专利名称：一种抗环境光干扰的主动照明成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物识别、安全监控和摄影设备技术领域，具体是一种主动 照明的抗干扰成像装置。
技术背景指纹识别、人脸识别、虹膜识别技术已经开始广泛应用于门禁、考勤、银行柜员、存物柜、保险柜(箱子)、POS机、计算机登录认证、护照检验登机、银行监狱押运车、学籍管理、选举投票等。这些生物识别技术通过采集 指纹、人脸和虹膜的图像，与数据库中模板进行比对判断识别对象的身份， 其拒真率、认假率是系统的关键性能指标。生物识别系统所采集的识别对象的图像具有高的信噪比和数据一致性是 实现优良的生物识别性能的前提。其中，信噪比反映的是图像中信号与环境光扰动、电路暗电流的比值；而数据一致性是指在不同时刻、不同的环境光 下，所采集的识别对象图像数据差异小。仅仅有好的图像信噪比对于提高生物识别系统拒真率、认假率等关键指 标是十分有限的。生物识别系统，特别是非接触采集图像的识别系统(如人 脸识别系统)，对识别对象的图像一致性十分敏感。由于实际使用环境比较复 杂，工作在不同时段日光光照和灯光照明都会发生很大变化，尽管视觉上观 察不到明显差异，所采集的图像数据却产生了很大差异。例如，早晨日光斜 射进入并因日光较暗淡打开了日光灯1盏，此时注册了识别对象并在当时会 有较高的识别准确性，但在另一个时刻(如中午)，日光入射角减小使得景物 照度增大并且因为光线明亮关闭了照明的日光灯，这时尽管人眼视觉感觉不 到明显差异，但生物识别系统采集到的同一个识别对象的图像数据与早晨采 集的数据差异十分严重，原先注册的识别对象可能会识别不出或者识别准确 率大大降低。为了使识别对象图像不受环境光影响，提高图像数据一致性， 部分生物识别企业已经采取了可见光照明的方法，也有企业采用红外光主动照明方法，用光学滤光片抑制或者截止照明光束以外的环境光，依靠识别系 统本身提供的主动照明光照亮识别对象，相比可见光照明方法，红外光照明 方法以隐蔽性强、对识别对象视觉系统剌激小的优点成为主要发展方向。但是，目前一般使用850nm 二极管灯作为主动照明光源，其光谱较宽，与日光 灯、白炽灯和阳光有较大重叠区域，加上滤光片透过率曲线不可能十分陡峭。 因而，环境光还是有较大的能量进入了图像探测器，该技术方案对图像数据 一致性的改善是有限的。另外，尽管环境日光和照明灯光造成识别对象的图像数据变化，但其经 过墙体多次反射所形成的照明光束的结构十分均匀，而为了提高图像数据一 致性、滤除环境光干扰采取主动照明的方法，由于识别系统主机尺寸限制和 出于美学的考虑不能把主动照明灯布置在很大范围区域内，所形成的照明光 束结构性和方向性很强。经过试验验证，只有把识别对象限制在指定距离和 方位上才能实现较好的识别。识别对象距离主机太近则光线太强，太远则光 线太弱，而左右移动也会导致图像数据变化很大识别困难。综上所述，由于生物识别系统采集的图像受环境光干扰数据发生变化， 而主动照明光束十分不均匀，这种矛盾目前没有得到很好的克服，大大限制 了其识别性能和广泛应用。特别是非接触识别技术，如人脸识别，因为识别 准确性这一关键指标不理想、不稳定，早晨注册的人脸到中午就不认识或者 认错的几率很高，该技术的推广应用受到极大限制。 发明内容本发明的目的是提供一种抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特点是 利用特别光源进行主动照明并使用光束散射板，以提高图像信噪比和均匀性， 使所获得的图像具有信噪比高、 一致性好、均匀性高、清晰度高、对比度高 等优点，从而可有效提高图像识别的准确度和识别率。可广泛应用于人脸识 别、指纹识别等生物识别领域。本发明的主要技术方案是 一种抗环境光干扰的主动照明成像装置，包 括阵列成像探测器，其特征在于设有主动照明结构，该主动照明结构的光源 前面设有光束散射板，上述阵列成像探测器的前面设有光学滤光片。所述的光束散射板为全息散射板或外表面或内部设有漫反射结构的透明物体。所述的外表面或内部设有漫反射结构的透明物体为为单面或双面毛玻 璃，或单面或双面毛有机玻璃，或单面或双面毛透明塑料等。所述的能透过激光的光学滤光片装在阵列成像探测器的镜头的光敏面前 及镜头的后面为佳，也可装在该镜头的前面。所述的主动照明结构的光源可以为850纳米红外发光二极管。 所述的主动照明结构的光源也可以为940纳米红外发光二极管。 所述的主动照明结构的光源也可以为激光器。 所述的阵列成像探测器式为CCD或CMOS探测器等。 所述的阵列成像探测器的信号输出端与面相识别模块、监视器或计算机 相连为佳。其基本原理是利用特别光源进行主动照明并使用光束散射板等，以抑 制或截止环境光如日光灯、白炽灯和阳光等进入了图像探测器，减少了环境 光尤其是不同时段的环境光对图像的不利影响；特别光源发出的光束经过光 束散射板散射后照明目标，目标反射光束含有环境光和主动照明光，经过光 学滤光片滤除对阵列成像探测器敏感的环境光谱成分只保留主动照明光，再 经过阵列成像探测器，以获得信噪比高、照明均匀的目标图像。本发明具有出的有益效果它克服了已有技术之不足，很好解决了现有技术中长期以来存在的并一直未能解决的信噪比低、图像数据--致性差、识 别率低的技术难题，它利用特别光源进行主动照明并使用了光束散射板，可 以抑制或截止环境光如日光灯、白炽灯和阳光等进入图像探测器，减少了环 境光尤其是不同时段的环境光对图像的不利影响，使所获得的图像具有信噪 比高、 一致性好、均匀性高、清晰度高、对比度高等优点，从而可有效提高 图像识别的准确度和识别率，技术上具有独特性。可广泛应用于人脸识别、 指纹识别等生物识别领域。以下结合实施例作详述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为本发明实施例2的结构示意图。图1、图2中，1为光束散射板，2为(双光源)940 (或850)纳米红外 发光二极管主动照明结构，3为(能透过中心波长940 (或850)纳米红外 光的)光学滤光片，4为阵列成像探测器，41为(阵列成像探测器4的)镜 头，5为激光器主动照明结构，6为(能透过激光的)光学滤光片。
