CN106023373A - 一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，包括通过手机采集人脸数据，并和宿舍摄像头阵列获取的人脸数据整合，构建人脸数据库，能够识别校园区域内的非法闯入者和合法开门者；所述系统包括：数据库服务器、语音模块、WIFI模块、蓝牙模块、电机锁、摄像头阵列、人脸识别APP、手机客户端。宿舍摄像头阵列和手机获取的人脸数据，共同组建三维人脸数据库，通过大数据分析发现非法闯入者；手机通过人脸识别登录APP，验证身份合法性，合法即开锁；并能通过网络连接WIFI的门禁系统，对开关门远程操控。本发明能够实现一种安全系数较高、方便快捷的智能门禁系统。

Description

一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统

技术领域

本发明涉及一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，特别是属于人脸识别和智能门禁中大数据处理技术领域。

背景技术

门锁和门禁系统，作为出入口进行管制的系统，受到了越来越多的重视。而校园宿舍又是人口较为集中的地区，门禁系统使用较少，虽然安装了不少视频监控装置，但仍然极易发生失窃案件。近年来出现的智能门锁是在电机锁、电控锁、磁力锁、指纹锁等基础上，通过智能终端来控制门锁的技术，将蓝牙和WiFi通讯技术组合运用到已有门锁上，能够构建基于蓝牙通信技术近程控制门锁，或者基于手机APP和WIFI通信技术的远程控制门锁。进一步，还能实现人脸识别和实现语音传输、以及门铃提醒功能。

现有的智能门锁系统在给大家带来方便的同时也带来一定安全性问题。如必须借助于门锁密码开锁，密码被泄露就可能被非法进入；难以实现远程控制的功能，比如有权开锁的合法用户在远处，就难以给忘记带钥匙的用户或门前的访客开门；现有的指纹锁受手指干湿、潜在指纹、传感器的寿命影响大；现有的智能门锁无法和视频监控网络整合，数据利用率低；现有的手机智能门锁如要提高安全性，往往方案复杂、故障率高、成本昂贵。

随着手机人脸识别技术和大数据分析的进步，为智能门锁的进步提供了一个更加方便、同时也更加安全的解决方案，但是，目前市场上很少有基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，通过整合手机摄像头和视频监控网络所获取的人脸数据，通过人脸识别技术和大数据分析技术，能够精确的识别特定区域的非法闯入或者可疑身份，并通知用户和管理员，特别是能够让合法用户方便、安全地打开门锁，并能实现远程开关锁。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，包括数据库服务器、语音模块、WIFI模块、蓝牙模块、门禁端电机锁、摄像头阵列、人脸识别APP、手机客户端；其方法包括，

通过手机摄像头和宿舍摄像头获取大量人脸信息组建数据库，进行大数据分析，能够精确的识别特定区域的非法闯入或者可疑身份，并通知管理员,起到防盗作用；合法人员通过手机识别人脸登录开锁APP，实现无钥匙开锁，并通过网络将开门信息上传至服务器；能够进行远程开锁，并远程识别宿舍的安全状态。

在手机端输入用户名，通过人脸识别技术完成对账户密码的匹配，进入主界面后可通过手机2G/3G/4G/WiFi网络远程控制门锁，或者通过手机蓝牙打开门锁，并能够借助WiFi技术将按门铃信号远程传送到手机端，访客可在门禁系统端直接用语音呼叫户主。

本发明所述方法包括，可通过摄像头阵列以及手机端摄像头获取大量人脸信息，并进行数据整合构成人脸数据库，通过人脸识别技术和大数据分析技术，建立每一位住宿学生的三维人脸信息，能够精确的识别出可疑身份，提醒用户和宿舍管理员注意，并且还具有自动设置早/晚开/关门时间，规范学生的生活习惯。

进一步地，数据库服务器用于处理、整合、计算、匹配由摄像头阵列以及手机人脸识别所获得的三维人脸信息及其映射信息，并处理手机客户端发送的申请匹配请求、远程管理门禁状态查询、搜索人脸的匹配计算、以及开关门相关操作。

所述数据库服务器，用于对手机摄像头和视频监控网络所获取的人脸数据进行预处理、计算和整合，并监测开锁/关锁等指令信息，以及网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求，并提供相应的服务，能够利用大数据分析出不常在宿舍区域活动的人脸，并提醒用户和管理员。

