CN103456057A - 一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统，该系统包括：处理器、图像采集记录模块、车牌定位模块、人脸定位模块、指纹识别模块、电机控制模块、防夹模块、电源监控模块、提示与报警模块、电话、短信提醒模块、电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块。旨在提供一种功能先进、控制灵活、可靠性高的智能小区门禁系统。该系统将待监测区域划分为车辆通道和行人通道，并通过对车牌、人脸和指纹的分级识别实现高可靠性身份识别，避免犯罪分子进入，降低偷车现象，增强了小区的安全性保证业主的生命财产安全。

Description

一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统

技术领域

本发明属于安全监控领域，特别涉及一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的智能门禁系统。

背景技术

随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化、网络化为平台的智能化社会。正在兴起的智能化小区，反映和适应了社会信息化和智能化的要求，是21世纪住宅的发展方向。智能化小区为住户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间，智能小区门禁系统是智能小区的重要组成部分，并且，随着物联网技术的应用也逐渐在扩大，人脸和车牌自动识别的智能小区门禁系统是小区的“物联网门卫”，其应用将给小区管理带来极大的方便，居民的生活也将更加便捷、舒适。门禁系统是小区安防的重要组成部分，它既能通过对出入口的权限控制变被动防守为主动控制，而且其高度智能化又大大地减轻了物业管理的工作量，实为一套不可多得的管理系统。门禁系统又称为门禁出入口自动化管理系统，它涉及电子、机械、计算机视觉、通讯技术、控制技术等诸多新技术领域，具有对用户出入控制、保安防盗、报警等功能。方便用户出入，方便内部管理。

传统的小区门禁系统一般通过口令、密码、证件以及磁卡、IC卡等方式，要求人员近距离操作，具有携带不方便、容易被复制、伪造、盗用、破译、遗忘等缺点。大多数小区的车辆通道需要保安进行手动控制，增加了管理费用，也降低了行人进出的速度。已不能完全满足小区智能化和社会安全防范的需要。

近年来，随着车牌识别、人脸识别、指纹识别技术的发展，出现了一些基于这些技术的智能门禁系统。中国专利申请号201010581472.2，名称为基于多生物特征识别的智能门禁系统，该申请案公开了一种基于人脸识别技术的智能门禁系统；中国专利申请号201010172005.4，名称为基于车牌信息识别与权限管理的自动道闸控制系统及方法，该申请案公开了一种基于车牌信息识别与权限管理的自动道闸控制系统及方法；中国专利申请号200710201834.9名称为，该申请案公开了一种指纹识别门禁系统及方法。其不足之处是：上述智能门禁系统由于仅采用车牌特征进行识别，或者仅采用人脸特征进行识别，或者仅采用指纹特征进行识别，因此缺乏通用性，车辆识别通道往往对于非机动车无能为力，行人识别通道则存在识别准确性差、过高、过矮的人无法准确识别等问题，而且现有门禁系统总处于工作状态，造成功耗大，数据冗余。此外，目前大多数门禁系统或者门禁装置都没有小区联网控制的功能，大门的门禁系统、电梯、家庭门禁系统、车库门禁系统往往彼此独立工作，缺乏智能服务的功能，小区业主难以享受到更加便捷的服务。因此，需要一种既可以保证住户安全，携带方便，加快进出速度，识别准确率高，又能提供小区联网控制功能的智能门禁系统。提供更多功能，能够投入物联网实现自动化的智能门禁系统。

发明内容

针对上述传统门禁系统存在的缺点，本发明的目的是提供一种智能门禁控制系统，该系统能综合运用人脸识别、车牌识别与指纹识别技术，使其具有高安全性、高可靠性和高智能化的特点。不仅可以实现小区大门智能监控，而且能够实现与电梯、车库门禁、家庭门禁的联网控制功能，满足业主多方位需要。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统，该系统包括：处理器、图像采集记录模块、车牌定位模块、人脸定位模块、指纹识别模块、电机控制模块、防夹模块、电源监控模块、提示与报警模块、电话、短信提醒模块、电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块；

