人脸识别装置及人脸图像检测方法
【专利摘要】本发明一方面提供一种人脸识别装置，其包括：图像获取单元（2），其用于获取人脸图像；光源（3），其用于照射人脸以获取人脸图像；以及控制处理单元（4），其用于接收所述人脸图像，判断所述人脸图像的脸部亮度值是否在设定亮度区间内，并根据判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间。本发明的另一方面提供人脸图像检测方法，其包括：获取人脸图像的步骤；计算所述人脸图像的脸部亮度值的步骤；判断所述脸部亮度值是否处于设定亮度区间的步骤；以及根据判断结果进行操作以使所述人脸图像处于设定亮度区间的步骤。本发明提供的人脸识别装置以及人脸图像检测方法具有较高的识别性能以及效率。
【专利说明】人脸识别装置及人脸图像检测方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及人脸识别技术。
【背景技术】
[0002]人脸识别装置上通常安装有红外光源，为人脸图像的采集提供红外光照。目前的红外人脸识别装置主要的曝光方式为自动曝光和固定曝光。虽然自动曝光能满足一般情况下的正确曝光，获取合适亮度的图像，但是背光和面光情况下，经常会出现主体的人脸曝光不正确，无法获得能识别的人脸图像。而固定曝光会随着人脸距离摄像头的远近以及环境光的变化而无法获取稳定的图像。无论是采用自动曝光还是固定曝光，都很可能获得过亮或者过暗的人脸图像，这会对人脸识别造成很大影响，例如原本符合要求的人脸被识别为不符合，因此如何获得亮度合适的人脸图像成为一个亟需解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明鉴于以上问题，提供了一种人脸识别装置以及人脸图像检测方法。
[0004]本发明的一方面提供人脸识别装置，其包括:图像获取单元(2)，其用于获取人脸图像；光源(3)，其用于照射人脸以获取人脸图像；以及控制处理单元(4)，其用于接收所述人脸图像，判断所述人脸图像的脸部亮度值是否在设定亮度区间内，并根据判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间
[0005]本发明的另一方面提供人脸图像检测方法，其包括:获取人脸图像的步骤；计算所述人脸图像的脸部亮度值的步骤；判断所述脸部亮度值是否处于设定亮度区间的步骤；以及根据判断结果进行操作以使所述人脸图像处于设定亮度区间的步骤。
[0006]本发明提供的人脸识别装置以及人脸图像检测方法，由于会判断所获取的人脸图像的脸部亮度值是否处于设定亮度区间，并根据判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间，从而仅对处于设定亮度区间的人脸图像进行识别，只要设定亮度区间设置合理，就可保证获取的人脸图像适于进行识别，从而提高了人脸识别装置的识别性能以及效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明一实施方式的人脸识别装置的结构示意图；
[0008]图2为本发明一实施方式的人脸识别装置的功能结构图；
[0009]图3为本发明一实施方式计算脸部亮度时的权值分布示意图；
[0010]图4为本发明一实施方式的计算脸部亮度方法的示意图；
[0011]图5为本发明一实施方式的人脸图像检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明提供的人脸识别装置以及人脸图像检测方法进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。
[0013]图1为本发明人脸识别装置100的结构示意图。如图1所示，本发明的人脸识别装置100包括本体1、图像获取单元2、光源3、设置在本体I内的控制处理单元4 (图未示)以及显示屏5。
[0014]在本实施方式中，本体I表面大致呈矩形，其在实际应用中可固定于墙体等位置上。图像获取单元2比如为摄像头组件，用于获取人脸图像，其位于本体I的下方。光源3比如为红外光源，其由多个红外LED发光单元构成，围绕在图像获取单元2周围。控制处理单元4用于图像获取单元2获取的人脸图像进行识别，并根据识别结果，控制显示屏5显示识别结果。
[0015]在本实施方式中，为了防止人脸图像过亮或者过暗给人脸识别造成影响，控制处理单元4在进行人脸识别之前会判断所述人脸图像的脸部亮度值是否在设定亮度区间内，并根据判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间。
[0016]下面结合图2对本发明人脸识别装置的原理进行说明。
