CN104751321A - 一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统及其实现方法，系统包括：通过数据采集器或无线网络与数据管理服务器建立连接的公交刷卡机，公交刷卡机连接有摄像头和接收扬声器及语筒的声卡，公交刷卡机内嵌入有人脸识别特征提取模块，在于，公交刷卡机内还嵌入有基于人脸的年龄识别模块和基于语音的口音识别模块，数据管理服务器设置有老年人免费乘车数据库，用于存储包含有脸部特征信息的个人身份信息，数据管理服务器还通过网络与所在地公安机关身份信息管理中心建立联系，根据出生年月日实时将当地达到免费乘坐公交的老年人的身份信息传递到当地公交数据管理服务器更新老年人免费乘车数据库。免费乘坐公交的老人不要带身份证明，方便。

Description

一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及公交支付系统，具体地讲是涉及嵌入人脸和口音识别功能的一种公交智能支付系统及其实现方法。

背景技术

目前，公交支付系统有人工售票、自主投币或刷卡(知能支付)三种形式。对于刷卡支付各地区采用不同优惠政策对不同的群体进行打折优惠，为了进一步提高城市形象，尊老爱幼，而对本地区超过一定年龄的老人(如70岁以上)实行免费乘坐公交，而这一免费乘坐公交是要办理身份证明的，我国大多城市采取老人必须到公交公司办理老年IC卡，上车时在公交刷卡机上刷老年IC卡才有效，少数农村公交采取老年人必须到公交公司办理帖有个人照片的老年卡片，上车时车上售票员查验老年卡片才能免费乘坐公交，当老年人没有携带乘车老人证明时，一列购票乘坐公交，即使驾驶员和/或售票员通过人脸判别乘车人为老年人，再通过口音进一步判别乘车的老年人为当地人也不行。我们暂不考虑现有的公交刷卡(知能支付)识别系统中的刷卡所用载体的IC卡和农村公交的老年卡片易丢失、忘带或拿取不方便等诸多缺陷。众所周知：对于城市经常乘坐公交的老人一般都会到当地公交公司办理老年IC卡，农村文化程度较高者的常乘坐公交的老人一般也会到当地公交公司办理老年卡片，以便免费乘坐公交，从而出现城市不经常乘坐公交的老人乘坐公交时要交费，农村文化程度低(可以说是文盲)的老人和不经常乘坐公交的老人乘坐公交时要交费，所以现有的公交知能支付系统存在对没有办理身份证明的老年人不能享受免费乘坐公交不公平，对于公交公司来说：相当于老年人多乘公交免费，少乘公交交费，对农村来说还具有文化高者老年人乘公交免费，农村文化程度低的老年人乘公交交费，在农村也就出现了70岁的老人乘公交不花钱，80岁以上的老人乘公交要花钱的笑话，故当前公交知能支付系统存在老年人免费乘公交这一公共资源共享对弱势群体不公平。

虽然有专利申请号为201320137702.5的公交人脸识别智能支付系统，实现人脸识别支付，但一旦失联，将完全失效。

发明内容

本发明的目的和解决的技术问题是针对现有公交智能支付系统存在的缺陷，提出一种嵌入特定人群识别的公交知能支付系统及其实现方法，公交刷卡机增设摄像头进行人脸采集，通过人脸图像识别乘车人年龄，同时在公交刷卡机增设声卡，采集乘车人的声音，通过声音识别出乘车人的口音，从而通过人脸和口音识别出特定人群，这一特定人群指规定免费乘坐当地公交的老年人，当识别到免费乘坐公交的老年人时并存储老年人图像。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：

一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，包括：以ARM为处理器的公交刷卡机和设置在公交管理中心的数据管理服务器，公交刷卡机通过数据采集器或无线网络与数据管理服务器连接，所述公交刷卡机的处理器连接有摄像头和接有扬声器的输出声卡，内嵌入有人脸识别特征提取模块，在于，公交刷卡机还连接有接有话筒的输入声卡、视频和声音采集时的设置按键，嵌入有基于人脸的年龄识别模块和基于语音的口音识别模块，所述数据管理服务器设置有老年人免费乘车数据库，所述老年人免费乘车数据库用于存储免费乘车老年人的个人身份信息，所述个人身份信息包含有脸部特征信息，所述数据管理服务器还通过网络与所在地公安机关身份信息管理中心连接，公安机关身份信息管理中心建立的个人身份信息包含有脸部特征信息，也就是通过脸部特征信息可以查询到个人身份信息，当地公安机关根据出生年月日实时将当地达到免费乘坐公交的老年人的身份信息传递到当地公交中心数据管理服务器，数据管理服务器接收到公安机关传递的免费乘坐公交的老年人的身份信息更新老年人免费乘车数据库。

