一种移动目标人脸虹膜抓拍装置的制作方法

本实用新型属于计算机视觉技术领域，具体涉及一种移动目标人脸虹膜抓拍装置。

背景技术：

安全问题一直是社会公众关注的核心问题之一。利用监控系统辨识嫌疑人或犯罪分子是其重要功能，如利用所拍摄目标图像进行人工判读或与数据库中人脸、虹膜进行比对或，自动识别可疑、有前科或在逃人员，发挥安全预警、协助侦查的作用，若拍摄的目标图像不够清晰，则监控系统功能难以发挥。

当前在监控系统中所采用的照相、照相机镜头基本上都是定焦镜头。例如，在交通路口对汽车闯红灯的抓拍，就是采用了定焦镜头、对特定的车道、特定的距离的闯红灯汽车进行抓拍。但是，在许多场合，由于移动监控目标的位置、距离、方向都不一样，导致采用定焦镜头所摄取的监控画面中监控目标模糊不清。实际上，这样就大大削弱了监控系统的监控效果。要想解决问题，可以采用超高分辨率的照相机，但是这样不仅大大增加了系统的设备投入费用，而且还会大幅度地增加视频存储开销与网络传输的负荷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决远距离移动目标人脸虹膜抓拍难度较高的技术问题，并提供了一种移动目标人脸虹膜抓拍装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

移动目标人脸虹膜抓拍装置，包括箱体，箱体内设有第一摄像头、第二摄像头、变焦装置和控制装置，箱体侧壁上开设有槽孔；所述的第一摄像头、第二摄像头均为变焦镜头，两者在箱体内间隔设置且拍摄角度均朝上；第一摄像头的光路上设置第一反光镜，第二摄像头的光路上设置第二反光镜，待拍摄区域影像穿过槽孔后经由反光镜折射进入相应的摄像头中，形成双目视差；第一摄像头、第二摄像头和变焦装置均与控制装置相连；变焦装置与第一摄像头和第二摄像头分别相连，用于调节第一摄像头和第二摄像头的焦距；所述的箱体上纵向设置转轴，使箱体可以转轴为中心转动。

作为优选，所述的变焦装置包括两组步进电机及其驱动器，两个驱动器分别与控制装置相连；每个摄像头上的变焦环分别与一个齿轮接触，每个齿轮分别通过丝杆由一个步进电机驱动，用于旋转变焦环以调节摄像头焦距。

作为进一步的优选，两组步进电机及其驱动器以及相应的丝杆型号均相同，同步对第一摄像头和第二摄像头进行变焦。

作为优选，所述的第一摄像头和第二摄像头为红外摄像头。

作为优选，箱体外侧还设有用于照亮待拍摄目标的闪光灯。

作为优选，所述的转轴由电机驱动旋转，且电机由所述的控制装置进行控制。

作为优选，所述的第一摄像头和第二摄像头的像素不低于1000万。

作为优选，所述的第一摄像头和第二摄像头的焦距范围为80-400mm。

本实用新型的有益效果是：通过两个摄像头的双目视差，可以快速确定待拍摄目标与摄像头之间的距离，从而调整摄像头的焦距，得到达到人脸虹膜识别要求的运动目标图像。而且由于同时设置了两个可变焦距的摄像头，能够不断的重复先测距再变焦的过程，逐步提高拍摄图像的质量。经过试验表明，本装置可对远处(可达约30米)的人脸运动目标图像进行跟踪，拍摄到满足虹膜识别的高清晰度图像。由此大大减少了虹膜抓拍装置对图像拍摄设备的性能要求，减少了成本。

附图说明

图1为一种移动目标人脸虹膜抓拍装置的基本结构示意图。

图2为一种移动目标人脸虹膜抓拍装置的同步驱动过程示意图；

图3为一种移动目标人脸虹膜抓拍装置优选的实现方式结构示意图。

图中：图中：待拍摄目标1、第一反光镜2、第一摄像头3、第二反光镜4、第二摄像头5、变焦装置6、控制装置7、第一步进电机8(包括丝杆和齿轮)、第二步进电机9(包括丝杆和齿轮)、箱体10、槽孔11、支架12、闪光灯13和转轴14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明，因便于更好地理解。本发明中的技术特征在不相互冲突的前提下，均可进行相互组合，不构成限制。

如图1所示，为一种移动目标人脸虹膜抓拍装置的基本结构示意图，为简明起见，对部分支持结构或连接结构进行了简化。整个装置的主体是一个箱体10，起到防护和挂接各种组件的作用。箱体10内设有第一摄像头3、第二摄像头5、变焦装置6和控制装置7，箱体10侧壁上开设有一个矩形状的槽孔11。槽孔11大小可根据需要拍摄的区域大小而定，当需要拍摄区域较大时，槽孔11也需要随之增大。第一摄像头3、第二摄像头5均为变焦镜头。第一摄像头3、第二摄像头5相隔一定间距，具体间距大小以能够形成双目视差为准。两个摄像头的镜头均朝上设置，且第一摄像头3的光路上设置第一反光镜2，第二摄像头5的光路上设置第二反光镜4，两面反光镜与水平面呈约45读°角设置，使待拍摄目标1的影像穿过矩形的槽孔11后，再经由反光镜折射垂直进入相应的摄像头中。由于两个摄像头相隔一定间距，对同一目标的拍摄位置不同，因此能够形成双目视差。第一摄像头3、第二摄像头5与控制装置7相连。控制装置7可采用能够实现数据处理和设备自动控制的装置，如单片机、MCU、PLC或其他微机、工控机、计算机等。数据处理和设备控制可由一台控制装置7实现，也可以分设与多台控制装置7上，或者实现远程计算与控制。如图2所示为其工作原理，两个摄像头拍摄得到影像后及时传输至控制装置7中，由控制装置7对其进行分析，找到目标，并根据相应双目视差测距算法得到摄像头距离该目标的距离。同时，第一摄像头3和第二摄像头5上还分别连接有变焦装置6，而变焦装置6与控制装置7相连，根据控制装置7计算出的距离，反馈同步控制两个摄像头进行相同的焦距调节，以便清晰的拍摄目标脸部照片。

