重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置的制作方法

本实用新型涉及生物识别设备领域，特别涉及一种重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置。

背景技术：

人脸识别方法大致可以分为两类：基于2D人脸图像的人脸识别和基于3D人脸图像的人脸识别。其中2D人脸识别是通过2D摄像头平面成像，无法接收物理世界中的第三位信息(尺寸和距离等几何数据)，即使算法及软件再先进，在有限的信息接收状态下，安全级别终究不够高，通过照片、视频、化妆、人皮面具等方式可以很容易进行破解，无法实际功能需求。3D人脸识别则是通过3D摄像头立体成像，能够识别视野内空间每个点位的三维坐标信息，从而使得计算机得到空间的3D数据并能够复原完整的三维世界，并实现各种智能的三维定位。简单的说就是机器获取的信息多了，分析判断的准确性有了极大的提升，人脸识别功能可以分辨出平面图像、视频、化妆、皮面具、双胞胎等状态，适合金融领域和智能手机等安全级别要求高的应用场景。

3D人脸识别的主要图像采集部件为3D摄像头，而3D摄像头主要由两个摄像头构成，双摄像头就是模拟人眼的应用，同时采集图像，通过对采集的图像进行叠加，形成三维视图。3D人脸设备装置在进行识别过程中，由于仪器与人的距离处于一个变化的范围，当人脸距离设备较近时，3D摄像头内的两个摄像头距离越近，越有利于两个摄像头都能拍摄出完整的人脸图像，而当人脸距离设备较远时，3D摄像头内的两个摄像头距离越远，越有利于两个摄像头拍摄处的图像不重合，有利于3D建模。但是现有的3D人脸识别装置中，3D摄像头内的两个摄像头距离位置固定不变，灵活性差，无法根据与人脸的距离进行相应的调节，导致3D建模效果差，进而影响了设备的判断，降低了现有的3D人脸识别装置的实用性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置，包括踏板、支柱和识别器，所述支柱的顶端固定在踏板的上，所述识别器固定在支柱的顶端，所述识别器上设有3D摄像头、显示屏和若干控制按键，包括3D摄像头内设有拍摄机构；

所述拍摄机构包括固定板、第一摄像头、第二摄像头和驱动机构，所述第一摄像头固定在固定板上，所述驱动机构设置在固定板的一侧，所述驱动机构与第二摄像头传动连接；

所述驱动机构包括平移组件、移动板、转动杆和调向组件，所述平移组件与移动板传动连接，所述转动杆的一端与移动板铰接，所述第二摄像头与转动杆的另一端传动连接，所述调向组件与转动杆传动连接；

所述平移组件包括旋转单元、第一齿轮和齿条，所述旋转单元与第一齿轮传动连接，所述齿条与第一齿轮啮合，所述旋转单元包括第一电机、驱动轮、从动轮、同心轴和皮带，所述第一电机与驱动轮传动连接，所述驱动轮设置在皮带内的一侧，所述从动轮设置在皮带内的另一侧，所述从动轮通过同心轴与第一齿轮固定连接；

所述调向组件包括两个调向单元，两个调向单元分别设置在转动杆的两侧，所述调向单元包括第二电机、第二驱动轴、套管、支杆、调节杆和滚轮，所述第二电机通过支杆与移动板固定连接，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述第二驱动轴的外周设有外螺纹，所述套管套设在第二驱动轴上，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与第二驱动轴上的外螺纹相匹配，所述滚轮与转动杆抵靠，所述滚轮设置在调节杆的一端，所述调节杆的另一端与套管固定连接。

作为优选，为了固定移动板的移动轨迹，所述移动板的上方和下方均设有限位组件，所述限位组件包括滑环和滑轨，所述滑环固定移动板上，所述滑环套设在滑轨上，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端与固定板固定连接。