所述的老年人设定为70岁以上的人群。

所述的公交刷卡机嵌入有以公交行驶路线上站台名称为词汇的当地口音的语音资料库。

所述的话筒设置在摄像头同一方向安装。

所述的数据管理服务器还嵌入有人脸识别模块。

实现上述的目的，本发明的另一技术方案是：

一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的实现方法，在于如下步骤，

1)当公交驾驶员通过观察发现有老者上车，让老者站在话筒前，按动视频和声音采集时的设置按键，公交刷卡机的处理器通过摄像头对最靠近话筒前的人进行人脸采集，运行年龄识别模块，对最靠近话筒前的人进行年龄估计，通过提取人脸的形状特征和纹理特征信息识别到最靠近话筒前的人年龄大于等于设定的最小免费乘坐公交的资格年龄时进入下一步骤，否则，认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄，为不为免费乘车人，停止视频和声音采集；

2)具有：

①当设定无人脸识别和口音识别功能时，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

②当设定具有人脸识别功能时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

③当设定具有口音识别功能时，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

④当设定人脸识别与口音识别功能并存时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集。

所述的认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出允许免费乘车提示音，所述的认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出不为免费乘车老年人提示音，所述的认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄时，公交刷卡机通过扬声器发出不够最小免费乘坐公交的资格年龄提示音。

所述的当确定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，将采集人脸图像存至数据采集器或通过无线网络实时上传至数据管理服务器保存。

有益效果：

本发明的一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统及其实现方法，当只对老者进行年龄识别，做到了只要达到免费乘坐公交的资格年龄的人均可免费乘坐当地公交，当设定具有人脸识别功能时，且公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接优良，做到了只要当地户口和在当地办理了暂住证的人员达到免费乘坐公交的资格年龄时可免费乘坐当地公交，当设置具有口音识别功能时，做到了只要达到免费乘坐公交的资格年龄的人具有当地口音的就可免费乘坐当地公交，当设置人脸识别与口音识别功能并存时，做到了具有当地口音的人员，以及当地户口和在当地办理了暂住证的不带当地口音的人员，达到免费乘坐公交的资格年龄时均可免费乘坐当地公交。只要在当地公安机关的身份信息管理中心有个人身份信息就行或有当地口音就行，根本不需要带任何身份IC卡或纸质卡片，达到免费乘车年龄就可乘当地公交。

附图说明

图1为本发明的一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，包括：以ARM为处理器的公交刷卡机和设置在公交管理中心的数据管理服务器，公交刷卡机通过数据采集器或无线网络与数据管理服务器连接，所述公交刷卡机的处理器连接有摄像头和接有扬声器的输出声卡，内嵌入有人脸识别特征提取模块，其特征在于，公交刷卡机还连接有接有话筒的输入声卡、视频和声音采集时的设置按键，嵌入有基于人脸的年龄识别模块和基于语音的口音识别模块，所述数据管理服务器设置有老年人免费乘车数据库，所述老年人免费乘车数据库用于存储免费乘车老年人的个人身份信息，所述个人身份信息包含有脸部特征信息，所述数据管理服务器还通过网络与所在地公安机关身份信息管理中心连接，公安机关身份信息管理中心建立的个人身份信息包含有脸部特征信息，也就是通过脸部特征信息可以查询到个人身份信息，当地公安机关根据出生年月日实时将当地达到免费乘坐公交的老年人的身份信息传递到当地公交中心数据管理服务器，数据管理服务器接收到公安机关传递的免费乘坐公交的老年人的身份信息更新老年人免费乘车数据库。

以上所述的公交刷卡机还嵌入有以公交行驶路线上站台名称为词汇的当地口音的语音资料库。如扬州市公交，就以扬州公交行驶路线上站台名称为词汇的建立扬州口音的语音资料库，如上海市公交，就以上海市公交行驶路线上站台名称为词汇的建立上海市口音的语音资料库，如南通市公交，就以南通公交行驶路线上站台名称为词汇的建立南通口音的语音资料库。

所述数据管理服务器嵌入人脸识别模块，所述人脸识别模块是将公交刷卡机传递的人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，查找到一致时，认为人脸检测人臭有免费乘公交，否则不行，并将识别结果返回公交刷卡机。

