CN113327364B - 一种基于人脸识别的排队管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于人脸识别的排队管理装置及方法，涉及人脸识别技术领域，为现存不良的排队秩序公开一种解决方法与配套装置，该装置包括底座模块、伸缩模块、显示模块及人脸识别模块。所述底座模块分别与伸缩模块和显示模块连接，所述伸缩模块与人脸识别模块连接。本发明能够适用于无人监督的排队窗口，引导排队者自觉有序排队，避免“劣币驱逐良币”的现象，并结合理论与装置给出了具体的排队编号原理。

Description

一种基于人脸识别的排队管理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种排队管理装置及方法，尤其涉及一种基于人脸识别的排队管理装置及方法，属于人脸识别技术领域。

背景技术

新兴的人工智能技术相比工业时代进一步削减重复性和单一功能劳动力的需求，同时加速了人类世界走向虚拟化的进程。人脸识别技术，是一项涉及多交叉学科的生物特征识别技术，该技术通过处理从人脸图像中提取到的特征信息，从而实现对样本人脸的匹配与分类。现有将人脸识别技术应用于排队秩序的管理还很少，大部分都是用隔离绳、隔离通道、排队警示线及单人转盘等纯物理方法，因此无法充分解决未来将会出现越来越多的无人监管窗口的排队秩序问题，例如人们排队领取社区团购的物品，菜品自选的无人售卖餐厅等。这些都需要人们在道德方面拥有较高的排队素养，同时也应该使用基本的排队装置来保证高素质排队者的权益，避免出现“劣币驱逐良币”的现象，维护好排队方面的社会秩序。

专利CN108877024B公开了一种共用文明排队系统及其排队方法，通过设置若干隔离结构，并在排队通道的两端分别设有输入装置与输出检测器，隔离结构还包含一系列装置来防止排队异常状况以引导行人文明有序排队，但该排队系统占地面积稍大，还有可能会破坏现场环境。

专利CN111127847A通过光网发射模块与光网区域编号模块给出了一种防插队系统及方法。该发明虽然占地面积小，不会破坏现场环境，但据其权利要求2所述内容，当光线有损，则判断为违规对象穿越走廊。根据这一规则，第一，无法适用于当已排队对象离开，光线有损时，潜在违规人员趁机插队，当越来越多的人清楚规则后，此排队管理方法及方法效果将会大打折扣；第二，未给出具体编号原理，只凭光线有损就给出插队这一项结果，未从本质上来解释插队；第三，由于摄像头的自身光学参数限制，当后方超出人脸置信范围时，管控效果也会减弱。

专利CN111833509A公开了一种智能排队管理方法，通过采集用户的通信信息和生物特征信息，根据所述业务类别加入预设范围内的排队列表并依次编号。该专利根据排队编号与当前业务办理编号的差值来设置阈值以高效管理排队，虽不会破坏现场环境，采集信息后的排队理论也较完备，但无法保证人流量大时，采集生物特征时有人插队，同时这种分区排队装置的适用场景也有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人脸识别的排队管理方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的诸多技术方案所达到的技术效果如下。

本发明的目的是这样实现的：

本发明所提供的一种基于人脸识别的排队管理方法及装置，包括：底座模块、显示模块、伸缩模块及摄像头模块。所述底座模块由两根圆柱、三脚架及滑轮组成，第一根圆柱的底部连接三脚架，上半部分与显示模块连接，顶端与伸缩模块连接，第二根圆柱底部与滑轮连接，顶部也与伸缩模块连接，伸缩模块由可伸缩的三根圆柱组成，第一根圆柱外表面附有滑轨，通过滑轨与人脸识别模块连接，人脸识别模块包括摄像头、激光测距装置、照明单元、通讯单元、角度传感器、喇叭、存储单元及处理单元。

