[发明专利]一种基于结构光的三维驾驶员识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于结构光的三维驾驶员识别系统，包括面部特征信息采集模组和驾驶员识别硬件装置，其特征在于，所述信息采集模组包括结构光红外线发射器（1）、红外线接收镜头（3）和RGB摄像头（4），所述驾驶员识别硬件装置包括三维图像处理器（5）、RGB图像处理器（6）、第一数据存储器（7）、中央处理器（8）、CAN通信（9）、Ethernet通信（10）和第二数据存储器（11），所述结构光红外线发射器（1）发射的是一组红外激光点阵，在发射器内部，由半导体激光器产生单束红外激光，利用分光透镜和散射透镜将单束激光转换成激光点阵散斑并投射到驾驶员面部（2）；所述红外线接收镜头（3）用于捕获从驾驶员面部（2）反射的红外点阵图像， RGB图像处理器（6）结合红外点阵深度图像和可见光图像来提取驾驶员脸部特征；所述三维图像处理器（5）是驾驶员三维图像数字模型重建的处理中心，三维图像处理器（5）控制结构光红外线发射器（1）的点阵图A，并保存到第一数据存储器（7）中，然后对红外线接收镜头（3）捕获的带有驾驶员面部（2）深度信息的点阵进行解析，获得点阵图B，通过对比A与B两个点阵图建立驾驶员脸部三维模型；所述RGB图像处理器（6）将RGB摄像头（4）获取的二维彩色图像数字化，并发送给三维图像处理器（5）和中央处理器（8），所述中央处理器（8）是驾驶员识别系统的控制中心，中央处理器（8）用于运行人脸识别算法，判断图像传感器获取的驾驶员身份是否合法。

2.根据权利要求1所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统，其特征在于，所述RGB摄像头（4）是常规的红、绿、蓝三原色摄像头，用于获取人脸的二维平面彩色图像。

3.根据权利要求1所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统，其特征在于，所述中央处理器（8）还需要运行嵌入式操作系统，底层硬件驱动、诊断和通信的基础程序。

4.根据权利要求1所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统，其特征在于，所述CAN通信（9）包括CAN控制器和CAN收发器两部分，实现整车CAN网络与驾驶员识别系统的通信，驾驶员身份识别一旦判定为合法，系统将发送指令给CAN网上的车身控制模块，允许驾驶员接管车辆。

5.根据权利要求1所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统，其特征在于，所述Ethernet通信（10）包括Ethernet控制器和Ethernet收发器，实现与车载通信模块T-BOX通信，以获得后台云端的驾驶员信息。

6.根据权利要求1所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统，其特征在于，所述第二数据存储器（11）内部设置隔离区，隔离区存储合法注册的驾驶员信息，所述信息是车主或驾驶员事先注册时保存在隔离区的信息。

7.一种如权利要求1-6任一所述的基于结构光的三维驾驶员识别系统的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）驾驶员一旦触发驾驶员识别系统，系统首先控制结构光红外线发射器（1）发射红外点阵图，然后对传感器获取的红外点阵图与RGB图像进行软件滤波与校正，包括线性校正、噪点去除、曝光校正、坏点修补、白平衡校正和颜色插值的处理步骤；

2）RGB图像处理器（6）将RGB摄像头（4）获取的二维彩色图像数字化，并发送给三维图像处理器（5）和中央处理器（8），RGB二维图像是三维模型建立的辅助信息源，主要用途是提升三维人脸模型的质量，在强光环境下，RGB二维图像的辅助参考权重将显著增加；

3）经过滤波与校正的图像信号，即可用来重建三维模型，红外点阵包含驾驶员深度信息，采用三角深度测量算法重建人脸模型；

4）三维模型一旦重建，系统进一步对比传感信息与合法存储信息的匹配程度以识别驾驶员信息；驾驶员识别系统具备两种识别模式，一种是本地识别模式，另一种是云端识别模式；

5）首先调用本地第二数据存储器（11）内部的驾驶员信息，将图像传感器获取的驾驶员身份信息与之对比，如果匹配成功，则通过CAN网络发出认证通过的指令；如果匹配不成功，则请求云端信息；

6）云端识别模式是将图像传感器获取的驾驶员身份信息与云端传输的驾驶员身份信息对比，如果匹配成功，则通过CAN网络发出认证通过的指令；如果匹配不成功，测试系统识别认证失败，云端信息是车载通信模块通过Ethernet发送到该驾驶员识别系统中。