CN205921676U - 摄像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种摄像设备。摄像设备包括用于采集对象图像的图像采集装置，还包括：激光模组，激光模组包括光学发射单元，用于向对象发射激光；传感器，传感器连接至所述激光模组，用于感测对象与光学发射单元之间的距离；以及控制电路，控制电路包括第一输入端和第一输出端，第一输入端连接至传感器，第一输出端连接至激光模组，用于根据传感器感测的距离控制激光模组的开关状态；其中，图像采集装置、激光模组和传感器设置在摄像设备的同一侧。本实用新型实施例将传感器和控制电路结合智能控制激光模组的开关状态，能够在图像采集过程中有效地避免激光对被采集的对象的伤害。

Description

摄像设备

技术领域

本实用新型涉及图像获取领域，更具体地，涉及一种摄像设备。

背景技术

目前的3D摄像设备采用双目摄像头采集对象的3D信息，从而得到所拍摄对象的3D图像。对于某些对安全性要求较高的场合，例如银行柜员机自助开户等，需要验证开户对象是否为活体。现有技术中采用双目摄像头和红外激光实现活体验证。红外激光对人眼不可见。当红外激光的功率大于0.4mW不可以直接照射人眼，且激光光源距离人体越近，其单位面积上的功率越大，对人眼和皮肤的伤害越大。在某些采用单目摄像头和红外激光器的摄像设备中，红外激光器所发出的激光也存在前述问题。

因此，有必要提出一种方案以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

考虑到上述问题，本实用新型提供了一种摄像设备。所述摄像设备包括用于采集对象图像的图像采集装置，所述摄像设备还包括：激光模组，所述激光模组包括光学发射单元，用于向所述对象发射激光；传感器，所述传感器连接至所述激光模组，用于感测所述对象与所述光学发射单元之间的距离；以及控制电路，所述控制电路包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端连接至所述传感器，所述第一输出端连接至所述激光模组，用于根据所述传感器感测的所述距离控制所述激光模组的开关状态。其中，所述图像采集装置、所述激光模组和所述传感器设置在所述摄像设备的同一侧。

示例性地，所述控制电路还包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端连接至所述图像采集装置，所述第二输出端连接至所述传感器，用于当所述图像采集装置采集到人脸时，控制所述传感器打开。

示例性地，所述摄像设备还包括处理装置，所述处理装置连接至所述图像采集装置和所述控制电路的第二输入端，用于对所述图像采集装置采集到的对象图像进行人脸检测；以及所述控制电路还用于在所述处理装置检测到所述图像采集装置采集的对象图像中包括人脸时开启所述传感器。

示例性地，所述控制电路进一步用于当所述传感器感测的所述距离小于预定值时，控制所述激光模组关闭。

示例性地，所述预定值为10～20㎝。

示例性地，所述光学发射单元为一字线激光器。

示例性地，所述激光模组还包括光栅，所述光栅位于所述光学发射单元的前方。

示例性地，所述激光模组发射的所述激光在水平方向上的投射角度为35-45度，且在竖直方向上的投射角度为45-55度。

示例性地，所述图像采集装置包括两个摄像头模组，所述激光模组和所述传感器位于所述两个摄像头模组之间。

示例性地，所述激光模组为红外激光模组，用于向所述对象发射红外激光。

示例性地，所述传感器为近距离传感器。

本实用新型提供的摄像设备，将传感器和控制电路结合智能控制激光模组的开关状态，能够在图像采集过程中有效地避免激光对被采集的对象的伤害，例如，当被采集的对象是人时，能够避免激光对人眼和皮肤的伤害，提高用户体验。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本实用新型一个实施例的摄像设备的示意性框图；