所述的图像采集记录模块用于采集和记录车牌信息和人脸信息，将采集到的车牌信息和人脸信息分别传送到车牌定位模块和人脸定位模块进行处理；

所述的车牌定位模块和人脸定位模块将定位的车牌信息或人脸信息传送给处理器；

所述的处理器用于对图像信息进行处理，处理器执行车牌识别算法或人脸识别算法，将车牌信息或人脸信息进行匹配，识别该车牌或人，然后输出相应的执行信号；

所述的指纹识别模块用于采集并识别指纹信息并将其输入给处理器；

所述的电机控制模块与处理器相连，接收处理器的控制信息用于控制门的开关；

所述的防夹模块用于探测门中间行人或车辆的通行信息，并将探测信号输入给处理器；

所述的电源监控模块是一个备用电源，并负责对系统电源进行监控；

所述的提示与报警模块与处理器相连，用于显示警示信息并发出语音提示和警报信号；

所述的电话、短信提醒模块与处理器相连，并通过无线网络将处理器的信息发送到用户的电话或手机上；

所述的电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块与处理器相连，并通过局域网络与小区总控室处理器机相连。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图：

其中：（1）、处理器，（2）、图像采集记录模块，（3）、车牌定位模块，（4）、人脸定位模块，（5）、指纹识别模块，（6）、电机控制模块，（7）、防夹模块，（8）、电源监控模块，（9）、提示与报警模块，（10）、电话、短信提醒模块，（11）、电梯通信、家庭门禁、车库门禁通信模块等；

图2是智能门禁系统的门禁结构图；

图3是双开门的结构图；

图4是门禁系统工作流程图；

图5是车牌识别流程图。

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说明：

将本发明应用在小区门卫中为例。一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统，如图1所示，该系统包括：处理器1、图像采集记录模块2、车牌识别模块3、人脸识别模块4、指纹识别模块5、电机控制模块6、防夹模块7、电源监控模块8、提示与报警模块9、电话、短信提醒模块10、电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块11。

所述的处理器1是采用PC机，用于完成人脸数据库、车牌数据库和指纹数据库的存储，以及用于完成识别任务、逻辑控制任务和通讯任务。PC机接收到指令信号后，执行相关的动作，完成开门、关门、报警、通讯等功能，实现全自动的控制，实现无需停车通过门岗出入小区。

如图2所示，所述的图像采集记录模块2是采用两组高清摄像头，均安装在大门中间门柱2米高处，一组用于采集车牌信息，另一组用于采集人脸信息，并将采集车牌和人脸信息分别通过车牌定位模块3和人脸定位模块4传送到PC机中，PC机根据所存储的业主和网上通缉的犯罪分子人脸数据库以及车牌数据库,对车牌定位模块3和人脸定位模块4定位的车牌和人脸信息依顺序进行处理，执行相应的PCA人脸识别或车牌识别程序，并根据识别结果发送执行命令信号,如开门、短信提醒。摄像头与PC机通过数据传输线直接相连；

所述的车牌定位模块3和人脸定位模块4是通过图像采集记录模块2输入的车牌或人脸视频传送给DSP处理器，DSP处理器执行车牌定位算法或人脸定位算法，将标准的车牌信息或人脸信息通过数据传输线传送到PC机。

所述的车牌定位模块3包括“成像”和“定位”两个关键环节，在成像方面，采用定向反射和自然光成像两种机制，并辅以特别的补光模式；在定位方面，图像经过边缘检测、颜色提取、直线提取定位牌照边界；

所述车牌识别程序通过字符边缘提取、字符粗切分、字符细切分、字符特征提取、字符识别、牌照底色识别及识别结果置信度分析等步骤，识别出该车辆的车牌号码，记录时间、车牌号码、车辆照片，然后通过查询数据库内的登记车辆记录，确定该车的类型（本区车辆或外来车辆）。

所述的人脸定位模块4采用现有成熟的基于Adaboost的人脸定位算法；

所述的人脸识别程序采用现有成熟的基于PCA的人脸识别算法实现；

指纹识别模块5直接采用现有通用的指纹识别器；

所述的电机控制模块6是与PC机直接相连的，PC机通过对车牌定位模块3、人脸定位模块4和指纹识别模块5分级对通行的车辆或者行人的身份进行判断，从而使PC机发出开门、关门信号，使电机转动开门、关门。

本发明实施例用于双开式门结构的门通道，所述的防夹模块7是由一对红外线发射、接受器组成，如附图3所示，红外线发射器安装固定在左门上，红外线接收器安装固定在右门上。通过红外线接收发射器探测，可知门中间是否有人或车辆，并将探测信号通过数据传输线传送到PC机中，控制电机模块，实现防夹功能。

所述的电源监控模块8是摄像头安装的辅助光源和摄像头的备用电源，该模块对摄像头正常运行所需的电源进行监控，通过不同颜色的指示灯来提示电源是否正常。若电源正常则显示绿色，当启动备用电源时则显示红色。当遇到电源发生故障时及时报警，该模块直接与摄像头相连。

