CN105913261A - 智能化面部支付平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化面部支付平台，包括面部识别设备、支付设备、控制设备和TF存储卡，面部识别设备与TF存储卡协同操作以基于顾客图像识别出顾客身份，控制设备分别与面部识别设备、支付设备和TF存储卡连接，用于基于顾客身份控制支付设备完成支付。通过本发明，能够实现顾客支付的自动化和智能化。

Description

智能化面部支付平台

技术领域

本发明涉及面部支付领域，尤其涉及一种智能化面部支付平台。

背景技术

人脸识别支付是人脸识别的一个重要应用领域。在传统收费模式下，顾客需要向收银员提供银行卡，收银员按照收费金额对银行卡进行刷卡操作，并由顾客输入相应的银行卡密码，支付系统才能够进入顾客账户内进行划款操作，随后顾客还需要签名以确认。整个过程需要持续的人工操作和顾客收银员的无缝配合，很明显，操作过于繁琐，而且耗费大量时间。而人脸识别支付能够直接识别顾客面部特征，确认顾客身份，不需要顾客操作，即能够完成划款过程。

然而，由于人脸识别支付是直接进行划款，因此，其安全性能尤为关键。现有的人脸识别支付是确定脸部特征符合后即进行划款，没有考虑到脸部特征识别错误的情况，同时，排队结账的顾客很多，很容易对非结账顾客进行面部特征识别，而且，现有的人脸识别机制本身结构冗余度高，还有提高精度和优化功能的空间。

因此，需要一种新的面部支付平台，能够解决上述技术问题，在替换繁琐的人工操作，提高顾客结账效率的同时，从整体上改善支付机制，保证每一位顾客的账号安全，避免顾客受到不必要的经济损失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化面部支付平台，能够增加辅助身份认证设备，在面部识别身份后，使用辅助身份认证设备进行进一步的身份确认，同时为收银员提供结账顾客选择模式，避免其他顾客被误结账的情况发生，尤其重要的是，还对现有的面部识别支付设备进行结构改善，从而提高面部识别的精度。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化面部支付平台，所述平台包括面部识别设备、支付设备、控制设备和TF存储卡，面部识别设备与TF存储卡协同操作以基于顾客图像识别出顾客身份，控制设备分别与面部识别设备、支付设备和TF存储卡连接，用于基于顾客身份控制支付设备完成支付。

更具体地，在所述智能化面部支付平台中，包括：DCT变换设备，与归一化处理设备连接以接收待识别图像，对待识别图像进行DCT变换处理以获得DCT图像；向量提取设备，与DCT变换设备连接以接收DCT图像，从DCT图像左上角区域提取预设数目的低频分量以构成一维向量；特征分析设备，与向量提取设备连接以接收一维向量，对一维向量进行主成分分析即PCA以获取对应的PCA描述子，作为待识别图像的不变特征；特征匹配设备，分别与特征分析设备和远端的面部识别数据库连接，面部识别数据库预先存储了每一个人的面部图像的PCA特征，基于特征分析设备输出的PCA描述子在面部识别数据库寻找匹配的PCA特征，并将匹配的PCA特征对应的人物身份作为识别身份输出；TF存储卡，用于预先存储了预设基准面部轮廓、预设图像均值、预设图像方差和预设像素块大小；频分双工通信设备，用于通过频分双工通信链路建立特征匹配设备与远端的面部识别数据库之间的连接，还用于通过频分双工通信链路建立蓝牙信息匹配设备与远端的蓝牙信息数据库之间的连接；CMOS视觉传感设备，设置在收银台上方，用于对排队结账的人群进行拍摄以获得高清人群图像，高清人群图像的分辨率为3840×2160；面部检测设备，分别与TF存储卡和CMOS视觉传感设备连接，用于接收高清人群图像和预设基准面部轮廓，基于预设基准面部轮廓在高清人群图像中匹配出多个面部子图像；液晶显示设备，与面部检测设备连接以接收并显示多个面部子图像，液晶显示设备还带有触摸屏，以基于收银员的输入从多个面部子图像中选择目标面部子图像；均值滤波设备，分别与液晶显示设备和面部检测设备连接，用于接收目标面部子图像并对目标面部子图像进行均值滤波处理，以获得对应的均值滤波图像；直方图均衡化设备，与均值滤波设备连接，用于接收均值滤波图像并对均值滤波图像进行直方图均衡化处理，以获得均值滤波图像的灰度直方图；光照补偿设备，分别与TF存储卡和直方图均衡化设备连接，用于接收灰度直方图、预设图像均值和预设图像方差，对灰度直方图进行图像修正以使得修正后图像的图像均值等于预设图像均值且修正后图像的图像方差等于预设图像方差；归一化处理设备，分别与TF存储卡和光照补偿设备连接，用于接收预设像素块大小和修正后图像，在修正后图像中定位出面部中右眼的位置，以右眼位置为基准点，从修正后图像中划分出具有预设像素块大小的待识别图像；蓝牙信息检测设备，用于获取进入店内的每一个顾客使用的手机的蓝牙识别代码以组成蓝牙识别代码列表；蓝牙信息匹配设备，分别与特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和远端的蓝牙信息数据库连接，蓝牙信息数据库预先存储了每一个人的手机的蓝牙识别代码，基于特征匹配设备输出的识别身份在蓝牙信息数据库中寻找对应的蓝牙识别代码，如果对应的蓝牙识别代码在蓝牙信息检测设备获得的蓝牙识别代码列表内，则发出身份确认信号；支付设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于接收身份信息和支付金额以完成支付；飞思卡尔IMX6处理器，分别与液晶显示设备、特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备连接，当从特征匹配设备处接收到识别身份时，向当前结账的顾客启动蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备以接收身份确认信号，当前结账的顾客处于排队结账的人群中，当接收到身份确认信号时，将识别身份和收银员通过液晶显示设备的触摸屏输入的金额数据一起发送到远端的支付设备以完成支付，同时向识别身份对应的电子邮箱发送确认邮件，确认邮件中包括顾客支付视频；其中，液晶显示设备还用于显示与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的文字提示信息。