图2是图1中示出的摄像设备的主视示意图；

图3是根据本实用新型另一个实施例的摄像设备的示意性框图；以及。

图4是根据本实用新型又一个实施例的摄像设备的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的实施例提供一种摄像设备100。利用该摄像设备100可以在获得与被采集的对象有关的信息，例如，该对象的人脸图像信息、包括该对象的人脸的视频信息等，基于这些信息可以进行多种处理，例如活体检测、人脸识别以及防面具攻击等等，并且能够避免激光对被采集的对象的身体、皮肤等的伤害。如图1所示，该摄像设备100主要可以包括图像采集装置110、激光模组120、传感器140和控制电路150。示例性地，图像采集装置110、激光模组120和传感器140设置在摄像设备100的同一侧，例如，设置在摄像设备100的面对被采集的对象的、且距离被采集的对象最近的一侧。激光模组120和传感器140设置在同一侧，能够准确地检测激光模组120与被采集的对象的距离。

下面将结合图1和图2详细描述该摄像设备100的各个部件及具体工作原理。

如图1和图2所示，摄像设备100的前端设置有图像采集装置110。需要说明的是，本文所涉及的方位术语“前”是相对于被采集的对象而言的。例如，摄像设备100的前端是指靠近被采集的对象的端部。图像采集装置110用于采集被采集的对象(例如人、动物等等)的图像。图像可以包括静态图像(例如单个图像)或者动态图像(例如视频)。对于后者，可将视频中的一帧图像作为图像。

在本实用新型的一个示例性实施例中，图像采集装置110可以包括间隔设置的两个摄像头模组111、112，以获得被采集的对象的3D图像。作为示例，两个摄像头模组111、112采用三角测距法或者利用两个摄像头模组111、112之间的视差可以得到对象各点的深度值等信息，从而可以得到被采集的对象的3D图像。当然，图像采集装置110还可以采用能够获得被采集的对象的3D图像的其他设置方式。

激光模组120可以位于两个摄像头模组111、112之间。激光模组120可以包括光学发射单元121。光学发射单元121可以用于向被采集的对象发射激光。光学发射单元121可以连续地发射激光、或者发射具有一定周期的脉冲激光、或者在需要判断面具攻击时手动地或自动地发射激光。后文将介绍一种优选的激光的自动发射方式。示例性地，光学发射单元121可以为激光器，例如一字线激光器。一字线激光器用于形成一字线的光斑。由光学发射单元121发射的激光在遇到对象之后会发生反射。所反射的激光被图像采集装置110接收。对于不同材质的对象，反射的光不同，根据所接收到的反射光可以获取期望的信息，这将在下文中详细描述。此外，在本实用新型的一个示例性实施例中，激光模组120还可以包括光栅122。光栅122设置在光学发射单元121的前方，用于发散光学发射单元121发射的激光。这样，激光能够以较大的投射角度向被采集的对象传播，从而避免激光器发射的较汇聚的激光束直接照射眼睛，而对被采集的对象造成意外伤害。

示例性地，从光学发射单元121发射的激光经过光栅122之后在水平方向上的投射角度可以为35度-45度，例如40度，在竖直方向上的投射角度可以为45度-55度，例如50度。当激光模组120最终发射出的激光束的投射角度在上述范围内时，可以较好地避免对眼睛产生的损伤，同时还能够确保从对象反射的激光中获取期望的信息。

在本实用新型的一个示例性实施例中，激光模组120可以为红外激光模组，用于向被采集的对象发射红外激光。光学发射单元121可以为红外激光器(例如红外LED)，用于向被采集的对象发射红外激光。红外激光人眼不可见，因此当被采集的对象为人时，即使激光模组120的光学发射单元121向被采集的对象发射了激光，也不会被人察觉到，因而不会干扰人的正常活动。在此情况下，图像采集装置110可以为不包含红外滤光片的普通摄像头。这样，可以利用图像采集装置110接收对象反射的红外激光。

激光的强度较高，对人体会有一定的损害。例如，当激光功率大于0.4mW时，不可以使用激光来直接照射人眼。上文提到的有效手段之一是设置光栅以使发射出去的激光束更加发散，以降低单面面积上的功率。此外，越接近激光光源，单位面积上的功率越大。