作为优选，为了固定套管移动方向，所述调向单元包括限位杆和限位环，所述限位环通过限位杆与移动板固定连接，所述限位环套设在套管上。

作为优选，为了精确控制第一齿轮的转速，所述从动轮的半径为驱动轮的半径的两倍。

作为优选，为了保证第一电机的驱动精度，所述第一电机为无刷直流电机。

作为优选，为了便于检测踏板上是否有人站立，所述踏板内设有压力传感器。

作为优选，为了便于检测识别器与检测人员的水平距离，所述踏板的上方设有距离检测机构，所述距离检测机构包括第三电机、红外发射器、红外接收器和两个传动组件，所述第三电机固定在支柱上，两个传动机构分别设置在第一电机的两侧，两个传动组件中，其中一个传动组件与红外发射器对应，另一个传动组件与红外接收器对应。

作为优选，为了带动红外发射器和红外接收器移动，所述传动组件包括支板、第二齿轮、第三齿轮、传动轴、第三驱动轴和传送带，所述支板的底端固定在踏板上，所述第三电机与第三驱动轴的一端传动连接，所述第三驱动轴的另一端设置在支板上，所述第二齿轮套设在第三驱动轴上，所述第三齿轮通过传动轴与支板连接，所述第二齿轮和第三齿轮分别设置在传送带内的两侧，所述传送带的内侧至少设有两个从动齿，所述从动齿均匀分布在传送带的内侧，所述从动齿与第二齿轮和第三齿轮啮合，所述红外发射器固定在其中一个传送带上，所述红外接收器固定在另一个传送带上。

作为优选，为了保证齿条与移动板连接的稳固性，所述齿条和移动板为一体成型结构。

作为优选，为了便于数据传输，所述识别器上设有USB接口。

本实用新型的有益效果是，该重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置通过距离检测机构检测带识别人员与识别器之间的距离，并通过拍摄机构进行图像拍摄，在拍摄过程中，待检测人员与识别器的距离由平移组件能够调节第一摄像头和第二摄像头之间的距离，并利用调向组件调节第二摄像头的角度，使第一摄像头和第二摄像头采集的图像重合度提高，便于3D图像合成，提高设备的识别精度。与传统的拍摄机构相比，该拍摄机构能够精确控制第二摄像头的移动，从而精确调节第一摄像头和第二摄像头之间的距离，使合成的3D图像质量得到保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置的结构示意图；

图2是本实用新型的重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置的拍摄机构的结构示意图；

图3是本实用新型的重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置的调向组件的结构示意图；

图4是本实用新型的重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置的传动机构的结构示意图；

图中：1.踏板，2.支柱，3.识别器，4.3D摄像头，5.显示屏，6.控制按键，7.固定板，8.第一摄像头，9.第二摄像头，10.移动板，11.转动杆，12.第一齿轮，13.齿条，14.第一电机，15.驱动轮，16.从动轮，17.同心轴，18.皮带，19.第二电机，20.第二驱动轴，21.套管，22.支杆，23.调节杆，24.滚轮，25.滑环，26.滑轨，27.限位杆，28.限位环，29.压力传感器，30.第三电机，31.红外发射器，32.红外接收器，33.支板，34.第二齿轮，35.第三齿轮，36.传动轴，37.传送带，38.从动齿，39.USB接口，40.第三驱动轴。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置，包括踏板1、支柱2和识别器3，所述支柱2的顶端固定在踏板1的上，所述识别器3固定在支柱2的顶端，所述识别器3上设有3D摄像头4、显示屏5和若干控制按键6，包括3D摄像头4内设有拍摄机构；

该识别装置进行3D人脸识别时，利用3D摄像头内的拍摄机构采集3D图像，对图像进行处理分析后，生成特征数据，通过与数据库内的数据进行比对，实现3D人脸识别，并通过显示屏5显示识别结果。

如图2所示，所述拍摄机构包括固定板7、第一摄像头8、第二摄像头9和驱动机构，所述第一摄像头8固定在固定板7上，所述驱动机构设置在固定板7的一侧，所述驱动机构与第二摄像头9传动连接；