所述底座模块，优选的，除了用于支撑显示模块、伸缩模块及移动人脸识别模块，还包括底座模块提供用电接口，方便从内部线路为其他模块供电，减少杂乱的外部线路；

所述显示模块，优选的，除了用于接受人脸识别模块处理的信息来展示队列实时状况，并生成当前队列表单，还包括当有人插队时，突出放大此人在屏幕中的图像，屏幕上未利用的部分还可用来播放商业活动文案；

所述伸缩模块，优选的，用于当队列长度大于人脸识别模块的置信范围时，根据队列长度需要来移动人脸识别模块以扩大置信范围；

所述人脸识别模块，优选的，用于识别人脸，来给出相应编号，摄像头获取队列图像并将其存储在存储单元中，处理单元调用存储单元中的数据进行识别，结合激光测距的水平距离给每个人脸依次编号，方便队列的排序，将处理后的信息返回给存储单元，再由通讯单元发送给显示模块，当违规绊线时，喇叭会发出相应警告。

在上述模块中，优选的，底座模块中的三脚架包含高度调节旋钮，带滑轮的圆柱不仅用于支撑伸缩模块，而且可同伸缩模块一起移动人脸识别模块。

在上述模块中，优选的，显示模块还包含高度调节旋钮及通讯单元，不仅可以从人脸识别模块接受队列信息用来实时显示，还接受远程端口发送的信息。

在上述模块中，优选的，伸缩模块内部的三根圆柱采用电致伸缩，带动底座模块中的滑轮一起运动。

在上述模块中，优选的，伸缩模块的第一根圆柱直径与底座模块中的两个圆柱相同，这样可以方便不同的组件相互套用。

在上述模块中，优选的，伸缩模块与底座中的第一根圆柱采用高度调节装置连接，所以伸缩模块可绕第一根圆柱旋转，因此在移动人脸识别模块时遇到不平整的路面，滑轮可以平稳通过。

在上述模块中，优选的，人脸识别模块的前端配有照明单元与激光测距装置，外层由一片防水材料包裹而成，这样保证了在夜间和雨天装置也能照常工作。

在上述模块中，优选的，人脸识别模块的预处理步骤根据排队区域生成绊线检测区域，并采用双向绊线检测来应对离队与插队情况。

在上述模块中，优选的，人脸识别模块的摄像头具有变焦功能，当人脸识别算法对某位排队者的置信值不足时，处理单元通过摄像头变焦处理获得更多的人脸细节。

所述的一种基于人脸识别的排队管理方法，包括以下步骤：

步骤一：根据排队区域生成绊线检测区，将该区域分成若干小块(要求该小块比人脸识别框更小)，利用角度传感器将激光的发射角度与小块中心坐标建立一一对应关系。

步骤二：当第一个人绊线后排队，处理单元根据摄像头的获取的数据开始人脸识别并生成人脸检测框，将人脸检测框的中心坐标所在的小块返回给激光测距装置；

步骤三：处理单元动态调整激光发射角度测量到人脸检测框中心坐标所在的小块的距离，再根据角度换算出水平距离，最后按由近及远给出每个排队者的编号(此编号的刷新时间依据人脸识别装置的实时处理速度而定)；

步骤四：当有人触发绊线检测且方向向内(进入排队区)，此人稳定后排队的编号必须大于上一次刷新编号后的最大值，若小于则应该定义为插队，处理单元调用喇叭进行相应警告，并取消其插队后所能获得的服务与资格。当有人触发绊线检测且方向向外(离开排队区)，则应定义为离队，处理单元调用喇叭播报相应编号离开。

步骤五：当队列长度超过定义的人脸识别有效范围时，处理单元调用伸缩模块来移动人脸识别模块，将其识别的有效范围覆盖整个队列。

步骤六：当绊线检测区内没有出现排队者时，关闭除绊线程序外的一切动作，处理单元调用所有装置回归初始状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该发明采用全自动化装置来管理排队，不仅减少了人力的管理成本，通过人脸识别模块对违规插队者的警告与记录，还帮助市民养成良好的排队习惯。