如图1-2所示，传感器140连接至激光模组120，用于感测被采集的对象与光学发射单元121之间的距离。传感器140可以设置在图像采集装置110的两个摄像头模组111、112之间。在一个示例中，传感器140可以设置在光学发射单元121的周围，如图2所示，使得传感器140和光学发射单元121到被采集对象的距离相同。这样，传感器140感测到的距离即为对象到光学发射单元121的距离。在另一个示例中，传感器140也可以与光学发射单元121间隔设置，通过测量它们间隔的距离，也可以获取对象到光学发射单元121的距离。

在本实用新型的一个示例性实施例中，传感器140可以为近距离传感器(或者接近传感器，例如APDS-9130)。本领域技术人员可以理解的是，近距离传感器(或者接近传感器)，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象(例如，被采集的对象)进行检测为目的的传感器的总称。能将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。在转换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、检测对象的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。在本实用新型实施例中，近距离传感器或者接近传感器优选以检测对象的接近引起的电气信号的容量变化的方式作为其工作方式。

示例性地，传感器140可以为诸如光电式接近开关的近距离传感器(或者接近传感器)，其可以利用光学发射单元121发射的红外线(例如来自光学发射单元121)碰到被采集的对象被反射回来所经历的时间及红外线的传播速度来计算光学发射单元121与被采集的对象之间距离。

示例性地，传感器140可以为诸如电容式接近开关的近距离传感器(或者接近传感器)，其测量过程中通常可以构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳，这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接，当有物体向其靠近时，会使其电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，产生变化信号(例如，有物体靠近时，产生低电平；没有物体靠近时，为高电平)，该变化信号可以传输至控制电路150，经由控制电路150控制激光模组120的开启或关闭。

本领域技术人员可以理解的是，传感器140不限于前述实施例中提及的电容式接近开关，还可以为光电式接近开关等。其中，光电式接近开关的工作原理例如将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内，当有反光面(被检测物体，例如本实用新型中的被采集的对象)接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。

控制电路150包括第一输入端151和第一输出端152，其中，第一输入端151连接至传感器140，第一输出端152连接至激光模组120的光学发射单元121，并且基于传感器140感测的距离控制激光模组120的光学发射单元121在发射状态和关断状态之间切换。需要说明的是，本文所称的“发射状态”是指光学发射单元121发射的激光能够到达被采集的对象。本文所称的“关断状态”是指光学发射单元121不能够发射激光或者光学发射单元121发射的激光不能够到达被采集的对象。

在本实用新型的一个示例性实施例中，控制电路150可以在传感器140感测到的距离大于或等于相对安全的某一预定值时控制光学发射单元121处于发射状态，并且在传感器140感测到的距离小于上述预定值时控制光学发射单元121处于关断状态，以保护人眼。在本实用新型的一个示例性实施例中，预定值可以为10～20㎝。申请人发现，预定值在该范围内时，既能够保护人眼，又能够使得摄像设备100与对象之间的距离不致于太远而影响图像采集装置110采集对象的图像。本领域技术人员可以理解的是，在一些实施例中，预定值可以是传感器的最小检测距离值或者检测校准值，例如，接近传感器APDS-9130的检测校准值为10cm；在另一些实施例中，预定值可以是根据实际需要预先设定的。

作为一个示例，控制电路150可以为硬件开关电路，该硬件开关电路可以为三极管开关电路，其包括三极管、电阻和电容等元器件，该三极管开关电路以传感器140的输出作为输入，以实现三极管的导通或断开，例如，当传感器140感测到物体靠近激光模组120的距离小于预定值(例如，15cm)时，产生低电平并作为三极管的输入，使三极管断开，从而控制三极管输出端连接的光学发射单元121处于关断状态。

作为另一个示例，控制电路150可以由各种具有数据处理能力和/或指令执行能力的处理器件运行于处理器件中的现有软件来实现，处理器件例如CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、单片机等。除了处理器件，控制电路150还可以包括连接至处理器件的电容、电阻等元器件，即控制电路150可以由处理器件、与处理器件连接的电容、电阻等组成的硬件电路以及在该处理器件中运行的现有软件实现。

