[发明专利]一种主动照明的图像采集与识别装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息采集与识别，特别是涉及一种主动照明的图像采集与识别装置。

背景技术

拒真率和误判率是图像识别系统的关键性能指标，要求有较好的图像提供给系统并提取有用、有效的信息。由于生物识别主动照明光束十分不均匀，大大限制了图像识别性能，且通常使用的850nm二极管灯作为主动光源，有明显的红点或红暴现象，人在识别时有抵触心理。不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的焦点高度不等于理想高度所造成的成像畸变也严重影响识别系统的拒真率和误判率。此外，非接触采集图像的识别系统的采集对象位置是随机变化的，或离摄像头近，或离摄像头时远，而镜头最佳成像面只有一个，远离最佳成像面的成像都达不到最清晰的效果，且离得越远越不清晰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种主动照明的图像采集与识别装置。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种主动照明的图像采集与识别装置，包括照明光源组件和图像采集识别组件，所述图像采集识别组件包括依次设置在一光路的窄带低通滤光片、非球面透镜组镜头组件和图像传感器。

这种主动照明的图像采集与识别装置的特点是：

所述照明光源组件包括依次设置在另一光路的激光器、光斑整形透镜和匀化处理微透镜。

所述激光器是在电源驱动下产生受激发射940nm波长激光光束作为主动照明光源的红外激光器。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述光斑整形透镜是矩形透镜、椭圆微透镜和二元光学光栅元件中的一种，用于将所述激光器的光束整圆和匀化处理为适合所述图像传感器提取的大面积矩形均匀光斑，使照射范围合适，提高照度效果。

所述匀化处理微透镜是全息光栅板、单面或双面毛玻璃、毛有机玻璃，以及低光洁度的透明塑料中的一种，用于扩散激光光束发散角至设定值，增大照明范围，形成面光源，不会因为激光光强度大而照度饱和。

所述窄带低通滤光片是具有光学薄膜的膜系结构的红外940nm窄带低通滤光片，用于过滤包括阳光、日光灯和白炽灯的环境光中940nm之外的全部光线，有效截止其进入图像传感器，以显著增强抗环境光干扰的性能，减弱环境光尤其是不同时段的环境光对图像的不利影响，激光发出的高亮均匀面光源经面部反射，光线经窄带低通滤光片过滤得到较真实的面部灰度图像，且不管什么时段和不同照度的环境光条件下都是基本一致的完美图像。

所述非球面透镜组镜头组件是系统光阑位于第一片透镜和第二片透镜之间且透镜按正-负-负顺序排列的三片式非球面透镜组镜头组件，用于缩短镜头的总长度且保证在所述图像传感器的成像质量，实现无畸变、大景深、高清晰的图像效果。

所述图像传感器是彩色互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，缩略词为CMOS)矩阵光电转换探测器，用于形成大景深、高信噪比、高清晰度、高对比度、无畸变的图像，以有效提高人脸图像的识别准确度和识别速度。

本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述发散角的设定值等于或者略大于视场角，所述激光光束经光斑整形透镜、匀化处理微透镜形成设定发散角的矩形大面积均匀面的主动照明光线，投射在被采集对象的粗糙表面形成向各个方向反射的漫反射现象。

所述窄带低通滤光片是中心波段为940nm、通带通过率为70％、带宽±20nm、通带定位精度±5nm的高截止深度的窄带低通滤光片。

所述窄带低通滤光片的光学薄膜的膜系由长波通滤光片膜和短波通滤光膜组合构成，膜料包括可获得低折射率膜层的SiO₂膜料、可获得高折射率膜层的TiO₂膜料和Si膜料。

所述三片式非球面透镜组的第一片、第二片和第三片透镜的材质分别是APL5014DO、POLYSTYR和ARTON_D4531。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明采用940nm红外激光器，通过光斑整形透镜和匀化微透镜实现矩形大面积高均匀照度面的主动照明，采用940nm窄带低通滤光片截止环境光中940nm之外的强光，显著增强抗环境光干扰的性能，通过非球面光学成像镜片组的一致性好视角实现无畸变、大景深、高清晰的图像效果，最终获得的图像具有大景深、高信噪比、高清晰度、高对比度、无畸变的优点，有效提高人脸图像的识别准确度和识别速度，可广泛应用于考勤、门禁和安全防护监控领域。