行准确识别，但无法实现对车内人员的身份进行识别。这是因为交通相机为了看清车牌，在成像时对车牌进行了针对性曝光，在使车牌良好成像的同时，也导致车牌以外其他区域成像质量下降，车内人员的面部就在其中。此外，由于车辆挡风玻璃及贴膜具有从内向外低透光，从外向内高透光的特点，加上周围环境光、阳光及玻璃本身反光的综合影响，车内物体的成像条件先天较差。基于以上所述两方面因素叠加最终导致所拍摄的图片完全无法辨认行驶车辆内部人员的面部。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供行驶车辆中的人脸识别装置、系统及智能相机和工控机；

本实用新型实施例的第一方面，提供一种行驶车辆中的人脸识别系统，包括：补光单元、成像单元和图像识别单元；所述补光单元包括：曝闪灯；所述成像单元包括：偏振镜和视频采集装置；

所述补光单元，用于接收所述图像识别单元发送的触发曝闪灯指令，根据该指令触发曝闪灯；

所述成像单元，用于接收所述图像识别单元发送的启动偏振镜指令和以及图像采集指令；根据所述启动偏振镜指令启动偏振镜；根据所述图像采集指令将采集到的所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像发送给所述图像识别单元；

所述图像识别单元，用于获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。

本实用新型实施例的第二方面，提供一种行驶车辆中的人脸识别装置；该装置包括：

图像监测模块，用于监测并获取待检测区域的进入车辆图像；

图像跟踪定位模块，用于跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；

信息发送模块，用于当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令，以便所述曝闪灯打开以及视频采集装置的图像采集；

人脸识别模块，用于获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。

本实用新型实施例的第三方面，提供一种智能相机，包括：如上所述行驶车辆中的人脸识别装置。

本实用新型实施例的第四方面，提供一种工控机，包括：如上所述行驶车辆中的人脸识别装置。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过监测并获取待检测区域的进入车辆图像；跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令，以便所述曝闪灯打开以及视频采集装置的图像采集；获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。该技术方案中根据车辆位置触发曝闪灯打开，并对所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像进行人脸识别；首先通过曝闪灯的灯光照射，可以提高进入所述视频采集装置的车内人脸方向光线的通光量比例，使得图像中人脸位置图形清晰，从而可以有效提高人脸识别精确度。其次，本实用新型技术方案采用预设的曝闪灯触发阈值，使得车辆到达所述曝闪灯触发阈值才会启动曝闪，并抓取曝闪瞬间图片，从而保证了该瞬间图片中人脸部位的清晰度，使得本实用新型技术方案的人脸识别准确度更高。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种行驶车辆中的人脸识别系统的结构框图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种行驶车辆中的人脸识别装置的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种曝闪灯在触发状态下照亮的区域示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种偏振镜启动前后光线滤除的对比示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种行驶车辆中的人脸识别系统的结构框图。参照图1，该系统包括：补光单元101、成像单元102和图像识别单元103；所述补光单元101包括：曝闪灯；所述成像单元102包括：偏振镜和视频采集装置；

所述补光单元101，用于接收所述图像识别单元发送的触发曝闪灯指令，根据该指令触发曝闪灯；

所述成像单元102，用于接收所述图像识别单元发送的启动偏振镜指令和以及图像采集指令；根据所述启动偏振镜指令启动偏振镜；根据所述图像采集指令将采集到的所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像发送给所述图像识别单元；

所述图像识别单元103，用于获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。

实际应用中，所述图像识别单元通过所述视频采集装置监测并获取待检测区域的进入车辆图像；所述图像识别单元根据所述进入车辆图像跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令和启动偏振镜指令；获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别；其中，所述曝闪灯触发阈值与所述视频采集装置架设高度以及曝闪灯的有效水平照射距离相关。

本实施例中，所述补光单元还包括：补光灯；

所述补光灯，用于为车牌识别提供补充光照度；

所述图像识别单元，还用于当所述车辆位置位置达到所述车牌检测阈值，则对所述进入车辆图像中的车辆进行车牌检测，获取当前车辆车牌特征串；所述车牌检测阈值范围在28米至33米之间；或者，所述车牌检测阈值范围在18米至22米之间。

本实施例中，所述曝闪灯启动阈值范围在所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离26米至31米之间；所述偏振镜的通光角度与曝闪灯倾角相同或者与补光灯倾角范围在11度-15度之间。

在所述行驶车辆中的人脸识别系统中行驶车辆中的人脸识别具体实现过程如下：

所述图像识别单元通过所述视频采集装置监测并获取待检测区域的进入车辆图像；所述图像识别单元根据实时采集的所述进入车辆图像跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，所述图像识别单元发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令，以便所述曝闪灯打开以及视频采集装置的图像采集；所述曝闪灯触发阈值与所述视频采集装置架设高度以及曝闪灯的有效水平照射距离相关；所述图像识别单元获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。该步骤中采用曝闪灯打开状态下的进入车辆的图像进行人脸识别，一方面由于曝闪灯打开的时间也是提前预设好的，曝闪灯的打开时间恰恰是所述视频采集装置采集进入车辆中人脸图像的最佳位置，另一方面曝闪灯打开状态下的光线，有利于所述视频采集装置清晰的获取进入车辆图像，尤其是该图像中人脸部分较为清晰。

