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人脸识别科普 | 近红外人脸识别技术

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2021.05.07
信息摘要:
人脸识别是生物识别领域中最常用的模式之一,其关键在于提取对象面部数据的身份相关基本特征,并消除受非身份因素影响的部分。非同一性因素通常包括:…
人脸识别是生物识别领域中最常用的模式之一,其关键在于提取对象面部数据的身份相关基本特征,并消除受非身份因素影响的部分。非同一性因素通常包括:环境照明,手势,表情,饰物等。其中,照明问题在实际应用中是最重要的,用户通常要求人脸识别系统能够适应不同的照明环境。

一般的人脸识别系统使用常见的可见人脸图像进行识别。这种系统易受环境光的影响。在识别之前,一些预处理算法通常用于处理照明。虽然照明预处理算法可以在一定程度上消除照明的影响,但它也会导致图像丢失一些有用的信息。


近红外人脸识别是解决人脸识别中照明问题的一种解决方案。它提出了一个由两部分组成的解决方案:主动近红外成像设备和脸部识别算法。使用强度高于环境光的有源近红外光源和相应波段的滤光器,可以获得与环境无关的面部图像,并且面部图像将仅随着人与人之间的距离单调变化。

为了减少人脸识别过程中环境光对面部成像的影响,有源光源的强度需要高于环境光,但强光会干扰人眼并降低用户的舒适度。因此,有源光源最好位于不可见的带内,如:红外线,紫外线等。长期暴露在紫外线下会对人体皮肤和眼睛造成永久性伤害。远红外波段的成像将丢失物体表面上的大部分信息,并且通常不用于物体成像。因此,近红外波段是最佳选择,例如:780 nm。

主动近红外人脸成像

有源近红外人脸成像装置可以提供不受环境光影响的高质量人脸图像光源用于人脸识别。包括:图像亮度合适,均匀,对比度合适,且没有过度曝光。

有源近红外人脸成像装置一般包括以下单元:

1.在相应强度高于环境光的有源近红外光源中,有源光源放置在与摄像机相同的位置;

2.能够接收近红外光的相机;

3.放置在相机镜头外部的窄带滤光片允许近红外光通过,同时过滤环境光。

由于有源光源随着距离的增加而衰减,因此人与光源(相机)之间的距离通常为50-100厘米。

当人与光源之间的距离恒定时,近红外人脸图像非常稳定,但图像的整体亮度仍会随着距离的变化而单调变化。因此,需要一种特定的特征提取方法来解决单调变化的问题,例如:直方图均衡,直方图均衡等。局部二值模式(LBP)是更好的解决方案。 LBP仅关注像素之间的大小关系。当图像单调变化时,像素之间的大小关系是恒定的。

在使用上述方法获得不变照明的表达式之后,与照明无关的人脸识别是理所当然的。在一般特征选择和分类器设计之后,可以构造一组具有完全照明的近红外人脸识别系统,将大大提升了人脸识别的精确度。

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