专利名称：一种双摄像头人脸识别装置和方法
技术领域：
本发明涉及生物特征识别领域，特别涉及一种人脸识别装置和方 法，尤其涉及一种双摄像头人脸识别装置和方法。
背景技术：
生物特征识别技术被列为21世纪对人类社会带来革命性影响的 十大技术之一。生物特征识别技术是目前最为方便、安全的身份识别 技术，生物特征识别技术识别的是人本身，不需要人身之外的标识物。 生物特征识别技术利用人的生理特征和行为特征进行身份识别，主要 有指紋识别、人脸识别、虹膜识别、步态识别等。其中，人脸识别是 当前生物特征识别领域的一大热点。它与目前广泛应用的指紋识别技 术相比，有着直观性、方便性、非接触性、友好性、用户接受度高等 显著优点。
现有的人脸识别技术，分为二维人脸识别和三维人脸识别。三维 人脸识别是基于三维人脸图像的，但一直存在采集系统复杂、人脸重 建算法复杂等缺点，例如公开号为"CN 1595280A"的发明专利"旋 转平台上的三维人脸重建系统"，以及公告号为"CN 1315092C"的 发明专利"基于极光谱图像的三维人脸识别方法"。目前三维人脸识 别价格昂贵，应用非常少，局限性太大。二维人脸识别是基于人脸单 个平面图像的， 一般通过一个摄像头采集人脸平面图像，然后进行人 脸检测、人眼定位和特征提取，再与模板库进行比对，最后做出识别 判别。但是实际上通过一个摄像头采集的单个人脸平面图像的识别率 受到环境光线、采集角度、姿态、表情等因素的影响。因此识别率受 到很大局限。提高现有二维人脸识別技术的识别性能，是当前一个迫 切需要解决的问题。
发明内容
为解决上述问题本发明的 一 个或多个实施例提出了 一种双摄像头 人脸识别装置和方法，可显著提高目前二维人脸识别的识别性能。
根据本发明的一个方面，提供一种双摄像头人脸识别装置，包括 第一摄像头，设置在人脸前面用于采集人脸图像；第二摄像头，设置 在人脸前面且不同于第一摄像头的位置上，用于釆集人脸图像；人脸 识别处理单元，用于接收并识别由第一摄像头所采集的人脸图像，并 获得第一候选集合，以及用于接收并识别由第二摄像头所采集的人脸 图像，并获得第二候选集合，所述人脸识别处理单元还用于在所述第 一候选集合和所述第二候选集合中选取相似度符合预定规则的候选对 象作为最终识别结果。
此外，所述人脸识别装置还包括红外固定主动光源，设置在所 述第 一摄像头和第二摄像头的后面作为采集人脸图像的光源。
作为本发明的一个实例，所述识别装置还包括红外透射滤光装置， 设置在所述第一摄像头前，用于滤除可见光采集黑白人脸图像；以及 红外截止滤光装置，设置在所述第二摄像头前，用于滤除红外光采集 彩色人脸图像。优选地，所述人脸识别装置还包括显示单元，用于接 收并显示由所述第二摄像头采集的彩色人脸图像。作为本发明的实例， 所述识别装置还包括红外透射滤光装置，分别设置在所述第一和第二 摄像头前，用于滤除可见光采集黑白人脸图像。
根据本发明的第 一 实施例，所述人脸识别处理单元计算所述第一 候选集合和所述第二候选集合中属于同一个候选对象的相似度加和； 判定所述相似度加和中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大 于预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象作为最终识别结果。
根据本发明的第二实施例，所述人脸识别处理单元判定所述第一 候选集合和所述第二候选集合中全部候选对象的相似度中的最大值是 否大于预定阈值；当所述最大值大于预定阈值时，选取该最大值所对 应的候选对象作为最终识别结果。根据本发明的第三实施例，所述人脸识别处理单元选取所述第一 候选集合中相似度大于第 一预定阈值的候选对象以及选取所述第二候 选集合中相似度大于第二预定阈值的候选对象作为第三候选集合；计
算所述第三候选集合中属于同 一个候选对象的相似度加和；以及判定 所述相似度加和中的最大值是否大于第三预定阈值；当所述最大值大 于所述第三预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象作为最终识 别结果。
根据本发明的另一个方面，提供一种双摄像头人脸识别方法，包 括如下步骤由第一摄像头采集人脸图像；由设置在不同于第一摄像
