《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》是漢王科技股份有限公司於2008年6月25日申請的專利，該專利的公布號為CN101615243，授權公布日為2009年12月30日，發明人是石踐、郝竹慶。
《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》提供一種斜坡式圖像獲取裝置，所述裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上。此外，該發明還提供一種圖像獲取裝置的人臉識別系統，包括斜坡式圖像獲取裝置、人臉識別單元和輸出裝置，所述斜坡式圖像獲取裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上；所述人臉識別單元通過電氣連線與所述斜坡式圖像獲取裝置相連，用於接收所獲取的人臉圖像並對所接收的圖像進行人臉識別；所述輸出裝置用於輸出人臉識別單元的識別結果。
2020年7月14日，《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統
- 申請人：漢王科技股份有限公司
- 申請日：2008年6月25日
- 申請號：2008101155470
- 公布號：CN101615243
- 公布日：2009年12月30日
- 發明人：石踐、郝竹慶
- 地址：北京市海淀區東北旺西路8號5號樓三層
- Int. Cl.：G06K9/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
生物特徵識別技術被列為21世紀對人類社會帶來革命性影響的十大技術之一。生物特徵識別技術是最為方便、安全的身份識別技術，生物特徵識別技術識別的是人本身，不需要人身之外的標識物。生物特徵識別技術利用人的生理特徵和行為特徵進行身份識別，主要有指紋識別、人臉識別、虹膜識別、步態識別等。其中，人臉識別是當前生物特徵識別領域的一大熱點。它與2008年前廣泛套用的指紋識別技術相比，有著直觀性、方便性、非接觸性、友好性、用戶接受度高等顯著優點。
考慮到採集的人臉圖像質量的好壞會直接影響到識別性能，因此用於人臉識別的攝像頭一般要求鏡頭的畸變小、垂直視角在30°到50°之間。但在實際套用中，如果將人臉識別系統中的攝像頭軸線固定在水平方向，一般只適合標準身高（身高差範圍在20-30厘米左右）的用戶，對於身高偏高或者偏矮的部分用戶，採集的圖像幾乎無法進行人臉識別，如圖1所示。因此，身高問題成為2008年前人臉識別系統的一個制約因素，嚴重影響人臉識別非接觸性的良好用戶感受。
發明內容
專利目的
《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》提出了一種斜坡式圖像獲取裝置及使用該裝置的人臉識別系統，能夠有效地增加適合的身高差範圍。
技術方案
根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的一個方面，提供一種斜坡式圖像獲取裝置，所述裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上。所述斜坡角度在45°至60°之間，優選地為53°。所述攝像頭的軸向垂直於所述界面設定。
根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的另一個方面，提供一種人臉識別系統，所述系統包括斜坡式圖像獲取裝置、人臉識別單元和輸出裝置，所述斜坡式圖像獲取裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上；所述人臉識別單元通過電氣連線與所述斜坡式圖像獲取裝置相連，用於接收所獲取的人臉圖像並對所接收的圖像進行人臉識別；所述輸出裝置用於輸出人臉識別單元的識別結果。
改善效果
《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》採用一種斜坡式的人臉識別裝置，大大增加了身高差範圍，解決了人臉識別的身高問題，可以使用普通攝像頭將適合人臉識別的身高差範圍增加到50厘米，滿足1.45米到1.95米的絕大多數用戶。此外，根據裝置安裝的不同高度，不僅可以滿足正常身高的人群，即便是身材特別矮小的人群，比如1.2米到1.5米的人群，以及身材特別高大的人群，比如1.85米到2.20米的人群，也可以根據該裝置正常使用。因此，該發明幾乎可以滿足所有用戶的需要，並且具有極高的方便性，很好的用戶感受。
附圖說明
圖1是傳統的、使用垂直式圖像獲取裝置的人臉識別系統的身高差範圍的示意圖；
圖2是根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的斜坡式圖像獲取裝置的身高差範圍的示意圖；
圖3為使用斜坡式圖像獲取裝置的人臉識別系統的原理圖；
圖4為根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的牆體嵌入型斜坡式人臉識別裝置的示意圖；
圖5為根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的櫃機型斜坡式人臉識別裝置的示意圖；
圖6是根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的斜坡式人臉識別裝置的正面外觀示意圖。
技術領域
《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》涉及生物特徵識別和圖像獲取技術領域，特別涉及一種人臉識別裝置，尤其涉及一種斜坡式圖像獲取裝置和使用該裝置的人臉識別系統。
權利要求
1.一種斜坡式圖像獲取裝置，其特徵在於，所述裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上。
2.根據權利要求1所述的圖像獲取裝置，其特徵在於，所述斜坡角度在45°至60°之間。
3.根據權利要求2所述的圖像獲取裝置，其特徵在於，所述斜坡角度為53°。
4.根據權利要求1或2所述的圖像獲取裝置，其特徵在於，所述攝像頭的軸向垂直於所述界面。
5.一種人臉識別系統，其特徵在於，所述系統包括斜坡式圖像獲取裝置、人臉識別單元和輸出裝置，
所述斜坡式圖像獲取裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上；
所述人臉識別單元通過電氣連線與所述斜坡式圖像獲取裝置相連，用於接收所獲取的人臉圖像並對所接收的圖像進行人臉識別；所述輸出裝置用於輸出人臉識別單元的識別結果。