[0017]图2为本发明一实施方式的人脸识别装置的功能结构图。如图2所示，控制处理单元4包括计算部40、判断部41、控制部42以及识别部43。
[0018]计算部40用于计算所述人脸图像的脸部亮度值，具体的计算方法在下文中进行详细描述。
[0019]判断部41用于接收所述脸部亮度值，并判断所述脸部亮度值是否在设定亮度区间内，设定亮度区间为根据具体情况设定的一个合理的数值范围。
[0020]控制部42用于根据判断部41的判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间。
[0021]识别部43用于对处于亮度设定区间的人脸图像进行识别。
[0022]在本实施例方式中，控制部42根据判断部41的判断结果进行调整可按下述方式进行。
[0023]具体地，当判断部41判定所述脸部亮度值处于设定亮度区间内时，控制部42指示所述识别部43对所述人脸图像进行识别；当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，控制部42调整光源3的亮度，并指示图像获取单元2重新获取人脸图像。
[0024]进一步地，当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，如果所述脸部亮度值高于设定亮度区间的上限，则判断为过曝现象，控制部42减小光源3的亮度。
[0025]当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，如果所述脸部亮度值低于设定亮度区间的下限，则判断为欠曝现象，控制部42增加光源3的亮度。
[0026]在本实施方式中，调整光源3亮度的方法包括调整光源3的电流大小或者调整光源3发光单元的个数。具体地，通过增加光源3的电流或者(和)增加发光单元的个数来增加光源3的亮度；通过减小光源3的电流或者(和)减少发光单元的个数来增加光源3的亮度。
[0027]在本实施例方式中，控制部42根据判断部41的判断结果进行调整还可按下述另一方式进行。
[0028]具体地，当判断部41判定所述脸部亮度值处于设定亮度区间内时，控制部42指示所述识别部43对所述人脸图像进行识别；当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，控制部42调整图像获取单元2的曝光参数，比如曝光时间、增益、光圈、伽马曲线等，并指示图像获取单元2重新获取人脸图像。
[0029]进一步地，当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，如果所述脸部亮度值高于设定亮度区间的上限，则判断为过曝现象，控制部42可减小图像获取单元2的曝光时间。
[0030]当判断部41判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，如果所述脸部亮度值低于设定亮度区间的下限，则判断为欠曝现象，控制部42增加图像获取单元2的曝光时间。
[0031]下面结合图3和图4来说明本发明人脸图像的脸部亮度值计算方法。
[0032]当控制处理单元4接收到图像获取单元2所述获取的人脸图像后，首先将彩色图像转换为灰度图像，然后进行人脸检测。人脸检测的方法包括AdaBoost人脸检测方法等本领域常用方法，在此不再赘述。
[0033]如果检测到人脸，对检测到的人脸区域求取亮度平均值或亮度加权平均值作为脸部亮度值。当然，在实际应用中也可计算图像获取单元2获取的人脸图像的亮度值作为脸部亮度值，由于图像获取单元2获取的人脸图像除了包括人脸部分外，还有其他类似背景的部分，因此这种情形下优选采用加权方法来进行计算人脸图像的亮度值。具体地，将该人脸图像分为若干块，并为每块设定一个权值，然后计算该人脸图像亮度的加权平均值作为脸部亮度值。由于一般情形中人脸都处于人脸图像的居中的位置，因此权值的设计分布为中间大，四周小，具体如图3所示。当然，分块方式、权值等都可以根据具体情况进行修改。
[0034]如果检测不到人脸，可能是检测失败或者图像中无人脸。如果检测不到人脸，也可以采用其他方式对脸部亮度值进行估计。例如，首先在图像中间位置截取一个预设的ROI(感兴趣区域)，如图4图中A区域。对A区域内的图像进行二值化，二值化方法包括OTSU 二值化方法。统计二值化后的白色像素区域和黑色像素区域。如果白色区域较大，则判断该图像为脸部面光，反之则判断为脸部背光。如果图像为脸部面光图像，则统计原图像中白色像素区域对应的像素灰度均值作为脸部亮度值；如果图像为脸部背光图像，则统计原图像中黑色像素区域对应的像素灰度均值作为脸部亮度值。