头的位置上的第二摄像头采集人脸图像；识别所述第 一 摄像头所采集 的人脸图像，并获得所述第一候选集合，以及识别由所述第二摄像头 所采集的人脸图像，并获得所述第二候选集合；在所述第一候选集合 和所述第二候选集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终 识别结果。
此外，所述人脸识别方法还包括为第一摄像头和第二摄像头提 供红外固定主动光源作为采集人脸图像的光源。作为本发明的 一个实 例，所述由第一摄像头采集人脸图像的步骤还包括通过设置在第一 摄像头前的红外透射滤光装置滤除可见光，采集黑白人脸图像。以及 所述由设置在不同于第一摄像头的位置上的第二摄像头采集人脸图像 的步骤包括通过设置在第二摄像头前的红外截止滤光装置滤除红外 光，采集彩色人脸图像。优选地，所述方法还包括在显示单元上显示 所述第二摄像头采集的彩色人脸图像。作为本发明的另一实例，所述 由第 一摄像头采集人脸图像以及由设置在不同于第 一摄像头的位置上 的第二摄像头采集人脸图像步骤包括通过分别设置在第 一和第二摄 像头前的红外透射滤光装置滤除可见光，采集黑白人脸图像。
根据本发明的第 一 实施例，在所述第 一候选集合和所述第二候选 集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果的步骤 包括计算所述第一候选集合和所述第二候选集合中属于同一个候选 对象的相似度加和；判定所述相似度加和中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于所述预定阈值时，选取该最大值所对应的候选 对象作为最终识別结果。
根据本发明的第二实施例，在所述第 一候选集合和所述第二候选 集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果的步骤
包括判定所述第一候选集合和所述第二候选集合中全部候选对象的 相似度中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于所述预定阈 值时，选取该最大值所对应的候选对象作为最终识别结果。
根据本发明的第三实施例，在所述第 一候选集合和所述第二候选 集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果的步骤 包括选取所述第 一候选集合中相似度大于第 一预定阈值的候选对象 以及选取所述第二候选集合中相似度大于第二预定阈值的候选对象作 为第三候选集合；计算所述第三候选集合中属于同一个候选对象的相 似度加和；以及判定所述相似度加和中的最大值是否大于第三预定阈 值；当所述最大值大于所述第三预定阈值时，选取该最大值所对应的 候选对象作为最终识别结果。
本发明的人脸识别装置和方法，在现有普遍采用的单个摄像头进 行人脸采集的基础上，采用了双摄像头进行人脸采集和人脸识别，根 据预定的规则对两个候选集合进行选取。本发明简单易行并且可以显 著提高目前二维人脸识别的识别性能。此外，根据本发明的人脸识别 装置可以在显示单元上显示彩色人脸图像，给用户带来良好的使用感
为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图描述本发明的具 体实施方式，附图中相同的参考标记代表相似的含义，其中
图1是根据本发明的实施例的双摄像头人脸识别装置的示意图2是根据本发明的实施例的采用红外固定主动光源的双摄像头 人脸识别装置的示意图3是根据本发明的第一实施例的双摄像头人脸识别方法的流程图4是根据本发明的第二实施例的双摄像头人脸识别方法的流程
图5是根据本发明的第三实施例的双摄像头人脸识别方法的流程图。
具体实施例方式
图1为根据本发明的实施例的双摄像头人脸识别装置的示意图。 摄像头1和摄像头2被分别放置在适于采集人脸的图像的不同位置上 用于采集人脸图像。例如，可以在水平方向上间隔一定距离放置，或 者在垂直方向上间隔一定距离设置，也可以根据放置条件、美观、隐 蔽性等因素，将摄像头放置在其他便于采集人脸图像的位置上。优选 地可以将它们放置在同一高度上，并相距一定的间隔，例如10cm。摄 像头1和2分别与人脸识别处理单元101采用电气连接，用于向人脸 识别处理单元101进行信号传送。人脸识别处理单元101可以采用PC 平台或者嵌入式平台，例如DSP、 ARM等。人站在摄像头1和摄像头 2前面的一定范围内，由摄像头1和摄像头2分别捕获人脸图像，并 将人脸图像传输到人脸识别处理单元101中。人脸识别处理单元101 利用两个摄像头分别捕获的图像信息分别进行人脸识别处理以增强普 通二维人脸识别系统对光线、姿态和表情的适应能力。
