CN105239897A - 一种智能安全门 - Google Patents

Abstract

一种基于三维图像识别的智能安全门，由门框(1)、门板(2)、控制模块(3)、三维图像采集模块(4)、图像识别模块(5)、人脸三维数据库(6)、肢体语言指令数据库(7)、开关门模块(8)、报警模块(9)、存储模块(10)和供电模块(11)组成。三维图像采集模块(4)采集视场三维数据；图像识别模块(5)基于人脸三维数据库(6)，识别出有权限者和无权限者，基于肢体语言指令数据库(7)，判断有权限者的安全状态；控制模块(3)控制开关门模块(8)和报警模块(9)进行相应的开门﹑关门或报警。该门能识别出有权限者，自动开关门；能对有权限者的安全进行评估，判断其受胁迫时自动报警。

Description

一种智能安全门

技术领域

本发明涉及一种智能安全门领域，尤其涉及一种基于三维图像识别的智能安全门。

背景技术

有开关门权限者，简称有权限者；无开关门权限者，简称无权限者。现有的门，其控制方式有以下几种：1是用钥匙开启，但容易仿制和失窃；2是用密码锁开启，但密码容易丢失和失窃；3是用指纹锁开启，但指纹容易复制，也不安全。4是刷卡开启，但容易仿制和丢失；5是基于人脸二维图像的图像识别控制，但容易被照片误导。上述几种门的控制方式，容易因复制开门媒介或误导而失效，门的安全性不高；而且现有的门，不能对有权限者的安全状态进行评估，不能在有开关门权限者受胁迫情况下自动报警。

发明内容

现有的门，存在控制方式安全性不高，不能对有权限者的安全状态进行评估，不能在有权限者受胁迫情况下自动报警。为解决这以技术问题，本发明提供一种基于三维图像识别的智能安全门，可以杜绝非法开启门，提高安全性，而且对有权限者的人身安全自动进行评估，如判断其处于危险环境，则自动报警。

本发明的技术方案是：

一种基于三维图像识别的智能安全门，由门框、门板、控制模块、三维图像采集模块、图像识别模块、人脸三维数据库、肢体语言指令数据库、开关门模块、报警模块、存储模块和供电模块组成。

人脸三维数据库和肢体语言指令数据库存储在存储模块里；控制模块控制三维图像采集模块采集视场三维数据并发送到图像识别模块；控制图像识别模块基于人脸三维数据库，识别出有权限者和无权限者，基于肢体语言指令数据库，判断有权限者的安全状态；控制开关门模块和报警模块进行相应的开门﹑关门或报警；

所述的图像识别模块，从视场图像的三维数据分离出每个人，对每个人分别进行面部三维建模，得到人脸特征值，检索人脸三维数据库，识别出有权限者和无权限者；对有权限者进行肢体三维建模，得到肢体动作特征值，检索肢体语言指令数据库，识别有权限者的肢体动作，判断其的安全状态；

肢体语言指令数据库，包括了各种预设的人肢体语言和其对应的指令；其中人肢体语言包括眼睛的动作、鼻子的动作、手的动作、手臂的动作、脚的动作等；其中可从中选择一种或几种动作，与对应的指令联系起来，预设在肢体语言指令数据库里，供系统识别出有权限者的肢体语言后检索对应指令；

报警模块，通过无线或有线网络，发送相关报警信息；

存储模块存储系统数据，是本地存储单元、或网络存储服务器；

供电模块为其它模块供电，供电方式是市电、太阳能、蓄电池或其它已知供电方式；

三维图像采集模块，可以由2个平面摄像机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中同组2个平面摄像机同时分别采集同一视场图像，利用视差法，得到视场图像的三维数据。

三维图像采集模块，可以由1个平面摄像机、1个红外传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动红外传感器转动，以扫描整个视场；红外传感器收发红外信号，根据收发红外信号的时间差，得到视场图像的三维数据。

三维图像采集模块，可以由1个平面摄像机、1个超声波传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动超声波传感器转动，以扫描整个视场；超声波传感器收发超声波信号，根据收发超声波信号的时间差，得到视场图像的三维数据。

