CN105913517A - 一种家用门禁系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用门禁系统和方法，通过声音传感器获取来访者的敲门声或按门铃的声音，发出第一到访信号，通过压力传感器获取来访者在门口站立时的体重，发出第二到访信号，只有处理器收到第一到访信号和第二到访信号时，才会是处于待机状态的系统启动，通过摄像模块获取来访者的图像信号，并通过显示模块显示。个摄像头的设置方式，为了能够拍摄到来访者正面和背面的照片，达到更好的安放效果。开启摄像和显示模块之前，到访者进门或离开之后，系统处于待机状态可以节约能耗。本发明自动化程度高，方案简单实用，且造价不高。

Description

一种家用门禁系统和方法

技术领域

本发明属于安全防护领域，具体涉及一种家用门禁系统和方法。

背景技术

现有家用门禁系统设计过于复杂，包括指纹识别、人脸识别、无线网络等技术，这些技术的应用一方面实用性不高，另一方面造价高，且各个设备实时处于工作状态耗能较高。

发明内容：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种家用门禁系统和方法，通过声音和重力感应来访者，达到门禁目的。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种家用门禁系统，包括：

声音传感器模块，用于获取来访者到访信号声音，并输出第一到访信号；

压力传感器模块，用于获取来访者体重产生的压力信号，并基于压力信号输出第二到访信号；

处理器模块，用于依据第一到访信号和第二到访信号发出摄像开启信号；

摄像模块，依据摄像开启信号开始获取来访者图像信号，并将图像信号输出至处理器模块；

显示模块，用于接收从处理器模块获取到的图像信号，并显示。

较佳地，压力传感器模块未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号至处理器模块；

处理器模块，依据离开信号向摄像模块发出摄像停止信号。

较佳地，还包括门体开启感应模块，用于在门体被开启时，输出开门信号至所处理器模块；处理器模块依据开门信号发出摄像停止信号。

较佳地，声音传感器模块设置于门体，压力传感器模块设置于门体之外的地面。

较佳地，摄像模块包括至少两个摄像头，第一摄像头的镜头朝门体之外的方向设置，第二摄像头的镜头朝门体方向设置。

较佳地，第一摄像头设置的离地距离X为

其中，L为来访者身高，B为第一摄像头的有效拍摄角度范围，D为来访者站立位置与门体的垂直距离。

一种家用门禁方法，包括：

声音传感器获取到来访者的来访信号声音时发出第一到访信号，压力传感器获取到来访者体重产生的压力信号时发出第二到访信号；

处理器模块依据第一到访信号和第二到访信号发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将图像信号通过显示模块进行显示；

较佳地，压力传感器未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号；处理器模块依据离开信号发出摄像停止信号，摄像模块停止采集来访者的图像信号。

较佳地，还包括通过门体开启感应模块获取开门信号，处理器依据开门信号发出摄像停止信号。

较佳地，来访信号声音包括门体被来访者敲击的声音和门铃的声音。

本发明的有益效果在于：本发明通过声音传感器获取来访者的敲门声或按门铃的声音，发出第一到访信号，通过压力传感器获取来访者在门口站立时的体重，发出第二到访信号，只有处理器收到第一到访信号和第二到访信号时，才会使处于待机状态的系统启动。通过摄像模块获取来访者的图像信号，并通过显示模块显示。摄像头的设置方式，为了能够拍摄到来访者正面和背面的照片，达到更好的安放效果。通过压力传感器或门体开启感应器获取到来访者从门口离开或或者门体被打开的信号时，处理器会发出停止摄像的命令，此时由于来访者已离开或门体被打开，开启摄像对门外的来访者进行监视已无必要，因此关闭摄像头可以节约资源和能耗。另外在开启摄像和显示模块之前，到访者进门或离开之后，系统处于待机状态可以节约能耗。本发明自动化程度高，方案简单实用，且造价不高。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统结构示意图；

图2为本发明实施例一加入门体开启传感器模块的系统结构示意图；

图3为本发明实施例一摄像模块、声音传感器模块和压力传感器模块在门体附近的安装示意图；

图4为本发明实施例一计算第一摄像头设置离地距离的参考图；

图5为本发明实施例二的方法流程图；

图6为本发明实施例二加入通过压力传感器获取离开信号步骤的方法流程图；

图7为本发明实施例二加入通过门体开启传感器获取开门信号步骤的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例一