为了增强本发明的人脸识别装置对光线的适应能力，可以为本发 明的人脸识别装置提供主动光源。图2为根据本发明另一实施例的双 摄像头人脸识别装置的示意图。在该实施例中采用了红外固定主动光 源作为人脸图像的捕获光源，以便增强普通二维人脸识别装置对光线 的适应能力。在本实施例的双摄像头人脸识别装置中，红外固定主动 光源由分布均匀的多个红外发光二极管组成，中心波长为 700-2000nm,优选为850nm,所述光源可以设置在摄像头1、 2的后面。 应该知道，只要能够起到相同的作用，可以采用除本实施例之外的其 它各种光源。应该知道两个摄像头采集的可以是相同性质的人脸图像，例如在 两个摄像头前均设置红外透射滤光装置，用于滤除可见光采集黑白人 脸图像，或者在两个摄像头前均设置红外截止滤光装置，用于滤除红 外光采集彩色人脸图像。然而，为了提高识别率，可以令两个摄像头 采集不同性质的人脸图像。例如， 一个摄像头采集黑白图像，另一个 摄像头采集彩色图像。为了使摄像头镜头不受环境光线影响，优选地， 可以在其中一个摄像头的镜头前安装具有滤除可见光、通过红外光功 能的红外透射滤光片，或者直接在镜头上镀敷滤光膜，从而直接捕获 黑白灰度图像。并且为了使摄像头镜头不受红外光线影响，优选地， 可以在另外一个摄像头的镜头前安装具有滤除红外光、通过可见光功 能的红外截止滤光片，或者直接在镜头上镀敷滤光膜，捕获彩色图像。
摄像头的图像传感器可以采用CMOS或者CCD。当然，本发明不局限 于上述实施例的限制，本领域的技术人员可以根据各种需要对摄像头 所采集的图像性质进行各种设置和变化，也可以为了采集特定性质的 图像而附加额外的装置，这些均不脱离本发明的保护范围。
此外，为了在采集黑白人脸图像的同时，给用户带来良好的使用 感受，本发明的人脸识别装置还可以包括显示单元(未示出)，当所 述第一摄像头和第二摄像头之一采集彩色人脸图像时，用于接收并显 示该摄像头采集的彩色人脸图像。
图3为根据本发明的第一实施例的双摄像头人脸识别方法的流程 图。在步骤301、 302摄像头1和2分别开始进行人脸识别，在步骤 303和304由摄像头1、2分别采集人脸图像。由人脸识别处理单元101 在步骤305、 306分别对两个摄像头采集的人脸图像进行识别，得到两 组人脸识别候选集合A、 B,以及候选集合A、 B中每个候选对象所对 应的相似度。假设集合A、 B中的候选对象个数分别为m、 n,在步骤 307中计算两组候选集合A、B中属于同一个候选对象所对应的相似度 的加和，然后对相加求和之后的相似度按降序排列，即得到候选对象 的相似度综合排序。在步骤308中，判定在相似度综合排序中排在最 前面的求和结果，即相似度加和的最大值是否大于预定阈值。当所述值所对应的候选对象作为最终识
别结果，如步骤309所示。
其中，在步骤305和306中人脸识别处理单元101可以才艮据各种 识别算法进行人脸识别。此外，所述预定阈值是根据相似度的取值和 识别率等多种因素，反复测试之后得到的经验值。
图4为根据本发明的第二实施例的双摄像头人脸识别方法的流程 图。在步骤401、 402摄像头1和2分别开始进行人脸识别，在步骤 403和404由摄像头1、2分别采集人脸图像。由人脸识别处理单元101 在步骤405、 406分别对两个摄像头采集的人脸图像进行识别，得到两 组人脸识别候选集合A、 B,以及候选集合A、 B中每个候选对象所对 应的相似度。假设集合A、 B中的候选对象个数分别为m、 n,在步骤 407中，判定候选集合A和候选集合B中全部m+n个候选对象的相似 度中的最大值是否大于预定阈值。当所述最大值大于预定阈值时，选 取该最大值所对应的候选对象作为最终识别结果，如步骤408所示。