6.根據權利要求5所述的人臉識別系統，其特徵在於，所述斜坡裝置的斜坡角度在45°至60°之間。
7.根據權利要求6所述的人臉識別系統，其特徵在於，所述斜坡裝置的斜坡角度為53°。
8.根據權利要求5或6所述的人臉識別系統，其特徵在於，所述攝像頭的軸向垂直於所述界面。
9.根據權利要求5所述的人臉識別系統，其特徵在於，所述人臉識別系統基於PC平台。
10.根據權利要求5所述的人臉識別系統，其特徵在於，所述人臉識別系統基於嵌入式平台。
實施方式
圖1為在傳統的人臉識別系統中使用的垂直式圖像獲取裝置的身高差範圍的示意圖。在該圖像獲取裝置中，攝像頭的軸向沿水平方向放置，設攝像頭的垂直視角為A，軸向距離為L，人臉的高度為30厘米，那么該圖像獲取裝置可以適用的身高差範圍H可以表示為（厘米）：H＝H1-H2＝2*L*tan（A/2）-30 （1）
根據上述公式（1）可以知道，當垂直視角A為40°時，當軸向距離L等於60、70和80厘米時，圖像獲取裝置可以適用的身高差範圍H分別為13、20和28厘米。
可以看出，即使是軸向距離為80厘米時，圖像獲取裝置可以適用的身高差範圍也才達到28厘米，很難適應更大的身高差範圍的需要。增大軸向距離可以獲得更大的身高差範圍，但是軸向距離增大後，為了對更大身高差範圍的對象進行識別，待識別對象就需要站在距離攝像頭更遠的位置上，這將嚴重影響人臉圖像的採樣質量。因此，一般來說軸向距離優選地為50-80厘米之間。
圖2為根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的斜坡式圖像獲取裝置的身高差範圍示意圖。該實施例的圖像獲取裝置包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，設斜坡裝置的斜坡角度為B度，使攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上，與水平面的角度為90-B度。仍然設攝像頭的垂直視角為A，軸向距離為L，人臉的高度為30厘米，那么斜坡式圖像獲取裝置可以適用的身高差範圍H可以表示為（厘米）：H＝H1-H2＝2*L*tan（A/2）-30+sin（B）*[2*L*tan（A/2）-30] （2）
根據上述公式（2）知道，當垂直視角A為40°、斜坡角度為53°時，當軸向距離L等於60、70和80厘米時，斜坡式圖像獲取裝置可以適用的身高差範圍H分別為23、36和50厘米。
在該實施例中，選取斜坡角度為53°，然而應該知道在適於採集人臉正面圖像的範圍內，可以選取任意的斜坡角度。一般來說，斜坡角度可以在45°至60°之間，但在《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》中通過結合人體工學、紅外技術、攝像成像原理與人臉識別技術，經過反覆實驗，最終確定斜坡角度優選地為53°，這既符合人體自然低頭的姿態角度又最大程度地增大了圖像獲取範圍。
在該實施例中，垂直視角選取的為40°，然而應該知道在0-40°之間的垂直視角均可以實現《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》。
此外，所述斜坡裝置的製作材料可以選擇為塑膠、金屬等不同材質。圖3為使用斜坡式圖像獲取裝置的人臉識別系統的原理圖。《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的人臉識別系統可以基於PC平台也可以嵌入式平台，例如DSP、Strong-Arm、ASP等。該人臉識別系統包括斜坡式圖像獲取裝置301、人臉識別單元303和輸出裝置305。所述斜坡式圖像獲取裝置301包括斜坡裝置和攝像頭，所述斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度，例如53°的界面，所述攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上。人臉識別單元303通過電氣連線與所述斜坡式圖像獲取裝置301相連，用於將由圖像獲取裝置301所獲取的人臉圖像傳送給人臉識別單元303。人臉識別單元303對所接收的圖像進行人臉識別，並將識別結果返回給輸出裝置305，例如顯示屏，由輸出裝置305顯示識別結果。
圖4為根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的牆體嵌入型斜坡式人臉識別裝置的示意圖。
如圖所示，《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的斜坡式人臉識別裝置可以以嵌入牆體的方式來實施。所述斜坡式圖像獲取裝置401的斜坡裝置可以設定在牆體外，具有與水平面成一定斜坡角度的界面，攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上，以便使攝像頭的獲取範圍不受到牆體的阻擋。並且所述人臉識別單元403可以設定在牆體中。所述斜坡式圖像獲取裝置401通過電氣連線與人臉識別單元403相連，以將所獲取的圖像傳送給人臉識別單元403，並接收由人臉識別單元403傳送的識別結果。
圖5為根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的實施例的櫃機型斜坡式人臉識別裝置的示意圖。
如圖所示，《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的斜坡式人臉識別裝置以櫃機的形式來實施。所述櫃機500包括斜坡式圖像獲取裝置501和人臉識別單元503，所述斜坡式圖像獲取裝置501的斜坡裝置具有與水平面成一定斜坡角度的界面，攝像頭的軸向斜向上固定在所述界面上。所述斜坡式圖像獲取裝置501通過電氣連線與人臉識別單元503相連，以將所獲取的圖像傳送給人臉識別單元503，並接收由人臉識別單元503傳送的識別結果。
圖6是根據《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》的斜坡式人臉識別裝置的正面外觀示意圖。所述裝置包括斜坡式圖像獲取裝置、螢幕區、鍵盤區、刷卡區等，其中，攝像頭設定在斜坡裝置的下部，以使所述識別裝置安裝的高度更高一些。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種斜坡式圖像獲取裝置及人臉識別系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
