[发明专利]一种基于极成像立体相机的人脸识别方法和人脸识别设备

说明书

技术领域

本发明涉及生物特征识别技术领域，尤其涉及一种基于极成像立体相机的人脸识别方法和人脸识别设备。

背景技术

随着计算机技术的发展，人脸识别作为一项重要的生物特征，已经成为身份认证的标志之一。目前，研究者所使用的人脸识别方法在空间上已经由低维向高维空间发展。

能够精确快捷地重建出人脸的三维结构，在生物识别领域是一个关键性问题。三维重建一般分为以下五个步骤：图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配和三维重建。在该领域中，首先需要做好前几个步骤，提高各个环节精度，减小误差，从而得到一个较为精确的立体视觉系统。

在图像获取过程中，为了得到物体的三维结构，一般需要从多个角度拍摄物体。传统的做法有两种：一种是物体固定，移动单个相机并按照顺序捕获多个图像；或者在不同的视点，使用多个相机同时捕获物体，得到多个图像。这两种方法都有其各自的弊端：使用单个相机的方法仅仅适用于静态物体，并且需要精确地估计相机移动状况；而使用多个相机则需要校准，并且成本较高。

为获得物体的深度信息，目前也有发展相对完善的深度相机如TOF、结构光、激光扫描相机等，其主要应用于机器人、互动游戏等。应用较多的TOF相机，原理是通过给目标连续发送光脉冲，利用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物的距离。但是相对于普通数码相机，其造价高，而且测距范围有限，分辨率较低。

目前最常见的影像捕捉设备是数码相机、手机内置相机。随着3D视觉系统的发展，研究者越发关注如何将立体成像技术应用于这些简单的设备中，如何将立体相机便捷化、平民化。现有技术公开了利用景深加强人脸检测的技术，也是通过两个镜头实现，根据两个镜头之间的焦距，结合软件算法进行人脸识别、进而进行三维建模。该发明虽然将3D系统便捷化，内置于手机中，但依旧需要两个摄像头结合。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于极成像立体相机的人脸识别方法和人脸识别设备。主要目的是提供一种简单、快捷、准确识别人脸的方法。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种基于极成像立体相机的人脸识别方法，所述方法包括：

(1)构建基于极成像系统的立体相机；

(2)利用所述立体相机采集人脸数据，得到人脸的二维极图像；

(3)对所述二维极图像进行仿射变换，得到人脸三个不同视点的图像；

(4)利用多视点立体匹配方法，对所述人脸三个不同视点的图像进行立体重构，得到人脸的三维结构；

(5)对所述二维极图像中的人脸进行检测和分割，得到完整二维人脸图像；

(6)根据所述完整二维人脸图像和所述人脸的三维结构，提取人脸的关键点与局部特征并计算特征向量，得到人脸的深度信息和特征向量信息；

(7)根据步骤(2)至步骤(6)的方法采集并建立多个人脸信息，建立人脸样本库；

(8)将待识别人脸的信息与所述人脸样本库中的人脸信息进行对比，判断是否与人脸样本库的信息相符。

作为优选，所述步骤(1)中构建基于极成像系统的立体相机的具体步骤包括：

(1a)选择分辨率较高的相机镜头；

(1b)选择合适长度、合适结构的反射镜，并对反射镜镀膜；

(1c)确定镜头与反射镜的组合形式。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于极成像立体相机的人脸识别设备，所述人脸识别设备至少包括：

基于极成像立体相机，其用于获取人脸的二维极图像；

控制器，包括存储模块、处理模块及验证模块；

所述立体相机与所述控制器电连接；

其中，所述存储模块用于存储多个人脸信息以形成人脸样本库；

所述处理模块用于执行上述方法中步骤(3)-步骤(6)的处理步骤，得到人脸的深度信息和特征向量信息；

所述验证模块用于比较根据所述立体相机获取的二维极图像处理得到的实时人脸信息与所述人脸样本库中的人脸信息是否一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在立体相机系统中仅使用一个镜头，与现有技术的使用多个镜头相比，成本较低，使用更便捷，更易于集成到手机、平板等便携设备中，便于日后在增强现实、虚拟现实甚至自动驾驶等领域的应用与普及。