所述数据库服务器，可以用于对大量涌现的人脸进行算法优化、模型训练以及算法的测试比较，需要建立、维持、关联具有一定规模、且能够涵盖较多人脸属性变化的人脸图像数据库。

进一步地，所述人脸数据库主要用于整合和存储摄像头阵列、手机终端所搜集的人脸数据，记录门锁和宿舍安全状态，并进行非法身份识别。

所述人脸数据库，存储手机摄像头和视频监控网络所获取的人脸数据，以及开锁关锁等指令信息，并且通过脸部信息迭代算法，将每一名用户的所有信息进行合成，且随着数据的不断更新来完成迭代学习。

进一步地，所述语音模块，优选地，使用WiFi语音终端设备，利用现有的WLAN网络实现无线的VoIP语音通话，用户可以通过WiFi语音终端设备在WLAN网络的覆盖范围内随时进行语音通话，具有IP网络成本低，以及WLAN的方便性。

进一步地，所述WiFi模块，优选地，使用高性能、低功耗、体积小的无线模组，符合智能门锁信息交互的需要；符合 IEEE802.11N 标准，具有极高的兼容性，能够快速、方便的与无线设备互相联通，支持手机与WiFi模块之间的信息交换，满足系统对语音和文本信息传输的实时处理。WIFI模块主要用于门禁联网，从而便于上传电机锁状态、开/关门信息，并进行远程开/关锁。

进一步地，所述蓝牙模块，包括无线射频传送接收器及微控制器，具有睡眠模式功率消耗及不同工作模式间短暂的转换时间。蓝牙模块主要用于连接手机客户端与门禁端电机锁，从而达到近程开/关锁功能。

进一步地，所述电机锁，用于手动和自动完成宿舍门锁的开闭，包括通过手机客户端软件实现与电机锁和蓝牙模块连接，根据人脸识别的情况确定是否开锁。所述电机锁模块（105）主要由电源、马达、齿轮以及其他锁部件构成，当接收到开/关锁信号，将自动开/关锁；具有手动/自动两种工作模式，在无电机能够手动开锁。

进一步地，所述摄像头阵列，可以利用现有校园宿舍苑区、楼栋、楼层等多层次组成的摄像头阵列，捕获到在该区域活动的人脸信息并上传服务器，通过单片机统一控制各个摄像头阵列，并远程实时了解各摄像头的工作情况和故障情况。

所述人脸识别模块，是一个手机端APP，需由合法用户输入正确的账号，通过人脸扫描完成登入；优选地，使用基于Webcam（Internet上的摄像头）的人脸检测和跟踪技术，可以充分利用现有宿舍基于Internet的视频流数据，在Internet上采集人脸信息，并进行数据整合和身份认证。

进一步地，所述手机客户端，是一个移动终端，可以通过所述手机客户端与电机锁进行数据交换和控制；进一步地，所述客户端包括两个主要软件模块：蓝牙和WiFi，手机与门锁端蓝牙模块成功连接实现自动开关锁功能，手机通过WiFi与电机锁建立联系实现数据的相互传输，了解门锁的开/关状态。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，具有以下效果：

首先，本发明将手机摄像头和视频监控网络所获取的人脸数据进行了数据整合，提高了数据价值和利用率。通过人脸识别技术和大数据分析技术，能够精确的识别特定区域的非法闯入者、不常住用户、及可疑人员，并通知用户和管理员。

其次，本发明能够实现远程开关锁。能够让合法用户方便、安全地打开门锁；合法用户不仅可以用自己的手机开门，还可以在忘带钥匙或手机后，借助他人手机开门；即使合法用户不在门前或宿舍，也能够通过手机APP实时了解宿舍安全状态。

再次，本发明成本较低，充分利用了现有的校园宿舍已有的视频监控网络、服务器、数据库，以及用户的手机终端，不需要过多的额外成本，简便实用，当安全事件或案件发生时，可以利用大数据技术挖掘嫌疑线索。

附图说明

图1是本发明的系统方案结构图；

图2是本发明的系统流程图；

图3是本发明的人脸识别流程图；

图4是本发明的语音识别流程图；

图5是本发明的摄像头阵列部署图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明实例提供的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统结构示意图，系统包括如下模块：