更具体地，在所述智能化面部支付平台中：预设基准面部轮廓为对基准面部图像进行轮廓提取而获得的图形，预设图像均值选为140，预设图像方差选为50，预设像素块大小选为60像素×65像素。

更具体地，在所述智能化面部支付平台中：CMOS视觉传感设备还用于录制顾客支付视频。

更具体地，在所述智能化面部支付平台中：飞思卡尔IMX6处理器在第一预设时间后未接收到识别身份时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在第二预设时间后未接收到身份确认信号时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在接收到身份确认信号时，发出身份确认成功信号。

更具体地，在所述智能化面部支付平台中，还包括：语音播放设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于播放与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的语音提示文件。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化面部支付平台的结构方框图。

附图标记：1面部识别设备；2支付设备；3控制设备；4TF存储卡

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化面部支付平台的实施方案进行详细说明。

人脸识别支付是将人脸识别应用到支付平台上，通过顾客脸部特征提取，确认顾客身份，并配合收银员提供的消费金额完成顾客支付过程。整个支付过程自动化程度高，人工干涉环节少，对于在排队结账顾客过多的时间段，其效果尤为显著。

然而，现有的人脸识别支付机制还存在几个弊端。第一，识别支付环节过于简单粗暴，缺少必要的辅助认证机制；第二，在排队结账顾客过多时，可能对非结账顾客进行面部识别和支付；第三，人脸识别本身仍有改善性能的空间。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化面部支付平台，对现有的人脸识别支付机制进行改进，增加辅助认证手段和顾客选择环节，并对人脸特征检测的方式进行优化，从而全面提高面部支付平台的安全性和可靠性。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化面部支付平台的结构方框图，所述平台包括面部识别设备、支付设备、控制设备和TF存储卡，面部识别设备与TF存储卡协同操作以基于顾客图像识别出顾客身份，控制设备分别与面部识别设备、支付设备和TF存储卡连接，用于基于顾客身份控制支付设备完成支付。

接着，继续对本发明的智能化面部支付平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台包括：DCT变换设备，与归一化处理设备连接以接收待识别图像，对待识别图像进行DCT变换处理以获得DCT图像；向量提取设备，与DCT变换设备连接以接收DCT图像，从DCT图像左上角区域提取预设数目的低频分量以构成一维向量；特征分析设备，与向量提取设备连接以接收一维向量，对一维向量进行主成分分析即PCA以获取对应的PCA描述子，作为待识别图像的不变特征。

所述平台包括：特征匹配设备，分别与特征分析设备和远端的面部识别数据库连接，面部识别数据库预先存储了每一个人的面部图像的PCA特征，基于特征分析设备输出的PCA描述子在面部识别数据库寻找匹配的PCA特征，并将匹配的PCA特征对应的人物身份作为识别身份输出；TF存储卡，用于预先存储了预设基准面部轮廓、预设图像均值、预设图像方差和预设像素块大小。