该装置使用过程可分为两个阶段，初始化阶段和工作阶段。

初始化阶段：在摄像头前需要定标器定位，以便定义距离的修正参数。

工作阶段：待拍摄目标1发出景物光线分别投射到第一摄像头3、第二摄像头5，此时在控制装置7内形成图像帧，根据视差原理，可以测量出运动物体距离摄像头的距离(视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异)。变焦装置6根据测量部分的得出的距离，调节相应的摄像头。由于同时设置了两个可变焦距的摄像头，能够不断的重复先测距再变焦的过程，逐步提高拍摄图像的质量。变焦装置6调好准确的焦距后，控制相应的摄像头拍摄目标图像。此处用于拍摄图像的摄像头可选择两个摄像头中清晰度较高的一个，也可以两个同时进行拍摄最终选取成像效果较好的一张图像。

箱体10上还可以纵向设置转轴14，箱体10通过轴承固定在转轴14上,使箱体10可以转轴14为中心转动。转轴14可以另外设置一个电机进行驱动旋转，且电机也可以由控制装置7进行联动控制。由此，该装置可置于广场之类的空旷区域中，对四周区域进行平扫，实现全面的监控和抓拍，提高装置的利用率。

图1所示的装置中，摄像头的光路上设置反光镜主要是为了减少其占用的空间，使其能够布局紧凑。若不设置反光镜，摄像头并排横向放置，且两者之间需要保持一定的距离以满足视差测距要求。摄像头的机身通常较为庞大和沉重，可能还需要进行支撑，由此会大大增加整个装置的体积。因此反光镜的设计可以使两者竖向放置，减少体积并提高布设的便捷性。进一步的，若需要，还可使反光镜的角度可调节，以便控制两个摄像头的拍摄角度和重点拍摄区域。

变焦装置6可以内置于变焦镜头中，直接接收控制单片机等控制装置7的控制信号，也可以采用外置设备。图3作为一种优选的实现方式，变焦装置6可以采用如下形式：其包括两组步进电机：第一步进电机8(其输出轴上连接丝杆和齿轮)、第二步进电机9(其输出轴上连接丝杆和齿轮)以及与其配套的两个步进电机驱动器，两个驱动器分别与控制装置7相连并接收控制装置7发出的信号，然后反馈控制相应的步进电机，驱动器由220V电源进行供电。每个摄像头上均采用普通相机中常用的变焦环控制焦距。变焦环上环绕布设有齿状的凸起，通过一个齿轮与变焦环上的凸起进行匹配接触，通过齿轮转动带动变焦环转动。每个齿轮分别通过一条丝杆连接步进电机的输出轴，通过步进电机的旋转带动变焦环转动，以调节摄像头焦距。每个摄像头均有一组驱动器+步进电机+丝杆+齿轮的组合进行驱动，图中第一摄像头3由第二步进电机9驱动，第二摄像头5第一步进电机8驱动。

为了保持两个摄像头变焦的同步性，两组步进电机及其驱动器以及相应的丝杆型号均相同。由此，控制装置7可向两个步进电机驱动器发送相同的驱动信号，同步对第一摄像头3和第二摄像头5进行变焦。当两个摄像头焦距同步变化时，能够再完成一次测距并变焦后，再次对目标进行测距，进一步精确地调整焦距。当目标距离摄像头较远时，可多次重复测距并变焦的过程，以尽可能提高对焦的准确性，以便拍摄到清晰的目标面部图像。

当然也可以采用其他现有的同步驱动方式或同步驱动装置，只要能够对两个摄像头进行同步变焦即可。

在拍摄区域亮度不够时，箱体10外侧可以设置用于照亮待拍摄目标1的闪光灯13。闪光灯13通过可折叠的支架12支撑于箱体10外部，并朝向待拍摄方向(如图3所示)。闪光灯13也可以与控制装置7相连，与摄像头联动。但若区域亮度足够满足拍摄要求时，则可以不设置。

对于场景较暗的运动目标，摄像头可更换为红外线摄像头，这样可以解决背景不够亮的场景。若要实现更高精度要求的图像时，第一摄像头3、第二摄像头5均采用红外相机。

通过试验，当第一摄像头3和第二摄像头5的像素不低于1000万时，能够清晰拍摄到符合人脸虹膜识别的图像，因此当对摄像头进行选型时需要满足该最低像素要求。另外，经过测试表明，第一摄像头3和第二摄像头5的焦距范围为80-400mm时，能够在30m范围内远距离清晰拍摄到运动物体的人脸图像，满足虹膜识别要求。

以上所述的实施例只是本发明的一些较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，该装置可不仅仅用于拍摄人脸虹膜识别图像，也可用于拍摄目标近照，作为其他用途。本发明的附图仅用于辅助说明，对部分细节结构进行了简化，应与说明书文字部分结合进行理解，不作为限制。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。