[发明专利]一种抗环境光干扰的主动照明成像装置

说明书

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。

背景技术

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刺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。