(2)该发明的伸缩模块可以延长人脸识别模块的置信范围，因此面对较长队列会比其他相似发明更具有优势。

(3)该发明相比设置隔离通道、单人转盘及警示线，不需要破坏现场环境，还可以给队列中的每个人编号，来提供良好的队列管理功能。

(4)该发明各个模块相互独立，而且具有很好的扩展性，这会为该装置带来巨大的边际收益，从而适应更多的排队场景，例如，当队列长度较短，可以只使用伸缩模块与人脸识别模块。

附图说明

图1为实施例中的人脸识别排队管理装置图；

图2为实施例中的人脸识别排队编号原理图；

图3为实施例中的人脸识别简要装置图；

图4为实施例中的模块装置编号图；

图5为实施例中的人脸识别模块处理框架图；

图6为实施例中的人脸识别自动化排队管理方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

请参阅图1-6所示，本申请实施例提供了一种基于人脸识别的排队管理方法和装置，包括底座模块(10)、显示模块(20)、伸缩模块(30)及人脸识别模块(40)。所述底座模块由两根圆柱(103)、三脚架(101)及滑轮(107)组成，第一根圆柱(103)的底部连接三脚架(101)，上半部分与显示模块连接(20)，顶端与伸缩模块(30)连接，第二根圆柱底部(106)与滑轮(107)连接，顶部也与伸缩模块(20)连接，伸缩模块(20)由可伸缩的三根圆柱(301)组成，第一根圆柱(301)外表面附有滑轨(304)，通过滑轨(304)与人脸识别模块(40) 连接，人脸识别模块包括摄像头(401)、激光测距装置(402)、照明单元(403)、通讯单元 (404)、角度传感器(405)、喇叭(406)、存储单元(407)及处理单元(408)。

作为可选的实施方式，底座模块(10)除了用于支撑显示模块(20)、伸缩模块(30)及移动人脸识别模块(40)，还包括底座模块(10)提供用电接口，方便从内部线路为其他模块供电，减少杂乱的外部线路；

作为可选的实施方式，显示模块(20)除了用于接受人脸识别模块(40)处理的信息来展示队列实时状况，并生成当前队列表单，还包括当有人插队时，突出放大此人在显示器(201) 中的图像，显示器(201)上未利用的部分还可用来播放商业活动文案；

作为可选的实施方式，伸缩模块(30)用于当队列长度大于人脸识别模块(40)的置信范围时，根据队列长度需要来移动人脸识别模块(40)以扩大置信范围；

作为可选的实施方式，人脸识别模块(40)，用于识别人脸，来给出相应编号，摄像头(401) 获取队列图像并将其存储在存储单元(407)中，处理单元(408)调用存储单元(407)中的数据进行识别，结合激光测距的水平距离给每个人脸依次编号，方便队列的排序，将处理后的信息返回给存储单元(407)，再由通讯单元(404)发送给显示模块(20)，当违规绊线时，喇叭(406)会发出相应警告。

作为可选的实施方式，底座模块(10)中的圆柱(103)底部连接可以随意调节每个脚高度的三脚架(101)，带滑轮(107)的圆柱(106)可以起支撑伸缩模块(30)以及移动人脸识别模块(40)的作用。

作为可选的实施方式，显示模块(20)利用高度调节旋钮(203)来符合排队者的视角，实时显示队列状况以及需要的商业活动，利用通讯单元(202)还能实时向排队者传达来自远程的信息。

作为可选的实施方式，伸缩模块(30)内部可以采用电致伸缩的三根圆柱(301)来移动人脸识别模块(40)。

作为可选的实施方式，伸缩模块(30)的第一根圆柱(301)直径与底座模块(10)中的两个圆柱(103)相同，这样可以方便不同的组件相互套用。

作为可选的实施方式，底座模块(10)与伸缩模块(30)中的第三根圆柱(303)通过高度调节装置(104)连接，所以伸缩模块(30)可绕第一根圆柱(103)旋转。因此在移动人脸识别模块(40)时遇到不平整的路面，滑轮(107)可以平稳通过。