所述的提示与报警模块9与PC机通过数据传输线相连，PC机通过网络与警方相连，进行网络备案。它具有LED中文显示屏，可以将PC机处理的数据信息反映到显示屏并语音提醒，提醒行人车辆的限速，且具有语音提示和警报功能。

所述的电话、短信提醒模块10是通过无线网络将PC机处理的信息发送到用户电话或手机上，此模块将每户业主的固定电话或者手机进行绑定。当外来车辆及人员来访时，通过登记对业主进行短信或电话提醒有客人来访；当晚上12点以后，有小区内的车辆开出小区时，经过图像采集记录和车牌识别，通过处理器判断该车信息，确定业主，并给业主发出短信提醒该车正在驶出小区，防止夜间小区业主车辆被盗。

所述的电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块11通过局域网络与小区总监控室的监控终端相连，当车辆通过小区门禁系统后，可以快速定位该车的业主为哪栋楼哪个单元，是否需要进入车库等信息，然后通过网络发送命令至总监控室监控终端，总监控室的监控终端再向相应单元门禁系统、车库门禁系统以及电梯发送命令：使相应单元门禁系统、车库门禁系统处于备用状态，空闲的电梯降到一楼或车库位置，减少业主等电梯的时间。

本发明的工作过程如下：

如图4所示，将本发明系统的处理器1——PC机安装在小区门卫室，并与小区物业总监控中心联网，通过三极管控制蜂鸣器来进行报警，并与城市互联网、警方网络相连，识别警方备案通缉犯及违规违法车辆，实现自动报警功能。

首先，需要在PC机中预先采集并存储所有业主的人脸、车牌和指纹信息；在车辆通道和行人通道分别安装两组摄像头，用于监测进出小区两个方向的行人和车辆。

在车辆通道，当有车辆进入或离开小区经过智能门禁系统时，采用分级识别策略，在车辆通道，首先通过车牌识别判别，若判别结果为本小区登记车辆，则液晶显示屏显示车辆图像、车牌号码、入区日期和时间等情况，系统开门放行；若为外来车辆，则需要通过总监控室物业人员确认后放行，屏幕显示外来车辆。若车牌识别出该车为警方通缉及违法车辆，系统自动向警方报警。当车牌识别后30s，门禁还未打开，则车牌识别失效，车主需要将头探出车窗，系统通过人脸识别判别，摄像头采集到人脸图像后，经转换将获得的图像数据提交到人脸识别服务器上，同时与该小区成员人脸数据库和网络通缉人员人脸数据库中的人脸图像比较，进行人脸识别。将人脸识别的结果实时显示在监控显示器上，同时，识别信号将进一步控制门禁装置和安全报警装置的工作状态。当识别到的人脸属于数据库中的数据，则开门放行，若不属于，则提醒警卫人员，使其通过其他方式进行身份审核。若人脸信息与警方通缉人员的人脸信息匹配成功，则系统自动向警方发出报警信号。当人脸识别30s后门禁还未打开，则人脸识别失效，启动指纹识别，指纹识别成功，则门禁自动打开，若指纹失败，则系统会自动报警，告知警卫人员，警卫人员可以通过对其进行登记，然后利用警卫室开关打开门禁。若本小区业主开其他车进出小区，业主可直接通过人脸识别或指纹进行识别来通行。

当车辆通过小区门禁系统审核后，可以快速定位该车的业主为哪栋楼哪个单元，是否需要进入车库等信息，然后通过网络发送命令至总监控室监控终端，总监控室的监控终端再向相应单元门禁系统、车库门禁系统以及电梯发送控制命令：使相应单元门禁系统、车库门禁系统处于备用状态，空闲的电梯降到一楼或车库位置，减少业主等电梯的时间。

在行人通道，使用人脸识别进行门禁的判断，摄像头采集到人脸图像后，经转换将获得的图像数据提交到人脸识别服务器上，同时与该小区成员人脸数据库和网络通缉人员人脸数据库中的人脸图像比较，进行人脸识别。将人脸识别的结果实时显示在监控显示器上，同时，识别信号将进一步控制门禁装置和安全报警装置的工作状态。当识别到的人脸属于数据库中的数据，则开门放行，若不属于，则提醒警卫人员，使其通过其他方式进行身份审核。若人脸信息与警方通缉人员的人脸信息匹配成功，则系统自动向警方发出报警信号。当人脸识别30s后门禁还未打开，则人脸识别失效，启动指纹识别，指纹识别成功，则门禁自动打开，若指纹失败，则系统会自动报警，告知警卫人员，警卫人员可以通过对其进行登记，然后利用警卫室开关打开门禁。