本发明的有益效果，一是利用人面部三维特征的唯一性和不可复制性，识别使用者和闯入者，以判断开门权限，克服了钥匙、密码锁、指纹锁、刷卡锁等门禁安全技术方式易复制、易丢失的缺点，而且克服了人脸二维图像识别技术容易被人照片误导的缺点，提高了门的安全性；二是通过识别有权限者的肢体语言，判断其是否处于危险环境，进而按肢体语言指令开门或自动报警，报警时附带现场视频，这样既可以开关门，还可以在不惊动无权限者的情况下自动报警，从而更有效地保护了有权限者的生命安全和财产安全。

附图说明

图1是一种单开门的实现形式。

图2是智能安全门系统流程图。

图3是建立人脸三维数据库和肢体语言指令数据库流程图。

图4是识别有权限者及其肢体语言指令的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本发明的一种实施方式如图1所示，此为单开门形式。其它实施方式也可以是各种形式的开门形式。

一种智能安全门，由门框1、门板2、控制模块3、三维图像采集模块4、图像识别模块5、人脸三维数据库6、肢体语言指令数据库7、开关门模块8、报警模块9、存储模块10和供电模块11组成。控制模块3、三维图像采集模块4、图像识别模块5、开关门模块8、报警模块9、存储模块10和供电模块11安装在门框1上。

控制模块3为工控机或ARM平台；

存储模块10，存储系统数据、人脸三维数据库6、肢体语言指令数据库7和视场三维数据；

三维图像采集模块4的第一种实施结构为：由2个平面摄像机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中同组2个平面摄像机同时分别采集同一视场图像，利用视差法，得到视场图像的景深数据；三维图像采集模块4采集的视场图像和景深数据发送给图像识别模块5；

三维图像采集模块4的第二种实施结构为：由1个平面摄像机、1个红外传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动红外传感器转动，以扫描整个视场；红外传感器收发红外信号，根据收发红外信号的时间差，得到视场图像的景深数据；三维图像采集模块4采集的视场图像和景深数据发送给图像识别模块5；

三维图像采集模块4的第三种实施结构为：由1个平面摄像机、1个超声波传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动超声波传感器转动，以扫描整个视场；超声波传感器收发超声波信号，根据收发超声波信号的时间差，得到视场图像的景深数据；三维图像采集模块4采集的视场图像和景深数据发送给图像识别模块5；

图像识别模块5，从视场图像的三维数据分离出每个人，对每个人分别进行面部三维建模，得到人脸特征值，检索人脸三维数据库6，识别出有权限者和无权限者；对有权限者进行肢体三维建模，得到肢体动作特征值，检索肢体语言指令数据库7，识别有权限者的肢体动作，判断其的安全状态；识别结果传输给控制模块3；

肢体语言指令数据库7，包括了各种预设的肢体语言和其对应的指令；其中肢体语言包括眼睛的动作、鼻子的动作、手的动作、手臂的动作、脚的动作等；其中可从中选择一种或几种动作，与对应的指令联系起来，预设在肢体语言指令数据库7里，供系统识别出有权限者的肢体语言后检索对应指令；

开关门模块8，是电磁锁或其他可控开关门模块，在控制模块3控制下开启关闭；

报警模块9，通过无线或有线网络，在控制模块控制下发送多媒体报警信息，如位置、在场人员面部三维数据、视场图像等；

供电模块11，为其它模块供电，可以是市电、太阳能、蓄电池等供电方式；

智能安全门的系统工作流程，如图2所示，大致分为三个步骤。

第一步，如图3所示，建立人脸三维数据库6和肢体语言指令数据库7。

控制模块3控制三维图像采集模块4采集所有有权限者面部三维数据，建立人脸三维数据库6;控制三维图像采集模块4采集有权限者肢体语言动作，建立肢体语言指令数据库7。这部分处理过程：

先对有权限者进行面部视频图像和景深数据采集，识别出面部区域；再对有权限者面部三维建模，选取若干三维特征点，再将这些面部特征点归一化，生成有权限者面部三维特征值；加入人脸三维数据库6。

肢体语言有很多种，如眼睛的动作、鼻子的动作、手的动作、手臂的动作、脚的动作等。这里以眼睛的动作为例。采集有权限者脸部图像，识别出眼睛图像，识别出眼睛的位置，定义眼睛的动作，生成对应的有权限者眼神特征值，定义眼神指令，加入肢体语言指令数据库7。

