這里，我們主要針對(duì)人臉識(shí)別系統(tǒng)中的圖像采集裝置所用到的窄帶濾光片進(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(shí)別的計(jì)算量很大，目前都是基于黑白灰度圖像進(jìn)行識(shí)別的。其圖像采集的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
光學(xué)特點(diǎn)
人臉識(shí)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(zhǎng)以850nm和940nm居多。
為提高識(shí)別效率以及提高光的利用率，從光源選擇開(kāi)始就要考慮到整體設(shè)計(jì)。雖然市面上購(gòu)買(mǎi)的
LED標(biāo)稱值都是850nm或940nm，但在測(cè)量具體的LED產(chǎn)品中心波長(zhǎng)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(zhǎng)有835nm的，也有865nm的。由于人臉識(shí)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(zhǎng)不一致，所有LED的光譜在疊加之后，
綜合的光譜帶寬會(huì)展寬。單個(gè)850nm的LED帶寬在50nm左右，如果由于中心波長(zhǎng)不一致，
多個(gè)LED疊加后的光譜帶寬將會(huì)變成很寬。這對(duì)后續(xù)的窄帶濾光片帶寬的選擇、能量利用率以
及信噪比的提高都是十分不利的。所以要求在選擇LED光源時(shí)，中心波長(zhǎng)要一致。另外，LED
光源隨著工作溫度的升高，其中心波長(zhǎng)是向長(zhǎng)波漂移的，每升高10℃，LED的中心波長(zhǎng)向長(zhǎng)波
漂移1nm左右。而且隨著工作溫度的升高，LED的發(fā)光效率快速下降，當(dāng)升高到85℃左右時(shí)，
LED的輸出效率降到50%左右。因此要求LED光源的散熱效果良好。還有，在選擇LED發(fā)光管
的發(fā)散角時(shí)，以較小的發(fā)散角為好，這樣可以提高光源的能量利用率。
接收器 有什么特點(diǎn)？
?窄帶率選擇要注意什么？
窄帶濾光片主要是用來(lái)隔離干擾光，透過(guò)信號(hào)光，充分突顯有用信息，減小干擾信息，為后續(xù)的
圖像處理和識(shí)別奠定基礎(chǔ)。在目前，人臉識(shí)別主要應(yīng)用在各種場(chǎng)合的考勤和門(mén)禁系統(tǒng)。有的是安
裝在室內(nèi)光線較暗的地方，有的是安裝在較為明亮的地方。不同場(chǎng)合下，干擾光的強(qiáng)度是不同的，
因此對(duì)窄帶濾光片的要求也不同。
?
?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得太窄，對(duì)于LED光源，15nm以下的帶寬就不大合適。一方面因?yàn)樘?/p>
的帶寬將LED很大一部分較強(qiáng)的信號(hào)光拒之門(mén)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(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將LED的發(fā)光
強(qiáng)度可利用的門(mén)檻設(shè)在70%左右時(shí)，所拍攝的圖像仍具有相當(dāng)好的對(duì)比度，因此，窄帶濾光片的
帶寬可以選在30nm左右，見(jiàn)圖3中的陰影部分。對(duì)抗干擾要求稍高的，可選擇20nm帶寬的。從目
前用戶的反饋來(lái)看，激埃特光電生產(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。
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(zhǎng)范圍決定的。
接收器CCD的響應(yīng)范圍為400~1100nm。在人臉識(shí)別場(chǎng)合，干擾源主要是漫反射或散射的太陽(yáng)光和周邊
的人造光源，跨越的波長(zhǎng)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(shí)別用的窄帶
濾光片的截止范圍可以確定為400~1100nm。
?
一般大家都會(huì)認(rèn)為窄帶濾光片的峰值透過(guò)率越高越好，大多數(shù)情況下這是正確的，但是在人臉識(shí)別應(yīng)用中，
情況并非總是如此。當(dāng)人臉識(shí)別裝置處在太陽(yáng)光直射的環(huán)境下時(shí)，干擾光的強(qiáng)度非常大，與信號(hào)光相同波長(zhǎng)
的干擾光也很強(qiáng)，這個(gè)干擾光是無(wú)法通過(guò)窄帶濾光片去除的。這時(shí)要提高抗干擾能力需要進(jìn)一步增加LED光
的入射強(qiáng)度，使信號(hào)光的強(qiáng)度比干擾光的強(qiáng)度大數(shù)倍以上。增加LED光源的強(qiáng)度從實(shí)現(xiàn)方法上比較簡(jiǎn)單，
只要增加LED的個(gè)數(shù)就行，但是當(dāng)LED光的能量強(qiáng)到一定值時(shí)，再加上來(lái)自與LED同波長(zhǎng)的干擾光的能量，
CCD接收器的響應(yīng)很容易就飽和了，使圖像失真嚴(yán)重，即使通過(guò)軟件的辦法降低曝光量，也未必能解決這
個(gè)問(wèn)題。這時(shí)，就需要窄帶濾光片在濾除截止區(qū)域的干擾光的同時(shí)，對(duì)信號(hào)光波段要起到一定的衰減作用，
根據(jù)實(shí)際情況會(huì)要求窄帶濾光片的峰值透過(guò)率為40%，或者60%，或者其他數(shù)值。
考慮到成本因素，目前人臉識(shí)別系統(tǒng)中用的CCD接收器以及對(duì)應(yīng)的透鏡組基本上是現(xiàn)成的，屬通用型的，
被廣泛用在網(wǎng)絡(luò)攝像頭或手機(jī)攝像頭上。而這種通用型的攝像頭的調(diào)焦范圍都比較小，如果在CCD前方
放置一片濾光片，就會(huì)引入多余的光程差，使成像模糊，當(dāng)這個(gè)光程差比較小時(shí)，通過(guò)微調(diào)焦距還能使圖
像清晰，但當(dāng)濾光片的厚度較大時(shí)，引入的光程差也較大，通過(guò)微調(diào)焦距有可能調(diào)不過(guò)來(lái)，導(dǎo)致圖像模糊。
因此，很多人都將濾光片放置在CCD攝像頭的鏡頭前方，而不是放在CCD傳感器的前方，因?yàn)檫@樣放置相
當(dāng)于濾光片沒(méi)有干預(yù)成像光路。但是，放在鏡頭前方的濾光片尺寸大，安裝不方便，又不美觀，所以許多
人都希望能把濾光片的面積變小，又能放置在CCD傳感器前方，內(nèi)置在攝像頭內(nèi)，既節(jié)約了濾光片的成本，
又不影響外觀。要想把濾光片置于攝像頭之內(nèi)，要求濾光片的厚度很薄，經(jīng)過(guò)實(shí)踐用0.55mm或0.7mm厚
的濾光片是合適的。
激埃特光電為了實(shí)現(xiàn)超薄設(shè)計(jì)，利用全介質(zhì)硬膜鍍膜技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了在0.2mm以上的玻璃基片上鍍制窄帶
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