一种家用门禁系统，如图1所示，包括：

声音传感器模块，用于获取来访者到访信号声音，并输出第一到访信号；

压力传感器模块，用于获取来访者体重产生的压力信号，并基于压力信号输出第二到访信号；

处理器模块，用于依据第一到访信号和第二到访信号发出摄像开启信号；

摄像模块，依据摄像开启信号开始获取来访者图像信号，并将图像信号输出至处理器模块；

显示模块，用于接收从处理器模块获取到的图像信号，并显示。

作为本实施例的一个示例

压力传感器模块未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号至处理器模块；

处理器模块，依据离开信号向摄像模块发出摄像停止信号。

作为本实施例的一个示例

如图2所示，还包括门体开启感应模块，用于在门体被开启时，输出开门信号至所处理器模块；

处理器模块依据开门信号发出摄像停止信号。

作为本实施例的一个示例

如图3所示，声音传感器模块设置于门体，压力传感器模块设置于门体之外的地面。

作为本实施例的一个示例

如图3所示，摄像模块包括至少两个摄像头，第一摄像头的镜头朝门体之外的方向设置，第二摄像头的镜头朝门体方向设置。

作为本实施例的一个示例

第一摄像头设置的离地距离X为

其中，L为来访者身高，B为摄像头的有效拍摄角度范围，D为来访者站立位置与门体的垂直距离。该离地距离的公式推导过程如下：

如图4所示，A为第一摄像头超出有效范围边界与水平线的夹角，L为来访者身高，B为摄像头的有效拍摄角度范围，D为来访者站立位置与门体的垂直距离因此，第一摄像头安装位置离地距离为X+L，据此列等式：

$\frac{X}{D}=\tan A,$

$\frac{X+L}{D}=tan(A+B)=\frac{\tan A+\tan B}{1-\tan A*\tan B},$

将tanA作为公共的值，带入函数，经简化之后，得到如下的一元二次方程

X²tanB+L tanB*X+D²tanB-LD＝0

根据ax²+bx+c＝0得到得知此处a＝tanB b＝LtanB c＝D²tanB-LD

由一元二次方程求根公式得到x＝(-b±√(b^2-4ac))/2a

X为

因此得到第一摄像头安装位置离地距离为X+L的公式为：

$\frac{-L\tan B\±\sqrt{{\left(L\tan B\right)}^2-4\tan B*(D^2\tan B-LD)}}{2\tan B}+L$

由于摄像预览需要对来访者正反面全身拍照故需要调整两个摄像头到合适位置以便实现该功能，对于后摄的要求相对较低。本实施例针对第一摄像头的安装位置做了上述具体描述，根据上述公式所述，假定来访者身高1.9m，敲门时离门距离0.3m而普通摄像头摄像角度为65度，可以得出第一摄像头离地距离大于等于1.98M时对身高1.9m的人而言视角最好。

本实施例中，处理器模块作为主控，和显示模块一起设置在屋内，处理器包括CPU以及必要的外围如晶振/flash/ram等，以确保指令的执行；声音传感器模块的输出端连接到处理器CPU的gpio通用输入输出端口记为gpioM口，压力传感器模块的输出端连接到CPU的gpio通用输入输出端口记为gpioN口，显示模块与处理器的显示控制单元接口相连，摄像模块与处理器的摄像控制单元相连。

第二摄像头为后摄，距离很宽裕故，第二摄像头的离地距离大于1米时均可以得到很好的视像效果。

实施例二

一种家用门禁方法，包括：

声音传感器获取到来访者的来访信号声音时发出第一到访信号，压力传感器获取到来访者体重产生的压力信号时发出第二到访信号；

处理器模块依据第一到访信号和第二到访信号发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将图像信号通过显示模块进行显示，如图5所示，具体步骤包括：

步骤1，系统处于待机状态，处理器、显示模块和摄像模块均处于待机状态；

步骤2，声音传感器是否获取到来访者的来访信号声音，若是，则发出第一到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤3，压力传感器是否获取到来访者的体重产生的压力信号，若是，则发出第二到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤4，处理器判断是否接收到第一到访信号和第二到访信号，若是，则发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将图像信号通过显示模块进行显示，若否，则回到步骤1。

作为本实施例的一个示例

压力传感器未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号；处理器模块依据离开信号发出摄像停止信号，摄像模块停止采集来访者的图像信号。如图6所示，具体步骤包括：

步骤1，系统处于待机状态，处理器、显示模块和摄像模块均处于待机状态；

步骤2，声音传感器是否获取到来访者的来访信号声音，若是，则发出第一到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤3，压力传感器是否获取到来访者的体重产生的压力信号，若是，则发出第二到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤4，处理器判断是否接收到第一到访信号和第二到访信号，若是，则发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将图像信号通过显示模块进行显示，若否，则回到步骤1；

步骤5，压力传感器是否未获取到来访者的体重产生的压力信号，若是，则发出离开信号至处理器，若否，则回到步骤4；

步骤6，处理器接收到离开信号，系统进入待机状态，处理器、显示模块和摄像模块均进入待机状态。

作为本实施例的一个示例

还包括通过门体开启感应模块获取开门信号，处理器依据开门信号发出摄像停止信号。在处理器接收到第一到访信号和第二到访信号之前，以及在处理器接收到离开信号之后，处理器、显示模块和摄像模块均处于待机状态。