在实际应用中，本实用新型实施例监控系统中，所述补光单元还可以包括：补光灯；

所述补光灯，用于为车牌识别提供补充光照度；

所述图像识别单元，还用于当所述车辆位置位置达到所述车牌检测阈值，则对所述进入车辆图像中的车辆进行车牌检测，获取当前车辆车牌特征串；所述车牌检测阈值范围在28米至33米之间；或者，所述车牌检测阈值范围在18米至22米之间。

需要说明的是，当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送启动偏振镜指令，以便提高进入所述视频采集装置的车内人脸方向光线的通光量比例。

所述偏振镜的通光角度，曝闪灯倾角，与补光灯倾角范围在11度-15度之间；

所述通光角度就是所述偏振镜通光方向与水平方向所成夹角；所述曝闪灯倾角是所述曝闪灯的打光方向与水平方向所成夹角；所述补光灯倾角是所述补光灯的打光方向与水平方向所成夹角。

还需要说明的是，所述曝闪灯启动阈值范围在所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离26米至31米之间；也就是说所述曝闪灯触发时照亮的强光区域映射到距所述视频采集装置的水平距离为26至31米之间。

基于以上所述实施例，当视频采集装置(相机)、曝闪灯和补光灯都架设在距离地面6.5米的监控杆上，曝闪灯启动阈值预设为28米，车牌识别区域设置在29米至32米之间即车牌检测阈值范围在29米至32米之间，补光灯一直处理启动状态时，以下我们结合所述行驶车辆中的人脸识别系统及方法对整个系统的工作流程进行详细的说明。

所述行驶车辆中的人脸识别系统包括：补光单元、成像单元和图像识别单元；其中，所述补光单元包括：补光灯和曝闪灯；所述补光灯用于常规的车牌识别，所述曝闪灯用于负责对车内人脸方向进行补光。所述成像单元包括：相机和偏振镜；所述相机也就是前面提到的视频采集装置，用于实时采集待检测区域的进入车辆图像；所述偏振镜用于提高捕捉来自车内人员面部光线的效率。所述图像识别单元则负责对相机视野内待检测区域的车辆进行实时检测跟踪、对车牌及车内人脸进行定位和识别。

所述行驶车辆中的人脸识别系统的具体工作流程如下：

S1：相机实时监测监测并获取待检测区域的进入车辆图像并传输给所述图像识别单元；

S2：所述图像识别单元根据实时采集的所述进入车辆图像跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；

S3：所述图像识别单元根据所述车辆位置进行车牌识别和车内人脸识别；

当所述车辆位置达到32米时，则所述图像识别单元通过常规的车牌识别算法对车牌进行定位，并在补光灯的配合下进一步获取当前进入车辆的图像，即在车辆位置在29米到32米之间获取的进入车辆图像，进而识别出当前进入车辆的车牌号码。

当所述车辆位置达到28米时，所述图像识别单元发送触发曝闪灯指令，启动偏振镜指令和以及图像采集指令，所述曝闪灯根据触发曝闪灯指令启动；所述偏振镜根据启动偏振镜指令启动，所述相机根据所述图像采集指令采集所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并发送给所述图像识别单元；所述图像识别单元根据所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，进行人脸识别；所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像已经通过相机偏振镜进行滤光处理。

需要说明的是，所述偏振镜按照通光角度设置在相机镜头前方；只要所述偏振镜启动，相机采集的图像即可实现滤光处理。

还需要说明的是，以上所述偏振镜的通光角度，曝闪灯倾角，补光灯倾角范围在11度-15度之间；该范围根据实际安装监控杆件的高度和曝闪灯启动阈值相关。例如：监控杆的高度是6.5米，所述曝闪灯启动阈值为离杆28米，则曝闪灯倾角即为打光方向和水平所成夹角就是arctan(6.5/28)；所述偏振镜的通过角度和补光灯倾角都为arctan(6.5/28)。

还需要说明的是，由于行进中车辆内人员的面部在相机视野中只占很小的一块，加上挡风玻璃从内到外的低透光作用，实际到达镜头成像的人脸光线是非常有限的，而镜头大量接收的是从四面八方射入的车外环境光线，当偏振镜通光角度调整预设位置并开启时，偏振镜滤除了其他角度的光线，提高来自车内人脸方向的光线占进入相机镜头的全部通光量的比例如图4所示，使相机的镜头接收车内人脸光线的效率得到明显的提升，从而进一步改善人脸的成像质量。