当车辆或者行人通过门禁系统审核时，PC机发出指令，驱动电机控制模块，使门禁打开。门禁系统大门的两侧安装了红外线接收发射器，如图3所示，能够自动控制开门的时间，当红外收发器的信号被挡住时，则说明两门中间有行人或车辆，将此信号传送到PC机，PC机发出开门信号，控制电机，使门处于开门状态，当红外线接收器能接受到发射器的信号时，将此信号传送到PC机，PC机发出关门信号，控制电机，进行关门动作，实现了防夹功能。一般进行一次开门或关门的时间约为3s。能够实现不用停车快速出入的功能，同时，也降低了电机控制模块6功耗，提高了效率。

所图5所示，,在1s内快速识别进出车辆车牌的方法，具体步骤如下：

（1）通过摄像头进行视频监控，根据颜色和直线特征定位图像中的车牌；

（2）对提取的车牌区域进行二值化，并根据字符间隔信息对车牌中每一个字符进行定位和分割，按照从后至前的顺序将字符进行存储；

（3）字符识别：首先利用细化算法和边缘连接算法依次提取当前处理字符的连续边缘轮廓，再对封闭轮廓，进行相位对称性检测，得到对称中心；然后依次识别当前处理字符每一段轮廓中的直线、圆弧信息、角点信息和直线夹角信息；最后将提取的各种特征与0～9数字和A～Z字母及各省简称的汉字的特征信息进行匹配，确定该字符；

（4）车牌识别：将识别的车牌字符与车牌数据库中的车牌字符进行比较，输出识别结果。如果字符识别过程中个别位数的字符识别失效，只要其余字符在车牌数据库中保持唯一，即可保证车牌识别的准确率；

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统及方法，与现有技术相比具有这样的有益效果是：

本发明提供一种功能先进、控制灵活、可靠性高的智能小区门禁系统。该系统将待监测区域划分为车辆通道和行人通道，并通过对车牌、人脸和指纹的分级识别实现高可靠性身份识别，避免犯罪分子进入，降低偷车现象，增强了小区的安全性保证业主的生命财产安全。避免了传统门禁系统的缺陷，降低出入口管理保安费用、预防潜在的隐患。同时本系统提供智能的小区联网控制策略，具有防夹、报警、自动关门、电话、短息提醒、电梯提醒、家庭门禁提醒、车库门禁提醒等功能，降低业主的等待时间，提高物业的档次，增加小区智能性。在中高档小区大门监控中，可以提高小区的档次，使小区更加智能化，其应用范围比较广泛具有很好的应用前景和市场。

本系统采用了开放性结构，模块化设计，接口协议公开，扩展性好，支持多入口、多出口的情况。

以上示意性的对本发明及实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其他形式的同类部件或其他形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例子，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于车牌、人脸和指纹分级自动识别的门禁系统，其特征在于：该系统包括：处理器、图像采集记录模块、车牌定位模块、人脸定位模块、指纹识别模块、电机控制模块、防夹模块、电源监控模块、提示与报警模块、电话、短信提醒模块、电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块；

所述的图像采集记录模块用于采集车牌信息和人脸信息，将采集到的车牌信息和人脸信息分别传送到车牌定位模块和人脸定位模块进行处理；

所述的车牌定位模块和人脸定位模块是将定位的车牌信息或人脸信息传送给处理器；

所述的处理器用于对图像信息进行处理，处理器执行车牌识别算法或人脸识别算法，将车牌信息或人脸信息进行匹配，识别该车牌或人，然后输出相应的执行信号；

所述的指纹识别模块用于采集指纹信息并将其输入给处理器；

所述的电机控制模块与处理器相连，接收处理器的控制信息用于控制门的开关；

所述的防夹模块用于探测门中间行人或车辆的通行信息，并将探测信号输入给处理器；

所述的电源监控模块是一个备用电源，并负责对系统电源进行监控；

所述的提示与报警模块与处理器相连，用于显示警示信息并发出语音提示和警报信号；

所述的电话、短信提醒模块与处理器相连，并通过无线网络将处理器的信息发送到用户的电话或手机上；

所述的电梯、家庭门禁、车库门禁通信和控制模块与处理器相连，并通过局域网络与小区总控室处理器机相连。

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