为了节约能耗，降低设备运作成本，本实用新型的示例性实施例可以控制传感器140在需要时才打开，在不需要时处于关闭状态。示例性地，如图3所示，控制电路150还可以包括第二输入端153和第二输出端154，第二输入端153连接至图像采集装置110，第二输出端154连接至传感器140，用于当图像采集装置110采集到人脸对象时，控制传感器140打开。图3中与图1-2相同或相似的部件采用相同的标记，并且为了简洁，本文不再对这些相同或相似的部件进行描述。

进一步地，如图4所示，摄像设备100还可以包括处理装置130，该处理装置130连接至所述图像采集装置110，用于对图像采集装置110采集到的对象图像进行人脸检测。处理装置130进一步连接至控制电路150的第二输入端153，控制电路150可以基于处理装置130的信息来控制传感器140的启动。图4中与图1-3相同或相似的部件采用相同的标记，并且本文不再对它们进行描述。例如，在本实用新型的一个示例性实施例中，控制电路150可以在处理装置130确定图像采集装置110采集到的对象图像包括被采集对象的人脸图像时才开启传感器140感测光学发射单元121与被采集的对象之间的距离。这样，传感器140可以仅在有必要的情况下才被开启，可以降低能耗。在此情况下，处理装置130可以具有人脸识别能力。

处理装置130与图像采集装置110可以分体设置，也可以一体设置。处理装置130连接至图像采集装置110，并且能够基于图像采集装置110采集的对象图像和被采集的对象反射的激光判断被采集的对象是否为面具攻击。

在本实用新型的一个示例性实施例中，处理装置130可以由各种具有数据处理能力和/或指令执行能力的处理器件(例如CPU、GPU、单片机等)以及运行于处理器件中的现有软件来实现。

处理装置130可以接收图像采集装置110采集的对象图像，并且基于图像采集装置110采集的对象图像进行识别、验证等处理。例如，当图像采集装置110包括摄像头模组111和摄像头模组112时，处理装置130可以通过采用三角测距法或者利用两个摄像头模组111、112之间的视差，获取像素图像中的每个像素点到图像采集装置110的距离，即被采集的对象各点的深度值等信息，并且基于深度值信息可以判断被采集的对象是否为3D对象。例如，如果被采集的对象是人脸的照片等的2D对象，则处理装置130可以识别出被采集的对象不是3D对象，即不是真实的人脸。

处理装置130还可以基于三角测距法或利用两个摄像头模组111、112之间的视差判定被采集的对象为3D对象时，可以基于所接收到的反射光进一步判断被采集的对象是否为真实的人脸而非面具攻击。

具体地，在本实用新型的一个示例性实施例中，由于经过不同的材质结构的被采集的对象反射的反射光不同，因此，处理装置130可以通过算法测量被采集的对象的表皮的材质结构。如果处理装置130接收到的反射光的图案是完全均匀，没有纹理信息，或者反射光的图案的纹理信息不符合人体皮肤纹理分布，则判定被采集的对象为面具攻击，而不是真实的人脸表皮。相反，如果接收到的反射光的图案符合人体皮肤纹理的分布，则判定被采集的对象是真实的人脸表皮，而非面具攻击。