还需要说明的是，本实施例中所述补光单元和成像单元架设于高度通常为距离地面约6-7m的监控杆上，该高度有国家交通道路监控的规范制定，不能随意变更，属于公知常识。对于本实用新型技术方案中所述的图像识别单元和/或所述行驶车辆中的人脸识别装置可以内置于相机内部，也可以单独设置在杆下的工控机箱内。

还需要说明的是，如果补光灯或曝闪灯能照亮的纵深(也就是照亮区域在地面水平距离)为3米，则补光单元中的曝闪灯在触发时照亮的区域可以设计在距离监控杆27-30m的区域内，即图3中GBC所示区域；将补光单元中的车牌识别补光灯的照亮区域设计在距离监控杆29-32m的区域内。

还需要说明的是，所述车牌检测阈值范围还可以设置在18米至22米之间；可以根据实际的需求进行选择。

S4：所述图像识别单元通过常规的车辆跟踪算法将前后两张抓拍图相关联，即车牌识别图像和人脸识别图像相关联；具体的讲，就是将步骤S3中对进入车辆进行车牌识别，获得的车牌信息特征串和对人脸抓拍图中的人脸进行定位和特征提取获得的车内人员的身份特征描述串相关联，并将进入车辆车牌抓拍图、进入车辆内人员人脸抓拍图、车牌号码和车内人员身份特征串的进行完整抓拍记录，即实现了车内人员和车牌之间的实时关联。

S5：通过将所述记录中的人员身份特征串与重点人员名单库的比对，发现匹配人员时，即可触发报警，由于车牌与人脸信息已实现关联，警察可以很轻易的通过常规的交通卡口定位到重点人员及其车辆的位置。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过监测并获取待检测区域的进入车辆图像；跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令，以便所述曝闪灯打开以及视频采集装置的图像采集；获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。该技术方案中根据车辆位置触发曝闪灯打开，并对所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像进行人脸识别；首先通过曝闪灯的灯光照射，可以提高进入所述视频采集装置的车内人脸方向光线的通光量比例，使得图像中人脸位置图形清晰，从而可以有效提高人脸识别精确度。其次，本实用新型技术方案采用预设的曝闪灯触发阈值，使得车辆到达所述曝闪灯触发阈值才会启动曝闪，并抓取曝闪瞬间图片，从而保证了该瞬间图片中人脸部位的清晰度，使得本实用新型技术方案的人脸识别准确度更高。

再次，本实用新型技术方案还通过设置偏振镜，对通过视频采集装置的光线进行滤光帅选；当偏振镜启动并调整好其通光角度，其他角度的光线被显著滤除，使的视频采集装置的镜头接收车内人脸光线的效率得到明显的提升，从而进一步改善人脸的成像质量。

图2是根据一示例性实施例示出的一种行驶车辆中的人脸识别装置的结构框图。参照图2，该行驶车辆中的人脸识别装置包括：

图像监测模块201，用于监测并获取待检测区域的进入车辆图像；

图像跟踪定位模块202，用于跟踪并定位所述进入车辆图像中的车辆位置；所述车辆位置为所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离；

信息发送模块203，用于当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送触发所述曝闪灯指令以及图像采集指令，以便所述曝闪灯打开以及视频采集装置的图像采集；所述曝闪灯触发阈值与所述视频采集装置架设高度以及曝闪灯的有效水平照射距离相关；

人脸识别模块204，用于获取所述曝闪灯打开状态下对应的所述进入车辆的图像，并对其进行人脸识别。

需要说明的是，所述信息发送模块，还用于当所述车辆位置达到曝闪灯触发阈值，发送启动偏振镜指令，以便提高进入所述视频采集装置的车内人脸方向光线的通光量比例；

所述偏振镜的通光角度与曝闪灯倾角相同或者与补光灯倾角范围在11度-15度之间；

所述通光角度就是所述偏振镜通光方向与水平方向所成夹角；所述曝闪灯倾角是所述曝闪灯的打光方向与水平方向所成夹角；所述补光灯倾角是所述补光灯的打光方向与水平方向所成夹角。

还需要说明的是，所述曝闪灯启动阈值范围在所述进入车辆图像中车辆距离视频采集装置的水平距离26米至31米之间；所述曝闪灯触发时照亮的强光区域映射到距所述视频采集装置的水平距离为26至31米之间。

还需要说明的是，该装置还包括：

阈值设置模块，用于预设车牌检测阈值；所述车牌检测阈值范围在28米至33米之间；或者，所述车牌检测阈值范围在18米至22米之间；

车牌识别模块，用于当所述车辆位置位置达到所述车牌检测阈值，则对所述进入车辆图像中的车辆进行车牌检测，获取当前车辆车牌特征串。

本实用新型技术方案还提供一种智能相机；该智能相机包括：以上所述行驶车辆中的人脸识别装置。

本实用新型技术方案还提供一种工控机；该工控机包括：以上所述行驶车辆中的人脸识别装置。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。