所述驱动机构包括平移组件、移动板10、转动杆11和调向组件，所述平移组件与移动板10传动连接，所述转动杆11的一端与移动板10铰接，所述第二摄像头9与转动杆11的另一端传动连接，所述调向组件与转动杆11传动连接；

所述平移组件包括旋转单元、第一齿轮12和齿条13，所述旋转单元与第一齿轮12传动连接，所述齿条13与第一齿轮12啮合，所述旋转单元包括第一电机14、驱动轮15、从动轮16、同心轴17和皮带18，所述第一电机14与驱动轮15传动连接，所述驱动轮15设置在皮带18内的一侧，所述从动轮16设置在皮带18内的另一侧，所述从动轮16通过同心轴17与第一齿轮12固定连接；

拍摄机构在采集图像时，由第一摄像头8和第二摄像头9同时拍摄，通过将拍摄的图像进行综合叠加分析处理形成3D人脸图像进行分析。为了能够根据人脸与识别器3的距离灵活调节第一摄像头8和第二摄像头9的距离，在驱动机构中的拼柜组件内，由旋转单元中的第一电机14运行，带动驱动轮15转动，通过皮带18使从动轮16转动，从动轮16通过同心轴17使第一齿轮12保持与从动轮16相同的转速，第一齿轮12转动，通过与齿条13作用，使齿条13平移，进而带动移动板10和移动板10上的第二摄像头9移动，改变第一摄像头8与第二摄像头9之间的距离。当第一摄像头8与第二摄像头9之间的距离发生变化时，由于第一摄像头8和第二摄像头9有着不同的FOV可视角，因此第一摄像头8和第二摄像的取景范围不同，此时为了使第一摄像头8和第二摄像的取景范围的重叠部分增加，便于提高3D图像合成的范围，通过调向组件调节第二摄像头9的角度，使第二摄像头9的拍摄范围改变，增加第一摄像头8和第二摄像头9拍摄范围的重叠度。

如图3所示，所述调向组件包括两个调向单元，两个调向单元分别设置在转动杆11的两侧，所述调向单元包括第二电机19、第二驱动轴20、套管21、支杆22、调节杆23和滚轮24，所述第二电机19通过支杆22与移动板10固定连接，所述第二电机19与第二驱动轴20传动连接，所述第二驱动轴20的外周设有外螺纹，所述套管21套设在第二驱动轴20上，所述套管21内设有内螺纹，所述套管21内的内螺纹与第二驱动轴20上的外螺纹相匹配，所述滚轮24与转动杆11抵靠，所述滚轮24设置在调节杆23的一端，所述调节杆23的另一端与套管21固定连接。

在调向组件中，两侧的调向单元对转动杆11的角度进行调节，调向单元内，第二电机19带动第二驱动轴20转动，使第二驱动轴20上的外螺纹与套管21内的内螺纹作用，从而带动套管21移动，进而实现调节杆23的移动，通过两个调向单元中的滚轮24夹住转动杆11，使转动杆11转动，进而调节第二摄像头9的拍摄角度。

作为优选，为了固定移动板10的移动轨迹，所述移动板10的上方和下方均设有限位组件，所述限位组件包括滑环25和滑轨26，所述滑环25固定移动板10上，所述滑环25套设在滑轨26上，所述滑轨26的形状为U形，所述滑轨26的两端与固定板7固定连接。滑环25在固定的滑轨26上移动，从而使固定板7沿着固定的方向移动，保证了移动板10的平稳移动。

作为优选，为了固定套管21移动方向，所述调向单元包括限位杆27和限位环28，所述限位环28通过限位杆27与移动板10固定连接，所述限位环28套设在套管21上。由于限位环28的位置固定，从而使套管21在限位环28内滑动，进而实现了套管21移动方向的固定。