所述数据库服务器模块100，是网络环境中的高性能计算机，安装于校园苑区、楼栋的安全监控室，用于将各手机人脸识别的数据和已有的视频监控数据整合，经过必要的预处理后将人脸数据存储到数据库中，并能够处理开锁关锁等指令信息，侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求，并提供相应的服务。进一步地，能够对大量涌现的人脸进行算法优化、模型训练以及算法的测试比较，利用大数据分析技术分析不常在宿舍区域活动的陌生人脸并提醒用户和管理员。优选地，所述数据库服务器模块100只有安全监控人员才有访问权限。

所述人脸数据库模块101，是高性能数据库和存储中心，安装于安全监控室的数据中心，用于存储手机摄像头和视频监控网络获取的人脸数据，并能够运行脸部信息迭代算法，对用户数据进行合成，建立具有一定规模、且能够涵盖较多人脸属性变化的人脸图像数据库。优选地，所述人脸数据库模块101只有安全监控人员才有访问权限。

所述语音模块102，安装于手机终端，用于语音数据传输，优选地，所述WiFi语音终端设备利用宿舍现有的WLAN网络实现无线的VoIP语音通话，用户可以通过WiFi语音终端设备在WLAN网络的覆盖范围内随时进行语音通话，发挥了IP网络成本低的特点。优选地，所述系统采用的是STM-WIFI模块，用户可以利用WiFi模块建立局域网，通过手机APP进行语音通话。

所述WiFi模块103，安装于宿舍和手机终端，用于无线数据传输，优选地，所述模块为BL-8782模组，是一款高性能、低功耗、体积小的无线模组，符合 IEEE802.11N 标准，其极高的兼容性，能够快速、方便的与无线设备互相联通，支持最新的 64/128位 WEP 数据加密，无线传输速率高达150M，是普通11B 产品的 10 倍。所述WiFi模块103能够方便快捷的实现手机与WiFi模块之间的信息交换，完成语音和文本信息的实时传输处理。

所述蓝牙模块104，安装于宿舍和手机终端，用于无线数据传输，优选地，所述模块CC2540结合一个优异的无线射频传送接收器及一个工业标准的加强型8051微控制器，内建可程式的快闪记忆体，精确的无线射频讯号强度指示，内建AES-128加密引擎。CC2540具有很低的睡眠模式功率消耗及不同工作模式间短暂的转换时间，确保了整个系统的超低消耗功率。

所述门禁端电机锁105，安装于门锁上，用于控制门锁的开/关，可以手动/自动两种方式控制门锁开/关。手机客户端软件实现与WiFi模块103或蓝牙模块104连接时，也可以通过手机远程开/关门锁或在现场近程开/关门锁。

所述摄像头阵列106，安装于楼层、楼栋、苑区，主要是校园已有的摄像头网络，也包括用户的手机终端上的摄像头，共同组成摄像头阵列，用于采集人脸信息，将捕获到在摄像头前活动的人脸上传到服务器进行分析。优选地，楼层、楼栋、苑区的摄像头阵列由所述数据库服务器100统一控制，以便宿管人员及时了解各摄像头的情况，发生故障时也可以及时排查。

所述人脸识别模块107，安装于手机客户端108，用于人脸数据采集和识别，用于控制开锁。优选地，基于Webcam（Internet上的摄像头）的人脸检测和跟踪技术能将人脸分析技术与基于Internet的视频流相结合，可以在Internet上通过摄像头阵列完成合法用户的身份认证和安全识别。所述人脸识别模块107需输入用户正确的账号，通过人脸识别扫描人脸完成登入；用户忘带手机后，也可借助他人手机开门。

所述手机客户端108，在用户手中，优选地，所述手机客户端108是装有摄像头的智能手机。所述手机客户端108，用于与电机锁进行数据交换和控制，客户端包括手动和自动两种工作模式，装有蓝牙和WiFi两大软件模块。手机与门锁端蓝牙模块成功连接实现自动开/关锁功能；手机与WiFi建立联系，从而实现数据的相互传输，包括语音通话和传输文本信息。