所述平台包括：频分双工通信设备，用于通过频分双工通信链路建立特征匹配设备与远端的面部识别数据库之间的连接，还用于通过频分双工通信链路建立蓝牙信息匹配设备与远端的蓝牙信息数据库之间的连接；CMOS视觉传感设备，设置在收银台上方，用于对排队结账的人群进行拍摄以获得高清人群图像，高清人群图像的分辨率为3840×2160。

所述平台包括：面部检测设备，分别与TF存储卡和CMOS视觉传感设备连接，用于接收高清人群图像和预设基准面部轮廓，基于预设基准面部轮廓在高清人群图像中匹配出多个面部子图像；液晶显示设备，与面部检测设备连接以接收并显示多个面部子图像，液晶显示设备还带有触摸屏，以基于收银员的输入从多个面部子图像中选择目标面部子图像。

所述平台包括：均值滤波设备，分别与液晶显示设备和面部检测设备连接，用于接收目标面部子图像并对目标面部子图像进行均值滤波处理，以获得对应的均值滤波图像；直方图均衡化设备，与均值滤波设备连接，用于接收均值滤波图像并对均值滤波图像进行直方图均衡化处理，以获得均值滤波图像的灰度直方图。

所述平台包括：光照补偿设备，分别与TF存储卡和直方图均衡化设备连接，用于接收灰度直方图、预设图像均值和预设图像方差，对灰度直方图进行图像修正以使得修正后图像的图像均值等于预设图像均值且修正后图像的图像方差等于预设图像方差；归一化处理设备，分别与TF存储卡和光照补偿设备连接，用于接收预设像素块大小和修正后图像，在修正后图像中定位出面部中右眼的位置，以右眼位置为基准点，从修正后图像中划分出具有预设像素块大小的待识别图像。

所述平台包括：蓝牙信息检测设备，用于获取进入店内的每一个顾客使用的手机的蓝牙识别代码以组成蓝牙识别代码列表；蓝牙信息匹配设备，分别与特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和远端的蓝牙信息数据库连接，蓝牙信息数据库预先存储了每一个人的手机的蓝牙识别代码，基于特征匹配设备输出的识别身份在蓝牙信息数据库中寻找对应的蓝牙识别代码，如果对应的蓝牙识别代码在蓝牙信息检测设备获得的蓝牙识别代码列表内，则发出身份确认信号；支付设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于接收身份信息和支付金额以完成支付。

所述平台包括：飞思卡尔IMX6处理器，分别与液晶显示设备、特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备连接，当从特征匹配设备处接收到识别身份时，向当前结账的顾客启动蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备以接收身份确认信号，当前结账的顾客处于排队结账的人群中，当接收到身份确认信号时，将识别身份和收银员通过液晶显示设备的触摸屏输入的金额数据一起发送到远端的支付设备以完成支付，同时向识别身份对应的电子邮箱发送确认邮件，确认邮件中包括顾客支付视频。

其中，液晶显示设备还用于显示与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的文字提示信息。

可选地，在所述平台中：预设基准面部轮廓为对基准面部图像进行轮廓提取而获得的图形，预设图像均值选为140，预设图像方差选为50，预设像素块大小选为60像素×65像素；CMOS视觉传感设备还用于录制顾客支付视频；飞思卡尔IMX6处理器在第一预设时间后未接收到识别身份时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在第二预设时间后未接收到身份确认信号时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在接收到身份确认信号时，发出身份确认成功信号；所述平台还可以包括：语音播放设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于播放与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的语音提示文件。

另外，CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel SensorCMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。

被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(Active Pixel Sensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。

采用本发明的智能化面部支付平台，针对现有技术面部支付机制容易造成误支付情况发生的技术问题，通过增加辅助身份认证机制为面部识别到的身份进行进一步的确认，为收银员提供附近多个顾客图像供收银员选择出当前结账的顾客，对面部特征识别模式进行了性能改善，从而在整体上避免了顾客误结账的情况发生。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种智能化面部支付平台，所述平台包括面部识别设备、支付设备、控制设备和TF存储卡，面部识别设备与TF存储卡协同操作以基于顾客图像识别出顾客身份，控制设备分别与面部识别设备、支付设备和TF存储卡连接，用于基于顾客身份控制支付设备完成支付。