第二步，如图4所示，识别有权限者及其肢体语言指令，对指令作相应处理。

控制模块3控制三维图像实时采集模块4采集门前后视场内的视场图像和景深数据，然后发送给图像识别模块5；控制图像识别模块5分离出视场内的每一个人，并对每个人分别进行面部三维建模，得到人脸特征值，检索人脸三维数据库6，识别出有权限者和无权限者；对有权限者进行肢体三维建模，得到肢体动作特征值，检索肢体语言指令数据库7，识别有权限者的肢体动作，判断有权限者的安全状态；

第三步，进行相应的操作。如安全，不报警；如危险，报警，并在报警的同时发送多媒体报警信息，如位置、现场人员识别结果、视场图像和三维数据等。如是开门指令，则开门；如是不开门指令，则不开门。

举例来说，预设眼的动作指令分三种，如果有权限者的眼睛正视，说明其正处于安全状态，安全门可以正常打开；如果有权限者的眼睛向左看，说明其正处于危险但可以自保的状态，无线自动报警模块便会立即向最近的公安局自动报警，安全门不会打开；如果有权限者的眼睛向右看，说明其正处于非常危险状态，无线自动报警模块便会立即向最近的公安局自动报警，同时安全门打开。这样在有权限者遭遇安全威胁，生命处于危险中时，智能安全门会通过眼的动作指令判断其是否安全，并在不发出声光指示的情况下，迅速向公安局发出报警信号，这样保护了有权限者的安全。同时采集无权限者的人脸三维图像，在报警时一起发送到公安局，为迅速破案提供有力的线索和证据。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种智能安全门，由门框(1)、门板(2)、控制模块(3)、三维图像采集模块(4)、图像识别模块(5)、人脸三维数据库(6)、肢体语言指令数据库(7)、开关门模块(8)、报警模块(9)、存储模块(10)和供电模块(11)组成；

其特征在于：人脸三维数据库(6)和肢体语言指令数据库(7)存储在存储模块里；控制模块(3)控制三维图像采集模块(4)采集视场三维数据并发送到图像识别模块(5)；控制图像识别模块(5)基于人脸三维数据库(6)，识别出有权限者和无权限者，并基于肢体语言指令数据库(7)，判断有权限者的安全状态；控制开关门模块(8)和报警模块(9)进行相应的开门﹑关门或报警；

所述的图像识别模块(5)，其特征在于：从视场图像的三维数据分离出每个人，对每个人分别进行面部三维建模，得到人脸特征值，检索人脸三维数据库(6)，识别出有权限者和无权限者；对有权限者进行肢体三维建模，得到肢体动作特征值，检索人肢体语言指令数据库(7)，识别有权限者的肢体动作，判断其安全状态；

所述的肢体语言指令数据库(7)，其特征在于：包括了各种预设的人肢体语言和其对应的指令；其中人肢体语言包括眼睛的动作、鼻子的动作、手的动作、手臂的动作、脚的动作等；其中可从中选择一种或几种动作，与对应的指令联系起来，预设在肢体语言指令数据库里(7)，供系统识别出有权限者的肢体语言后检索对应指令；

所述的报警模块(9)，其特征在于：通过无线或有线网络，发送相关报警信息；

所述的存储模块(10)，其特征在于：存储系统数据，是本地存储单元、或网络存储服务器；

所述的供电模块(11)，其特征在于：为其它模块供电，供电方式是市电、太阳能、蓄电池或其它已知供电方式。

2.按照权利要求1所述的三维图像采集模块(4)，其特征在于：由2个平面摄像机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中同组2个平面摄像机同时分别采集同一视场图像，利用视差法，得到视场图像的三维数据。

3.按照权利要求1所述的三维图像采集模块(4)，其特征在于：由1个平面摄像机、1个红外传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动红外传感器转动，以扫描整个视场；红外传感器收发红外信号，根据收发红外信号的时间差，得到视场图像的三维数据。

4.按照权利要求1所述的三维图像采集模块(4)，其特征在于：由1个平面摄像机、1个超声波传感器和2个互相垂直的电机组成1组，共2组，分别采集门前后视场三维图像；其中2个互相垂直的电机带动超声波传感器转动，以扫描整个视场；超声波传感器收发超声波信号，根据收发超声波信号的时间差，得到视场图像的三维数据。