如图7所示，具体步骤包括：

步骤1，系统处于待机状态，处理器、显示模块和摄像模块均处于待机状态；

步骤2，声音传感器是否获取到来访者的来访信号声音，若是，则发出第一到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤3，压力传感器是否获取到来访者的体重产生的压力信号，若是，则发出第二到访信号至处理器，若否，则回到步骤1；

步骤4，处理器判断是否接收到第一到访信号和第二到访信号，若是，则发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将图像信号通过显示模块进行显示，若否，则回到步骤1；

步骤5，门体开启传感器模块是否感应到门体开启，若是，则发出开门信号至处理器，若否，则回到步骤4；

步骤6，处理器接收到开门信号，系统进入待机状态，处理器、显示模块和摄像模块均进入待机状态。

作为本实施例的一个示例

来访信号声音包括门体被来访者敲击的声音和门铃的声音

本实施例在使用中：首先来访者会敲门或按铃发声，声音被门体上的声音传感器模块捕捉到，从而置位处理器的gpioM口，此时处理器会检测到该从0到1的置位信号变化；继续检测来自位于大门门口下方的压力传感器模块对应的gpioN口，此时若来自压力传感器模块的gpioN并未触发(即无人站立的状态)，CPU将清除刚刚已经置位的gpioM口并继续处于系统待机的状态，而一旦此时有人站立门前(即gpioN口被触发)处理器将进入正常工作状态此时处理器将设置并填充屏幕显示模块及摄像预览单元的底层寄存器参数，参数设置完毕后将会先使能摄像模块进行数据采集，再打开屏幕显示单元进行成像，前后摄像头组成的摄像单元负责对来访者的正面和反面全身同时拍照以便确认来访者的安全性，拍照的结果会实时反馈在屋内的显示模块的屏幕上，由于有两个摄像头故需要对二者成像单元做不同坐标设置以便二者分屏实时显示；整个工作过程处理器将不断监控来自重力感应的gpioN状态，如该信号一直被触发(即人一直站在门外未离开)预览及成像过程将一直开启，而一旦出现如屋主确认来访者安全后开门或屋内无人来访者离开即人离开重力感应单元，处理器检测该gpioN为低，继而关屏幕显示单元成像和摄像预览单元预览，这样整个监控过程将自动结束，由于系统自动进入待机状态，整体功耗即大大降低。

代码部分主要框架如下：

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种家用门禁系统，其特征在于，包括：

声音传感器模块，用于获取来访者到访信号声音，并输出第一到访信号；

压力传感器模块，用于获取来访者体重产生的压力信号，并基于所述压力信号输出第二到访信号；

处理器模块，用于依据所述第一到访信号和所述第二到访信号发出摄像开启信号；

摄像模块，依据所述摄像开启信号开始获取来访者图像信号，并将所述图像信号输出至所述处理器模块；

显示模块，用于接收从所述处理器模块获取到的图像信号，并显示。

2.根据权利要求1所述的一种家用门禁系统，其特征在于：

所述压力传感器模块未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号至所述处理器模块；

所述处理器模块，依据所述离开信号向所述摄像模块发出摄像停止信号。

3.根据权利要求2所述的一种家用门禁系统，其特征在于：

还包括门体开启感应模块，用于在门体被开启时，输出开门信号至所处理器模块；

所述处理器模块依据所述开门信号发出摄像停止信号。

4.根据权利要求1所述的一种家用门禁系统，其特征在于：所述声音传感器模块设置于门体，所述压力传感器模块设置于门体之外的 地面。

5.根据权利要求4所述的一种家用门禁系统，其特征在于：所述摄像模块包括至少两个摄像头，第一摄像头的镜头朝门体之外的方向设置，第二摄像头的镜头朝所述门体方向设置。

6.根据权利要求5所述的一种家用门禁系统，其特征在于：所述第一摄像头设置的离地距离X为

其中，L为来访者身高，B为第一摄像头的有效拍摄角度范围，D为来访者站立位置与门体的垂直距离。

7.一种家用门禁方法，其特征在于，包括：

声音传感器获取到来访者的来访信号声音时发出第一到访信号，压力传感器获取到来访者体重产生的压力信号时发出第二到访信号；

处理器模块依据所述第一到访信号和所述第二到访信号发出摄像开启信号，摄像模块开始采集来访者的图像信号，并将所述图像信号通过显示模块进行显示。

8.根据权利要求7所述的一种家用门禁方法，其特征在于，还包括：所述压力传感器未获取到来访者体重产生的压力信号时，输出离开信号；所述处理器模块依据所述离开信号发出摄像停止信号，摄像模块停止采集来访者的图像信号。

9.根据权利要求8所述的一种家用门禁方法，其特征在于：还包括通过门体开启感应模块获取开门信号，所述处理器依据所述开门信号发出所述摄像停止信号。

10.根据权利要求1所述的一种家用门禁方法，其特征在于：来访信号声音包括门体被来访者敲击的声音和门铃的声音。