图5为根据本发明的第三实施例的双摄像头人脸识别方法的流程 图。在根据本实施例的双摄像头人脸识别方法中，人脸识别处理单元 101首先筛选候选集合A、 B中相似度较大的候选对象进行保留，而后 再根据预定的规则从保留的候选对象中选取候选对象作为最终识别结 果。在步骤501、 502摄像头1和2分别开始进行人脸识别，在步骤 503和504由摄像头1、2分别采集人脸图像。由人脸识别处理单元101 在步骤505、 506分别对两个摄像头采集的人脸图像进行识别，得到两 组人脸识别候选集合A、 B，以及候选集合A、 B中每个候选对象所对 应的相似度。假设集合A、 B中的候选对象个数分别为m、 n，在步骤 507中选取候选集合A中相似度大于第一预定阈值的候选对象以及选 取候选集合B中相似度大于第二预定阈值的候选对象作为新的候选集 合C。假设从集合A中选取的候选对象为ml个，且ml《m,从集合 集合B中选取的候选对象为nl个，且nl《n。在步骤508,将候选集 合C的ml+nl个候选对象中属于同一个候选对象所对应的相似度相加 求和，然后对相加求和之后的相似度按降序排列，即得到候选对象的相似度综合排序。在步骤509中，判定所述相似度综合排序中的最大 值，即相似度加和的最大值是否大于第三预定阈值。在步骤510中， 当所述最大值大于第三预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象
作为最终识别结果。其中，在步骤507和509中，所述第一、第二和 第三预定阈值是根据相似度的取值和识别率等多种因素，反复测试之 后得到的经验值。根据摄像头所采集的图像性质的不同，所述第一预 定阈值可以等于第二预定阈值，当然它们也可以是不同的值。
本发明在现有普遍采用的单摄像头人脸识别装置的基础上，提出 了一种双摄像头人脸识别装置，可以显著提高目前二维人脸识别的识 别性能。此外，现有的人脸识别系统为了减少环境光线对识别操作的 影响， 一般采集黑白人脸图像进行显示和识别，但是显示黑白图像给 用户带来的使用感受不好，因此，如何能够在采集黑白人脸图像的同 时，给用户带来良好的使用感受，也是本发明带来的有益效果之一。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本4支术领 域的普通技术人员来说，还可以做出各种改进、替换和变化。这些改 进、替换和变化在不脱离由附随的权利要求及其等同技术的范围的前 提下，也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种双摄像头人脸识别装置，其特征在于，所述人脸识别装置包括第一摄像头，设置在人脸前面用于采集人脸图像；第二摄像头，设置在人脸前面且不同于第一摄像头的位置上，用于采集人脸图像；人脸识别处理单元，用于接收并识别由所述第一摄像头所采集的人脸图像，并获得第一候选集合，以及用于接收并识别由所述第二摄像头所采集的人脸图像，并获得第二候选集合，所述人脸识别处理单元还用于在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果。
2. 根据权利要求1所述的双摄像头人脸识别装置，其特征在于， 所述识别装置还包括红外透射滤光装置，设置在所述第一摄像头前，用于滤除可见光 采集黑白人脸图像；红外截止滤光装置，设置在所述第二摄像头前，用于滤除红外光采集彩色人脸图像。
3. 根据权利要求2所述的双摄像头人脸识别装置，其特征在于， 所述人脸识别装置还包括显示单元，用于接收并显示由所述第二摄像头采集的彩色人脸图像。
4. 根据权利要求1所述的双摄像头人脸识别装置，其特征在于， 所述识别装置还包括红外透射滤光装置，分别设置在所述第一和第二摄像头前，用于 滤除可见光采集黑白人脸图像。
5. 根据权利要求1 -4中任意一项所述的双摄像头人脸识别装置， 其特征在于，所述人脸识别处理单元用于计算所述第一候选集合和所述第二候选集合中属于同一个候选对象的相似度加和；判定所述相似度加和中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象作为最终识别结果。
6. 根据权利要求1 -4中任意一项所述的双摄像头人脸识别装置， 其特征在于，所述人脸识别处理单元用于判定所述第厂候选集合和所述第二候选集合中全部候选对象的相 似度中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象 作为最终识别结果。
7. 根据权利要求1 -4中任意一项所述的双摄像头人脸识别装置， 其特征在于，所述人脸识别处理单元用于选取所述第 一候选集合中相似度大于第 一预定阈值的候选对象以 及选取所述第二候选集合中相似度大于第二预定阈值的候选对象作为 第三候选集合；计算所述第三候选集合中属于同一个候选对象的相似度加和；以及判定所述相似度加和中的最大值是否大于第三预定阈值； 当所述最大值大于所述第三预定阈值时，选取该最大值所对应的 候选对象作为最终识别结果。