[0035]图5为本发明一实施方式的人脸图像检测方法的流程图。
[0036]如图5所示，本发明的人脸图像检测方法包括:在步骤SI中，获取人脸图像；在步骤S2中，计算所述人脸图像的脸部亮度值V的；在步骤S3中，判断所述脸部亮度值是否处于设定亮度区间[l，h];如果在步骤S3中，判定脸部亮度值处于设定亮度区间[l，h]，则转入步骤S5，并在步骤S5中对所获取的人脸图像进行识别；如果在步骤S3中，判定脸部亮度值不处于设定亮度区间[1，h]，则转入步骤S4，并在步骤S4中根据调整与人脸图像获取相关的参数，并重新获取人脸图像，直到所述人脸图像处于设定亮度区间。
[0037]这里，与人脸图像获取相关的参数包括光源亮度和图像获取单元的曝光参数。判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间时，可调整光源的亮度和/或调整图像获取单元的曝光参数。具体调整方式如前所述，在此不再赘述
[0038]需要指出的是，虽然在本发明中调整曝光参数仅以曝光时间为例进行说明，但是在实际应用中不局限于此，而是可以调整其他曝光参数或同时调整几个曝光参数。此外，在实际应用中，当判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，不局限于单独调整光源亮度或图像获取单元的曝光参数，而是可以同时对二者进行调整。
[0039]以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护区间。
【权利要求】
1.一种人脸识别装置，其特征在于，包括: 图像获取单元(2)，其用于获取人脸图像； 光源(3)，其用于照射人脸以获取人脸图像；以及 控制处理单元(4)，其用于接收所述人脸图像，判断所述人脸图像的脸部亮度值是否在设定亮度区间内，并根据判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间。
2.如权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，所述控制处理单元(4)包括: 计算部(40)，其计算所述人脸图像的脸部亮度值； 判断部(41)，其接收所述脸部亮度值，并判断所述脸部亮度值是否在设定亮度区间内； 控制部(42)，其根据所述判断部的判断结果进行调整，以使所述人脸图像的脸部亮度值处于设定亮度区间；以及 识别部(43 )，其对处于亮度设定区间的人脸图像进行识别。
3.如权利要求2所述的人脸识别装置，其特征在于，所述计算部(40)将所述人脸图像转化为灰度图，并根据该灰度图计算所述脸部亮度值。
4.如权利要求2或3所述的人脸识别装置，其特征在于， 当所述判断部(41)判定所述脸部亮度值处于设定亮度区间内时，所述控制部(42)指示所述识别部(43)对所述人脸图像进行识别；以及 当所述判断部(41)判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间内时，所述控制部(42)调整所述光源(3)的亮度和/或调整所述图像获取单元(2)的曝光参数，并指示所述图像获取单元(2)重新获取人脸图像。
5.如权利要求4所述的人脸识别装置，其特征在于，所述控制部(42)通过调整所述光源(3)电流的大小来调整所述光源(3)的亮度。
6.如权利要求4所述的人脸识别装置，其特征在于，所述光源(3)包括多个发光单元；所述控制部(42 )通过调整所述发光单元的开启数量来调整所述光源(3 )的亮度。
7.—种人脸图像检测方法，其特征在于包括: 获取人脸图像的步骤； 计算所述人脸图像的脸部亮度值的步骤； 判断所述脸部亮度值是否处于设定亮度区间的步骤；以及 根据判断结果进行操作以使所述人脸图像处于设定亮度区间的步骤。
8.如权利要求7所述的人脸图像检测方法，其特征在于，所述计算所述人脸图像的脸部亮度值的步骤包括: 将所述人脸图像转化为灰度图的步骤；以及 根据所述灰度图计算所述脸部亮度值的步骤。
9.如权利7或8所述的人脸图像检测方法，其特征在于，所述根据判断结果进行操作以使所述人脸图像处于设定亮度区间的步骤包括: 当判定所述脸部亮度值不处于设定亮度区间时，调整所述光源的亮度和/或调整所述图像获取单元(2)的曝光参数。
10.如权利要求9所述的人脸图像检测方法，其特征在于，调整所述光源电流的大小或所述光源的发光单元的开启 数量来调整所述光源的亮度。
【文档编号】G06K9/00GK103810463SQ201210457572
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】黄磊, 彭菲 申请人:汉王科技股份有限公司