窄帶濾光片在人臉識別中的應(yīng)用

1、窄帶濾光片在人臉識別中的應(yīng)用窄帶濾光片在人臉識別中的應(yīng)用上海兆九光電技術(shù)有限公司湯兆勝博士人臉識別技術(shù)是對人的臉部特征信息進(jìn)行識別，它是一種生物識別技術(shù)。用圖像采集裝置采集含有人臉的圖像或視頻流，并根據(jù)圖像自動檢測和跟蹤人臉，并對人臉進(jìn)行特征定位、提取，通過比對辨識達(dá)到識別不同人身份的目的。人臉識別的運(yùn)算是非常巨大的，而初始圖像質(zhì)量的好壞以及算法優(yōu)劣對識別效率有決定性的影響。這里，我們主要針對人臉識別系統(tǒng)中的圖像采集裝置所用到的窄帶濾光

2、片進(jìn)行分析，目的是幫助使用者更好地了解窄帶濾光片的作用和使用方法，以便正確選擇窄帶濾光片的技術(shù)指標(biāo)。由于人臉識別的計(jì)算量很大，目前都是基于黑白灰度圖像進(jìn)行識別的。其圖像采集的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1人臉識別圖像采集示意圖1.光源特點(diǎn)人臉識別的圖像采集裝置中，光源一般采用高功率的紅外二極管，波長以850nm和940nm居多。為提高識別效率以及提高光的利用率，從光源選擇開始就要考慮到整體設(shè)計(jì)。雖然市面上購買的LED標(biāo)稱值都是850nm或9

3、40nm，但在測量具體的LED產(chǎn)品中心波長時(shí)發(fā)現(xiàn)還是有不少偏差的。以850nm的LED為例，其實(shí)際中心波長有835nm的，也有865nm的。由于人臉識別系統(tǒng)中采用的光源為多顆大功率LED陣列，如果各個(gè)LED的中心波長不一致，所有LED的光譜在疊窄帶濾光片的帶寬不是越窄越好，也不是越寬越好，要根據(jù)所處的環(huán)境及采用的光源共同決定。850nm的紅外LED其帶寬在50nm左右，選擇窄帶濾光片時(shí)要考慮到光能量的利用率，所以不能把窄帶濾光片的帶寬定

4、得太窄，對于LED光源，15nm以下的帶寬就不大合適。一方面因?yàn)樘膸拰ED很大一部分較強(qiáng)的信號光拒之門外，另一方面因?yàn)樘膸捠篂V光片的有效使用角度變得很小，有可能導(dǎo)致所拍的圖像中間亮邊緣暗的現(xiàn)象。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將LED的發(fā)光強(qiáng)度可利用的門檻設(shè)在70%左右時(shí)，所拍攝的圖像仍具有相當(dāng)好的對比度，因此，窄帶濾光片的帶寬可以選在30nm左右，見圖3中的陰影部分。對抗干擾要求稍高的，可選擇20nm帶寬的。從目前用戶的反饋來看，兆九

5、光電生產(chǎn)的兩種主打850nm窄帶濾光片，一種是30nm帶寬的，另一種是20nm帶寬的，后者選用的人比較多。圖3850nmLED的光譜分布5.窄帶濾光片中心波長的確定從理論上說，窄帶濾光片與選用的LED中心波長重合是最好的。但是，我們在前面提到過兩個(gè)因素，一個(gè)是入射角度效應(yīng)，另一個(gè)是LED本身的發(fā)熱問題，這兩個(gè)因素對窄帶濾光片的中心波長選擇會產(chǎn)生細(xì)微調(diào)整。首先來看角度效應(yīng)，在實(shí)際攝像過程中，從人臉上反射過來的光到達(dá)濾光片總有一定的角度范圍

6、，比如在10以內(nèi)，這樣入射到濾光片的光線不但有0的，也有0~10之間的，當(dāng)窄帶濾光片在遇到帶角度的光線入射時(shí)，窄帶濾光片的中心波長將向短波方向移動，例如對0入射時(shí)中心波長為850nm的窄帶濾光片，當(dāng)入射角是10時(shí)，中心波長就移到了847nm。再來看熱效應(yīng)，當(dāng)LED的溫度升高10℃時(shí)，LED的中心波長將向長波方向移動1nm。這兩個(gè)影響因素促使我們在確定窄帶濾光片的中心波長時(shí)，應(yīng)該考慮到使用過程中的變動因素。所以，事先應(yīng)將窄帶濾光片的中心波

7、長定在比LED的中心波長大5nm左右。這樣，兼顧了0到10左右時(shí)的入射情況，同時(shí)，也考慮了溫升導(dǎo)致LED中心波長上移的情況。6.截止范圍的確定窄帶濾光片的截止范圍主要是根據(jù)接收器本身的響應(yīng)范圍和接收器所處環(huán)境中的干擾源波長范圍決定的。接收器CCD的響應(yīng)范圍為400~1100nm。在人臉識別場合，干擾源主要是漫反射或散射的太陽光和周邊的人造光源，跨越的波長范圍很廣，從紫外一直延伸到近紅外。綜合這兩者原因，人臉識別用的窄帶濾光片的截止范圍可