具体实施方式
参见图1，该抗环境光干扰的主动照明成像装置，包括阵列成像探测器4， 并设有中心波长940 (或850)纳米(如用功率谱中心波长为940nm士10nm或 功率谱中心波长为850nm士10nm的)红外发光二极管(灯)主动照明结构2， 该中心波长940 (或850)纳米红外发光二极管主动照明结构2的光源前面设 有光束散射板l，激光器光源设1个或2个，或几个(图中为2个)，与阵列 成像探测器4制成一体；上述阵列成像探测器4的前面设有能透过中心波长 940 (或850)纳米红外光的光学滤光片3，能透过中心波长940 (或850)纳 米红外光的光学滤光片3装在阵列成像探测器4的镜头的后面。光束散射板 1为全息散射板或外表面或内部设有漫反射结构的透明透明物体。外表面或 内部设有漫反射结构的透明物体为毛玻璃。所述的阵列成像探测器4为CCD 或CMOS探测器。阵列成像探测器4的信号输出端可与面相识别模块、监视器 和计算机相连(图中略)。参见图2，该抗环境光干扰的主动照明成像装置，包括阵列成像探测器4， 激光器主动照明结构5，该激光器主动照明结构5的光源前面设有光束散射 板1，激光器可设1个或2个，或几个(图中为1个)，与阵列成像探测器4 制成一体；阵列成像探测器4的前面设有能透过激光的光学滤光片6，该能 透过激光的光学滤光片6装在阵列成像探测器4的镜头的后面。上述的光束 散射板1为全息散射板或外表面或内部设有漫反射结构的透明透明物体。所 述的外表面或内部设有漫反射结构的透明物体为单面毛玻璃。上述的阵列成 像探测器4为CCD或CMOS探测器。阵列成像探测器4的信号输出端可与面相 识别模块、监视器和计算机相连(图中略)。
权利要求
1、一种抗环境光干扰的主动照明成像装置，包括阵列成像探测器(4)，其特征在于设有主动照明结构(2、5)，该主动照明结构(2、5)的光源前面设有光束散射板(1)，上述阵列成像探测器(4)的前面设有光学滤光片(3、6)。
2、 根据权利要求l所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的光束散射板(1)为全息散射板或外表面或内部设有漫反射结构的透 明物体。
3、 根据权利要求2所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的外表面或内部设有漫反射结构的透明物体为单面或双面毛玻璃、毛 有机玻璃或打毛的透明塑料。
4、 根据权利要求l所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的光学滤光片(3、 6)装在阵列成像探测器(4)的光敏面前及镜头的 后面或前面。
5、 根据权利要求l所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的主动照明结构(2)的光源为中心波长850纳米红外发光二极管。
6、 根据权利要求1所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的主动照明结构(2)的光源为中心波长940纳米红外发光二极管。
7、 根据权利要求l所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的主动照明结构(5)的光源为激光器。
8、 根据权利要求l所述的抗环境光干扰的主动照明成像装置，其特征在 于所述的阵列成像探测器(4)为CCD或CMOS探测器。
9、 根据权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的抗环境光干扰的主动 照明成像装置，其特征在于所述的阵列成像探测器(4)的信号输出端与面相 识别模块、面相识别系统、监视器或计算机相连。
全文摘要
本发明提供了一种抗环境光干扰的主动照明成像装置，涉及生物识别、安全监控和摄影设备技术领域。它主要设有阵列成像探测器和主动照明结构，该主动照明结构的光源前面设有光束散射板，上述阵列成像探测器的前面设有光学滤光片。本发明的特点是克服了已有技术之不足，利用特别光源进行主动照明并使用了光束散射板，可以抑制或截止环境光如日光灯、白炽灯和阳光等进入图像探测器，减少了环境光尤其是不同时段的环境光对图像的不利影响，使所获得的图像具有信噪比高、一致性好、均匀性高、清晰度高、对比度高等优点，从而可有效提高图像识别的准确度和识别率。可广泛应用于人脸识别、指纹识别等生物识别领域。
文档编号G03B15/02GK101221343SQ20081005445
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者王金枝 申请人:王金枝