2.如权利要求1所述的智能化面部支付平台，其特征在于，所述平台包括：

DCT变换设备，与归一化处理设备连接以接收待识别图像，对待识别图像进行DCT变换处理以获得DCT图像；

向量提取设备，与DCT变换设备连接以接收DCT图像，从DCT图像左上角区域提取预设数目的低频分量以构成一维向量；

特征分析设备，与向量提取设备连接以接收一维向量，对一维向量进行主成分分析即PCA以获取对应的PCA描述子，作为待识别图像的不变特征；

特征匹配设备，分别与特征分析设备和远端的面部识别数据库连接，面部识别数据库预先存储了每一个人的面部图像的PCA特征，基于特征分析设备输出的PCA描述子在面部识别数据库寻找匹配的PCA特征，并将匹配的PCA特征对应的人物身份作为识别身份输出；

TF存储卡，用于预先存储了预设基准面部轮廓、预设图像均值、预设图像方差和预设像素块大小；

频分双工通信设备，用于通过频分双工通信链路建立特征匹配设备与远端的面部识别数据库之间的连接，还用于通过频分双工通信链路建立蓝牙信息匹配设备与远端的蓝牙信息数据库之间的连接；

CMOS视觉传感设备，设置在收银台上方，用于对排队结账的人群进行拍摄以获得高清人群图像，高清人群图像的分辨率为3840×2160；

面部检测设备，分别与TF存储卡和CMOS视觉传感设备连接，用于接收高清人群图像和预设基准面部轮廓，基于预设基准面部轮廓在高清人群图像中匹配出多个面部子图像；

液晶显示设备，与面部检测设备连接以接收并显示多个面部子图像，液晶显示设备还带有触摸屏，以基于收银员的输入从多个面部子图像中选择目标面部子图像；

均值滤波设备，分别与液晶显示设备和面部检测设备连接，用于接收目标面部子图像并对目标面部子图像进行均值滤波处理，以获得对应的均值滤波图像；

直方图均衡化设备，与均值滤波设备连接，用于接收均值滤波图像并对均值滤波图像进行直方图均衡化处理，以获得均值滤波图像的灰度直方图；

光照补偿设备，分别与TF存储卡和直方图均衡化设备连接，用于接收灰度直方图、预设图像均值和预设图像方差，对灰度直方图进行图像修正以使得修正后图像的图像均值等于预设图像均值且修正后图像的图像方差等于预设图像方差；

归一化处理设备，分别与TF存储卡和光照补偿设备连接，用于接收预设像素块大小和修正后图像，在修正后图像中定位出面部中右眼的位置，以右眼位置为基准点，从修正后图像中划分出具有预设像素块大小的待识别图像；

蓝牙信息检测设备，用于获取进入店内的每一个顾客使用的手机的蓝牙识别代码以组成蓝牙识别代码列表；

蓝牙信息匹配设备，分别与特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和远端的蓝牙信息数据库连接，蓝牙信息数据库预先存储了每一个人的手机的蓝牙识别代码，基于特征匹配设备输出的识别身份在蓝牙信息数据库中寻找对应的蓝牙识别代码，如果对应的蓝牙识别代码在蓝牙信息检测设备获得的蓝牙识别代码列表内，则发出身份确认信号；

支付设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于接收身份信息和支付金额以完成支付；

飞思卡尔IMX6处理器，分别与液晶显示设备、特征匹配设备、蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备连接，当从特征匹配设备处接收到识别身份时，向当前结账的顾客启动蓝牙信息检测设备和蓝牙信息匹配设备以接收身份确认信号，当前结账的顾客处于排队结账的人群中，当接收到身份确认信号时，将识别身份和收银员通过液晶显示设备的触摸屏输入的金额数据一起发送到远端的支付设备以完成支付，同时向识别身份对应的电子邮箱发送确认邮件，确认邮件中包括顾客支付视频；

其中，液晶显示设备还用于显示与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的文字提示信息。

3.如权利要求2所述的智能化面部支付平台，其特征在于：

预设基准面部轮廓为对基准面部图像进行轮廓提取而获得的图形，预设图像均值选为140，预设图像方差选为50，预设像素块大小选为60像素×65像素。

4.如权利要求2所述的智能化面部支付平台，其特征在于：

CMOS视觉传感设备还用于录制顾客支付视频。

5.如权利要求2所述的智能化面部支付平台，其特征在于：

飞思卡尔IMX6处理器在第一预设时间后未接收到识别身份时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在第二预设时间后未接收到身份确认信号时，发出身份确认失败信号，飞思卡尔IMX6处理器在接收到身份确认信号时，发出身份确认成功信号。

6.如权利要求2所述的智能化面部支付平台，其特征在于，还包括：

语音播放设备，与飞思卡尔IMX6处理器连接，用于播放与身份确认失败信号或身份确认成功信号对应的语音提示文件。