作为可选的实施方式，人脸识别模块(40)的前端配有照明单元(403)与激光测距装置 (402)，外层由一片防水材料包裹而成，这样保证了在夜间和雨天装置也能照常工作。

作为可选的实施方式，人脸识别模块(40)的预处理步骤根据排队区域生成绊线检测区域，并采用双向绊线检测来应对离队与插队情况。

作为可选的实施方式，人脸识别模块(40)的摄像头(401)具有变焦功能，当人脸识别算法对某位排队者的置信值不足时，处理单元(408)通过摄像头(401)变焦处理获得更多的人脸细节，来增加该排队者的人脸识别置信值。

当队列长度较短且没有特殊需求，如银行业务场景，那么只保留伸缩模块(30)与人脸识别模块(40)；当队列长度较长时且没有特殊需求，周围有类似墙壁建筑，那么将伸缩模块 (30)固定在墙壁上再与人脸识别模块(40)连接；当队列长度较长时，且有特殊需求，周围较空旷，那么使用整套装置，部分特殊需求可通过显示模块(20)与人脸识别模块(40)结合来满足，下面将结合第三种情况来详细阐述实施例的具体流程：

1、根据窗口的位置来确定实际的排队区域，再预先设置好人脸识别模块(40)的绊线检测区域。将绊线检测区域划分成一系列致密的正方形网格块，该网格面积的大小应当小于置信范围内人脸识别框的最小面积，利用角度传感器(405)把激光的发射方向与竖直方向的夹角定义为发射角度θ，将θ与正方形网格小块的中心坐标建立一一对应关系。

2、当有人进入该区域并绊线，摄像头(401)将获取到数据存入存储单元(407)，人脸识别模块(40)的处理单元(408)读取存储单元(407)的数据进行人脸识别并绘制人脸识别框，将该人脸识别框的中心坐标所在的正方形网格小块返回给激光测距装置(402)，将相应数据通过通讯单元(404)发送给显示模块(20)。

3、利用角度与网格小块之间的对应关系，进行激光测距，得到距离l，那么可以得到距每个人的水平距离s＝l*sinθ，将每个人的水平距离s按由小到大依次编号生成相应表单并发送给显示模块(20)(此编号的刷新时间依据人脸识别装置的实时处理速度而定)。

4、当有人触发绊线检测且方向向内(进入排队区)，此人稳定后排队的编号必须大于上一次刷新编号后的最大值，若小于则应该定义为插队，处理单元(408)调用喇叭进行相应警告，并按情况剥夺其排队购买、领取及办理业务资格。当有人触发绊线检测且方向向外(离开排队区)，则应定义为离队，处理单元(408)调用喇叭播报相应编号离开。

5、当队列长度超过定义的人脸识别置信范围时，处理单元(408)控制伸缩模块(30) 根据队列长度移动人脸识别模块(40)将置信范围覆盖到整个队列。

6、当绊线检测区内没有出现排队者时，关闭除绊线程序外的一切动作，处理单元(408) 调用所有装置回归初始状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例中模块组件的数量、形状及尺寸均可以任意替换与搭配，在不脱离本申请原理的前提下，所作的任何修改、等同替换、润饰等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明提供了一种基于人脸识别的排队管理方法及装置，涉及人脸识别技术领域，为现存不良的排队秩序公开一种解决方法与配套装置，该装置包括底座模块、伸缩模块、显示模块及人脸识别模块。所述底座模块分别与伸缩模块和显示模块连接，所述伸缩模块与人脸识别模块连接。本发明能够适用于无人监督的排队窗口，引导排队者自觉有序排队，避免“劣币驱逐良币”的现象，并结合理论与装置给出了具体的排队编号原理。

Claims (9)