在一些示例中，控制电路150可以与处理装置130集成，也可以与处理装置130分开设置。

下面以控制电路150与处理装置130集成在同一个例如FPGA处理器件为例对本实用新型实施例进一步描述。在该实施例中，假设传感器采用型号为APDS-9130的近距离传感器(或者接近传感器)，近距离传感器APDS-9130可以校准到10cm检测。结合前面描述的实施例，本领域技术人员可以理解，FPGA作为处理装置130，其的第二输入端与图像采集装置110连接，对图像采集装置110采集的图像进行检测分析，当检测到图像采集装置110采集的图像中包括人脸时，可以通过I2C(Inter－Integrated Circuit)总线经由第二输出端与近距离传感器APDS-9130通信，将其检测结果转换为电信号发送给近距离传感器APDS-9130，从而打开近距离传感器APDS-9130，以使近距离传感器APDS-9130开始感测被采集的对象与激光模组120的距离。FPGA作为控制电路150，近距离传感器APDS-9130可以连接到FPGA的第一输入端，且APDS-9130与FPGA之间可以通过I2C(Inter－Integrated Circuit)总线通信，以传输信号或数据，FPGA的第一输出端连接激光模组120，示例性地，APDS-9130感测到被采集的对象与激光模组120的距离小于预定值(例如，10cm)时，APDS-9130产生中断信号(例如，低电平信号)并通过I2C(Inter－Integrated Circuit)总线经过FPGA的第一输入端发送给FPGA，FPGA接到中断信号关断激光模组120。

本领域技术人员可以理解的是，第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端均为诸如FPGA等处理器件、控制电路等的通用输入/输出接口，根据传输数据的不同命名为不同的接口，而在实际应用中，不同命名的输入接口或者输出接口可能为同一个接口也可能为不同的接口，本实用新型不对此进行限定，只要能够是能够正常、有效地传输各个信号或数据即可。

需要说明的是，上述对采集对象的判断以及对面具攻击的判断可以采用现有的方法或者未来可能出现的方法。上述举例仅为示例性的，因此本文不再对它们进一步详细地描述。

本实用新型提供的摄像设备，将传感器和控制电路结合智能控制激光模组的开关状态，能够在图像采集过程中有效地避免激光对被采集的对象的伤害，例如，当被采集的对象是人时，能够避免激光对人眼和皮肤的伤害，提高用户体验。

此外，本实用新型提供的摄像设备，当摄像设备包括两个摄像头模组(即双目摄像头)时，其能够有效地判断被采集的对象是否为面具攻击，因此，可以有效地避免(特别是对安全要求极高的场合，例如银行柜员机自助开户)利用3D面具来代替的情况。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或至少两个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或装置进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在至少两个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种摄像设备，所述摄像设备包括用于采集对象图像的图像采集装置，其特征在于，所述摄像设备还包括：

激光模组，所述激光模组包括光学发射单元，用于向所述对象发射激光；

传感器，所述传感器连接至所述激光模组，用于感测所述对象与所述光学发射单元之间的距离；以及

控制电路，所述控制电路包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端连接至所述传感器，所述第一输出端连接至所述激光模组，用于根据所述传感器感测的所述距离控制所述激光模组的开关状态；

其中，所述图像采集装置、所述激光模组和所述传感器设置在所述摄像设备的同一侧。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制电路还包括第二输入端和第二输出端，

所述第二输入端连接至所述图像采集装置，所述第二输出端连接至所述传感器，用于当所述图像采集装置采集到人脸时，控制所述传感器打开。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其特征在于，所述摄像设备还包括处理装置，所述处理装置连接至所述图像采集装置和所述控制电路的第二输入端，用于对所述图像采集装置采集到的对象图像进行人脸检测；以及

所述控制电路还用于在所述处理装置检测到所述图像采集装置采集的对象图像中包括人脸时开启所述传感器。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制电路进一步用于当所述传感器感测的所述距离小于预定值时，控制所述激光模组关闭。

5.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，所述预定值为10～20㎝。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述光学发射单元为一字线激光器。

7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述激光模组还包括光栅，所述光栅位于所述光学发射单元的前方。

8.根据权利要求7所述的摄像设备，其特征在于，所述激光模组发射的所述激光在水平方向上的投射角度为35-45度，且在竖直方向上的投射角度为45-55度。

9.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述图像采集装置包括两个摄像头模组，所述激光模组和所述传感器位于所述两个摄像头模组之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像设备，其特征在于，所述激光模组为红外激光模组，用于向所述对象发射红外激光。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像设备，其特征在于，所述传感器为近距离传感器。