以上所述的以ARM为处理器的公交刷卡机，其处理器以ARM核心构成，并接有各种输入输出接口电路，ARM是实现公交刷卡机信息采集，特征提取，运算与分析，信息传递与交换和控制的核心。ARM内嵌入各种相应的功能程序。

以上所述公安机关身份信息管理中心建立的个人身份信息除具有当地户口的个人身份信息，还包括在当地办理了暂住证的人员的个人身份信息。

以上所述的年龄识别模块用于基于人脸的老年人年龄估计，进行年龄识别时提取人脸特征信息是人脸共性的特征信息，由形状特征和纹理特征组成。本发明采用首先，通过改进的活动形状模型自动定位人脸形状特征点，再通过形状拉伸获得单纯的纹理图像；然后用主分量分析分别得到形状特征向量和纹理特征向童，合成作为人脸特征；最后，按照最优化的准则得到年龄函数，结合人脸变老方式的分类，自动估计年龄。

以上所述的人脸识别特征提取模块提取的人脸特征信息是个性特征信息，本发明实施例采用：人眼的定位与人脸图像的归一化、基于小波分解提取人脸特征向量。

以上所述的公安机关身份信息管理中心建立的个人身份信息中包含的脸部特征信息为个性特征信息，特征信息提取方法与人脸识别特征提取模块提取的人脸特征信息方法一致。

以上所述的人脸特征提取，在提取前均进行人脸图像采集和人脸定位，以及人脸图像预处理。

以上所述的输出声卡和输入声卡其实为一个带输入输出的声卡，其输出接扬声器，输入接话筒，本发明分开叫了，将输出部分叫输出声卡，将输入部分叫输入声卡。

以上所述的话筒设置在摄像头同一方向安装，话筒安装高度1.6米左右，摄像头安装在摄取到话筒前面人的人脸正面图像的地方。

以上所述的摄像头用于对最靠近话筒前的人进行人睑图像采集，话筒用于人睑图像采集人员实时的语音采集。

以上所述的摄像头人睑采集和话筒语音采集在按动视频和声音采集时的设置按键后才能进行，人脸图像采集者身份确认后自动停止设置按键功能，停止视频和声音采集。

以上所述的老年人起始年龄设定为60岁，或65岁，或70岁，本发明老年人起始年龄设定为70岁，即大于等于70岁以上的人群才够资格免费乘坐公交。

以上所述的口音识别模块用于当年龄识别模块识别到老者达到设定的免费乘车年龄时，通过扬声器发出口音识别提醒音，提醒人脸采集者进行口音识别，即通过口音识别人脸采集者是否为当地人口，人脸采集者通过话筒报出所乘公交任一停靠站台名称，提取特征参数与当地口音的语音资料库语汇进行匹配，若匹配成功，认定当前人脸采集者为本地人员，否则不是。

嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的实现方法，在于，

1)当公交驾驶员通过观察发现有老者上车，让老者站在话筒前，按动视频和声音采集时的设置按键，公交刷卡机的处理器通过摄像头对最靠近话筒前的人进行人脸采集，运行年龄识别模块，对最靠近话筒前的人进行年龄估计，通过提取人脸的形状特征和纹理特征信息识别到最靠近话筒前的人年龄大于等于设定的最小免费乘坐公交的资格年龄时进入下一步骤，否则，认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄，即为不为免费乘车人，停止视频和声音采集；

2)具有：

①当设定无人脸识别和口音识别功能时，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，即认定只要达到免费乘坐公交的资格年龄的人均可免费乘坐当地公交，停止视频和声音采集；

②当设定具有人脸识别功能时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，公交刷卡机收到允许免费乘车命令，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，即认定只有当地户口和在当地办理了暂住证的人员达到免费乘坐公交的资格年龄时才可免费乘坐当地公交，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，公交刷卡机收到不允许免费乘车命令，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

③当设定具有口音识别功能时，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，即认定达到免费乘坐公交的资格年龄的人具有当地口音时就可免费乘坐当地公交，停止视频和声音采集，否则，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

④当设定人脸识别与口音识别功能并存时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，公交刷卡机收到允许免费乘车命令，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，公交刷卡机收到不允许免费乘车命令，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集。

以上所述的设定人脸识别与口音识别功能并存时，认定具有当地口音的人员，以及当地户口和在当地办理了暂住证的不带当地口音的人员，达到免费乘坐公交的资格年龄时均可免费乘坐当地公交。