如图2所示，为本发明实例提供的用户使用图，访客通过手机客户端门铃触发WiFi模块请求开门，WiFi模块自动将有访客访问的信号通过门锁上的数据交换接口模块发送给用户，此时，用户手机端铃声响起；同时，访客可在按门铃阶段说话请求开门，音频信息采用ADPCM的压缩和解压算法，将PCM数据压缩至1/4大小后传送给合法用户；合法用户可通过人脸图像判定访客为亲友后选择开门，此时用手机登入门禁系统的手机APP，登入过的用户无需进行此操作；然后，合法用户通过手机客户端点击开锁，此时为手机蓝牙向门锁装置的CC2540模块蓝牙发起配对，密钥匹配成功，门锁解开，反之蓝牙密钥配对不成功，开门失败。合法用户也可将开关锁数据通过服务器远程传输给门锁装置的WiFi模块，其收到指令，控制门锁做出反应。

如图3所示，为本发明实例提供的人脸识别流程图，将注册后的用户面部特征作为密码，来保障用户使用的安全，通过记录用户的面部特征数据和自家的门锁一一匹配，在任一客户端登入时，只需扫描面部，其特征与注册时匹配即可登入。其方法还包括：当有人按门铃时，屋主可以利用手机APP模块调用手机前置摄像头，对人脸进行扫描，识别确认身份。

如图4所示，为本发明实例提供的语音唤门图，当有访客来临，或其他人员请求开锁时，能够在识别来访人真实身份后采取开锁/关锁操作，避免了他人假冒请求开门的风险。其方法包括：利用语音通信技术通过WiFi远程传输语音数据，避免了用GSM通信技术需扣除电话费的额外负担，实时且安全。

如图5所示，为本发明实例提供的摄像头阵列部署图，摄像头安装于各宿舍人流节点区域，负责收集楼层，楼栋，苑区的人脸头像后传送到主服务器进行识别分析，并将陌生人或可疑人物推送给管理员或相关用户，由管理员或用户进行分析和识别。当宿舍发生盗窃事件时管理员可根据储存的图像数据提供犯罪嫌疑证据，并提交公安机关或安保部门进一步处理。优选地，非管理人员，一般用户未经授权无法访问人脸数据库。其方法还包括：摄像头阵列采集人脸信息根据摄像头所处位置，结合用户住宿数据，能够整理出楼栋和苑区的常住用户、非常住用户人脸，从而进一步判定楼层来往人员是否为本宿舍学生用户和该本楼层用户。

以上实施方式仅适用于说明本公开，而并非对公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精度和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范畴应自权利要求限定。

Claims (8)

1.一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，包括数据库服务器（100）、人脸数据库（101）、语音模块（102）、WIFI模块（103）、蓝牙模块（104）、门禁端电机锁（105）、摄像头阵列（106）、人脸识别APP（107）、手机客户端（108）；

其特征在于；通过摄像头阵列（106）获取大量人脸信息组建数据库，进行大数据分析，识别特定区域的非法闯入或者可疑身份，并通知管理员；起到防盗作用；合法人员通过人脸识别APP（107），实现无钥匙开锁，并通过网络将开门信息上传至数据库服务器（100）；能够进行远程开锁，并远程识别宿舍的安全状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述数据库服务器（100）用于处理、整合、计算、匹配由摄像头阵列（106）以及人脸识别APP（107）所获得的三维人脸信息及其映射信息，并处理手机客户端（108）发送的申请匹配请求、远程管理门禁状态查询、搜索人脸的匹配计算、以及开关门相关操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述人脸数据库（101）用于整合和存储摄像头阵列（106）、手机终端（108）所搜集的人脸数据，记录门锁和宿舍安全状态，并进行非法身份识别。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述语音模块（102）用于远程语音唤门。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述WIFI模块（103）用于门禁联网，从而便于上传门禁端电机锁（105）状态、开/关门信息，并进行远程开/关锁。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述蓝牙模块（104）用于连接手机客户端（108）与门禁端电机锁（105），从而达到近程开/关锁功能。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述电机锁模块（105）主要由电源、马达、齿轮以及其他锁部件构成，当接收到开/关锁信号，将自动开锁；具有手动/自动两种工作模式，在无电机能够手动开/关锁。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据与人脸识别的校园宿舍门禁系统，其特征在于，所述摄像头阵列（106）用于采集校园宿舍区域，特别是关键路口楼道的人脸信息，并传输至人脸数据库（101）。