8. 根据权利要求1 -4中任意一项所述的双摄像头人脸识别装置， 其特征在于，所述人脸识别装置还包括红外固定主动光源，设置在所述第一摄像头和所述第二摄像头的 后面作为采集人脸图像的光源。
9. 一种双摄像头人脸识别方法，其特征在于，所述方法包括如下 步骤由第 一摄像头采集人脸图像；由设置在不同于所述第一摄像头的位置上的第二摄像头采集人脸 图像；识别所述第 一摄像头所采集的人脸图像，并获得第 一候选集合， 以及识别由所述第二摄像头所采集的人脸图像，并获得第二候选集合；在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相似度符合预定 规则的候选对象作为最终识别结果。
10. 根据权利要求9所述的双摄像头人脸识别方法，其特征在于，所述由第 一摄像头采集人脸图像的步骤包括通过设置在所述第一摄像头前的红外透射滤光装置滤除可见光， 采集黑白人脸图像；以及所述由设置在不同于第 一摄像头的位置上的第二摄像头采集人脸 图像的步骤包括通过设置在所述第二摄像头前的红外截止滤光装置滤除红外光， 采集彩色人脸图像。
11. 根据权利要求IO所述的双摄像头人脸识别方法，其特征在于， 所述方法还包括在显示单元上显示所述第二摄像头采集的彩色人脸图像。
12. 根据权利要求9所述的双摄像头人脸识别方法，其特征在于， 所述由第 一摄像头采集人脸图像以及由设置在不同于第 一摄像头的位 置上的第二摄像头采集人脸图像步骤包括通过分别设置在所述第一和第二摄像头前的红外透射滤光装置滤 除可见光，采集黑白人脸图像。
13. 根据权利要求9-12中任意一项所述的双摄像头人脸识别方 法，其特征在于，在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相 似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果的步骤包括计算所述第一候选集合和所述第二候选集合中属于同一个候选对象的相似度加和；判定所述相似度加和中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象作为最终识别结果。
14. 根据权利要求9-12中任意一项所述的双摄像头人脸识别方法，其特征在于，在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相 似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果的步骤包括判定所述第一候选集合和所述第二候选集合中全部候选对象的相 似度中的最大值是否大于预定阈值；当所述最大值大于预定阈值时，选取该最大值所对应的候选对象 作为最终识别结果。
15. 根据权利要求9-12中任意一项所述的双摄像头人脸识别方 法，其特征在于，在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相 似度符合预定规则的候选对象作为最终识別结果的步骤包括选取所述第 一候选集合中相似度大于第 一预定阈值的候选对象以 及选取所述第二候选集合中相似度大于第二预定阈值的候选对象作为 第三候选集合；计算所述第三候选集合中属于同 一个候选对象的相似度加和；以及判定所述相似度加和中的最大值是否大于第三预定阈值； 当所述最大值大于所述第三预定阈值时，选取该最大值所对应的 候选对象作为最终识别结果。
16. 根据权利要求9-12中任意一项所述的双摄像头人脸识别方 法，其特征在于，所述方法还包括为第 一 摄像头和第二摄像头提供红外固定主动光源作为采集人脸 图像的光源。
全文摘要
本发明公开了一种双摄像头人脸识别装置，包括第一摄像头，设置在人脸前面用于采集人脸图像；第二摄像头，设置在人脸前面且不同于第一摄像头的位置上，用于采集人脸图像；人脸识别处理单元，用于接收并识别由第一摄像头所采集的人脸图像，并获得所述第一候选集合，以及用于接收并识别由所述第二摄像头所采集的人脸图像，并获得所述第二候选集合，所述人脸识别处理单元还用于在所述第一候选集合和所述第二候选集合中选取相似度符合预定规则的候选对象作为最终识别结果。
文档编号G06K9/00GK101639891SQ20081011725
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者践 石, 磊 黄 申请人:汉王科技股份有限公司