以上所述的认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出允许免费乘车提示音，提醒人脸采集者和驾驶员。

以上所述的认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出不为免费乘车老年人提示音，提醒人脸采集者和驾驶员。

以上所述的认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄时，公交刷卡机通过扬声器发出不够最小免费乘坐公交的资格年龄提示音，提醒人脸采集者和驾驶员。

以上所述的当确定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，将采集人脸图像存至数据采集器或通过无线网络实时上传至数据管理服务器保存，以便公交统计免费乘坐公交人员信息。

Claims (8)

1.一种嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，包括：以ARM为处理器的公交刷卡机和设置在公交管理中心的数据管理服务器，公交刷卡机通过数据采集器或无线网络与数据管理服务器连接，所述公交刷卡机的处理器连接有摄像头和接有扬声器的输出声卡，内嵌入有人脸识别特征提取模块，其特征在于，公交刷卡机还连接有接有话筒的输入声卡、视频和声音采集时的设置按键，嵌入有基于人脸的年龄识别模块和基于语音的口音识别模块，所述数据管理服务器设置有老年人免费乘车数据库，所述老年人免费乘车数据库用于存储免费乘车老年人的个人身份信息，所述个人身份信息包含有脸部特征信息，所述数据管理服务器还通过网络与所在地公安机关身份信息管理中心连接，公安机关身份信息管理中心建立的个人身份信息包含有脸部特征信息，也就是通过脸部特征信息可以查询到个人身份信息，当地公安机关根据出生年月日实时将当地达到免费乘坐公交的老年人的身份信息传递到当地公交中心数据管理服务器，数据管理服务器接收到公安机关传递的免费乘坐公交的老年人的身份信息更新老年人免费乘车数据库。

2.根据权利要求1所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，其特征在于，所述的老年人设定为70岁以上的人群。

3.根据权利要求1所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，其特征在于，所述的公交刷卡机嵌入有以公交行驶路线上站台名称为词汇的当地口音的语音资料库。

4.根据权利要求1所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，其特征在于，所述的话筒设置在摄像头同一方向安装。

5.根据权利要求1所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统，其特征在于，所述的数据管理服务器还嵌入有人脸识别模块。

6.一种根据权利要求1所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的实现方法，其特征在于，

1)当公交驾驶员通过观察发现有老者上车，让老者站在话筒前，按动视频和声音采集时的设置按键，公交刷卡机的处理器通过摄像头对最靠近话筒前的人进行人脸采集，运行年龄识别模块，对最靠近话筒前的人进行年龄估计，通过提取人脸的形状特征和纹理特征信息识别到最靠近话筒前的人年龄大于等于设定的最小免费乘坐公交的资格年龄时进入下一步骤，否则，认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄，为不为免费乘车人，停止视频和声音采集；

2)具有：

①当设定无人脸识别和口音识别功能时，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

②当设定具有人脸识别功能时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

③当设定具有口音识别功能时，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集；

④当设定人脸识别与口音识别功能并存时，建立公交刷卡机通过无线网络与数据管理服务器连接，通过扬声器发出让人脸采集者对着话筒说出下车时站台名称提示，人脸采集者发出下车时站台名称，公交刷卡机的处理器对输入声卡输入的语音数据进行特征参数提取，并将特征参数与语音资料库中语音进行匹配，匹配成功，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，公交刷卡机的处理器运行人脸识别特征提取模块，提取人脸识别特征信息上传至数据管理服务器，数据管理服务器接收到人脸识别特征信息与老年人免费乘车数据库中人脸识别特征信息比较，存在一致的人脸特征信息，比较成功，发回允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人，停止视频和声音采集，否则，发回不允许免费乘车命令至公交刷卡机，认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人，停止视频和声音采集。

7.根据权利要求6所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的实现方法，其特征在于，所述的认定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出允许免费乘车提示音，所述的认定最靠近话筒前的人不为免费乘车的老年人时，公交刷卡机通过扬声器发出不为免费乘车老年人提示音，所述的认定最靠近话筒前的人不够最小免费乘坐公交的资格年龄时，公交刷卡机通过扬声器发出不够最小免费乘坐公交的资格年龄提示音。

8.根据权利要求6所述的嵌入特定人群识别的公交智能支付系统的实现方法，其特征在于，所述的当确定最靠近话筒前的人为允许免费乘车的老年人时，将采集人脸图像存至数据采集器或通过无线网络实时上传至数据管理服务器保存。