1.一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：包括底座模块(10)、显示模块(20)、伸缩模块(30)及人脸识别模块(40)；所述底座模块(10)用于支撑显示模块(20)、伸缩模块(30)及移动人脸识别模块(40)；所述显示模块(20)用于接受人脸识别模块(40)处理的信息来展示队列实时状况与当前队列表单；所述伸缩模块(30)用于当队列长度大于人脸识别模块(40)的置信范围时，根据队列长度需要来移动人脸识别模块(40)以扩大置信范围；所述人脸识别模块(40)用于识别人脸，包括摄像头(401)、激光测距装置(402)、照明单元(403)、通讯单元(404)、角度传感器(405)、喇叭(406)、存储单元(407)及处理单元(408)；所述摄像头(401)获取队列图像并将其存储在存储单元(407)中，处理单元(408)调用存储单元(407)中的数据进行识别，结合激光测距装置(402)的水平距离由近及远给每个人脸依次编号，再由通讯单元(404)将处理信息发送给显示模块(20)，当违规绊线时，喇叭(406)会发出相应警告；所述底座模块(10)由两根圆柱(103、 106)、三脚架(101)及滑轮(107)组成，第一根圆柱(103)的底部连接三脚架(101)，上半部分与显示模块(20)连接，顶端与伸缩模块(30)连接，第二根圆柱(106)底部与滑轮(107)连接，顶部也与伸缩模块(30)连接，伸缩模块(30)由可伸缩的三根圆柱组成，第一圆柱(301)外表面附有滑轨(304)，通过滑轨(304)与人脸识别模块(40)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：底座模块(10)中的三脚架(101)包含高度调节旋钮(102)，带滑轮(107)的第二根圆柱(106)用于支撑伸缩模块(30)。

3.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：显示模块(20)还包含高度调节旋钮(203)及通讯单元(202)，用于从人脸识别模块(40)接受队列信息用来实时显示。

4.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：伸缩模块(30)内部的可伸缩的三根圆柱采用电致伸缩，带动底座模块(10)中的滑轮(107)一起运动。

5.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：伸缩模块(30)的第一圆柱(301)直径与底座模块(10)中的两根圆柱(103、106)相同。

6.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：底座模块(10)与伸缩模块(30)中的第三圆柱(303)通过高度调节装置(104)连接，所以伸缩模块(30)可绕第一根圆柱(103)旋转。

7.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：人脸识别模块(40)的上半部分配有照明单元(403)与激光测距装置(402)，外层由一片防水材料包裹而成。

8.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的排队管理装置，其特征在于：人脸识别模块(40)的预处理步骤为根据排队区域生成绊线检测区域，并采用双向绊线检测算法来判断用户向外或向内来应对离队与插队情况，人脸识别模块(40)的摄像头(401)具有变焦功能。

9.根据权利要求1所述装置的一种基于人脸识别的排队管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：根据排队区域生成绊线检测区，将该区域分成若干正方形网格小块，要求该小块比人脸识别框更小，利用角度传感器(405)将激光的发射角度与小块中心坐标建立一一对应关系；

步骤二：当第一个行人绊线后排队，处理单元(408)根据摄像头(401)的获取的数据开始人脸识别并生成人脸检测框，将人脸检测框的中心坐标所在的小块返回给激光测距装置(402)；

步骤三：处理单元(408)动态调整激光发射角度测量到人脸检测框中心坐标所在的小块的距离，再根据激光发射角度换算出水平距离，最后按由近及远给出每个排队者的编号；

步骤四：当有人触发绊线检测且方向向内，此人稳定后排队的编号必须大于上一次刷新编号后的最大值，若小于则应该定义为插队，处理单元(408)调用喇叭(406)进行相应警告；当有人触发绊线检测且方向向外，则应定义为离队，处理单元(408)调用喇叭(406)播报相应编号离开；

步骤五：当队列长度超过定义的人脸识别置信范围时，处理单元(408)调用伸缩模块(30)来移动人脸识别模块(40)，将其识别的置信范围覆盖整个队列；

步骤六：当绊线检测区内没有出现排队者时，关闭除绊线程序外的一切动作，处理单元(408)调用所有装置回归初始状态。

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