作为优选，为了精确控制第一齿轮12的转速，所述从动轮16的半径为驱动轮15的半径的两倍。由于驱动轮15通过皮带18与从动轮16传动连接，从而使驱动轮15外周的线速度、从动轮16外周的线速度与皮带18的转动速度相等，而线速度为半径与角速度的乘积，因此，当从动轮16的半径为驱动轮15的半径的两倍时，从动轮16的角速度为驱动轮15的角速度的二分之一，而从动轮16和第一齿轮12同轴设置，因此，从动轮16的角速度与第一齿轮12的角速度相等，因此，第一齿轮12的角速度为驱动轮15的角速度的二分之一，此时可精确控制第一齿轮12的转速。

作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了保证第一电机14的驱动精度，所述第一电机14为无刷直流电机。

作为优选，为了便于检测踏板1上是否有人站立，所述踏板1内设有压力传感器29。当人站立在踏板1上时，压力传感器29可接收到压力数据，通过压力数据可判断踏板1上是否有人站立。

如图1所示，所述踏板1的上方设有距离检测机构，所述距离检测机构包括第三电机30、红外发射器31、红外接收器32和两个传动组件，所述第三电机30固定在支柱2上，两个传动机构分别设置在第一电机14的两侧，两个传动组件中，其中一个传动组件与红外发射器31对应，另一个传动组件与红外接收器32对应。

在距离检测机构中，由第三电机30带动两侧的传动组件运行，使两个传动组件分别带动红外发射器31和红外接收器32进行同步移动，在移动过程中，红外发射器31发射红外光信号，由红外接收器32进行接收，当红外接收器32接收到的红外信号较弱时，表示此时红外发射器31发射的红外信号被待识别人员的脚部所阻挡，此时可依据红外发射器31发射的移动距离检测待识别人员与识别器3之间的水平距离。

如图4所述，所述传动组件包括支板33、第二齿轮34、第三齿轮35、传动轴36、第三驱动轴40和传送带37，所述支板33的底端固定在踏板1上，所述第三电机30与第三驱动轴40的一端传动连接，所述第三驱动轴40的另一端设置在支板33上，所述第二齿轮34套设在第三驱动轴40上，所述第三齿轮35通过传动轴36与支板33连接，所述第二齿轮34和第三齿轮35分别设置在传送带37内的两侧，所述传送带37的内侧至少设有两个从动齿38，所述从动齿38均匀分布在传送带37的内侧，所述从动齿38与第二齿轮34和第三齿轮35啮合，所述红外发射器31固定在其中一个传送带37上，所述红外接收器32固定在另一个传送带37上。

第三电机30通过第三驱动轴40带动第二齿轮34转动，第二齿轮34与传送带37内的从动齿38作用，从而带动传送带37转动，使红外发射器31和红外接收器32进行移动。

作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了保证齿条13与移动板10连接的稳固性，所述齿条13和移动板10为一体成型结构。

作为优选，为了便于数据传输，所述识别器3上设有USB接口39。通过USB接口39人们可外接各类存储设备，便于进行数据传输。

该3D人脸识别装置在进行人脸识别时，能够通过3D摄像头4内部的拍摄机构采集图像并进行3D建模，在拍摄图像过程中，根据待识别人员与识别器3之间的距离通过平移组件带动第二摄像头9移动，调节第一摄像头8与第二摄像头9之间的距离，并在调节距离完成后，利用调节组件调节第二摄像头9的角度，使第一摄像头8的拍摄范围和第二摄像头9的拍摄范围之间的重叠度提高，便于3D图像合成，使设备进行精确的身份识别。

与现有技术相比，该重叠度高的具有调节功能的3D人脸识别装置通过距离检测机构检测识别人员与识别器3之间的距离，并通过拍摄机构进行图像拍摄，在拍摄过程中，待检测人员与识别器3的距离由平移组件能够调节第一摄像头8和第二摄像头9之间的距离，并利用调向组件调节第二摄像头9的角度，使第一摄像头8和第二摄像头9采集的图像重合度提高，便于3D图像合成，提高设备的识别精度。与传统的拍摄机构相比，该拍摄机构能够精确控制第二摄像头9的移动，从而精确调节第一摄像头8和第二摄像头9之间的距离，使合成的3D图像质量得到保障。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。