CN106127163A - 一种单目测距定位检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单目测距定位检测系统及其检测方法，包括：存储模块、图像传感器模块、中央处理器模块和提示模块；图像传感器模块采集场所周围的图像数据；中央处理器模块对图像数据进行处理，检测图像数据中的人脸图像，计算人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述当前人脸图像信息与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对；当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所对应关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示；节约了成本又提高了效率和准确性能，实现了自动检测场所的相关人员信息。

Description

一种单目测距定位检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及机器视觉与测量技术领域，尤其涉及的是一种单目测距定位检测系统及其检测方法。

背景技术

国内外每年都会有各种各样的考试，随之而来的就会出现各种考试作弊问题，比如伪造考生信息，代考等，以及一些重要场所，如机场，重要部门等场所均需要对前来人员进行信息验证。传统的验证人员信息方法，都是靠人工对进入人员进行信息验证，这不仅增加了工作量，同时也比较容易出错，让不法分子有机可乘，带来了不便。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种单目测距定位检测系统及其检测方法，旨在解决现有场所对来往人员进行人工验证，工作量大且准确率不高的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种单目测距定位检测系统，其中，包括：

存储模块，用于存储场所关联人物的人脸图像信息；

图像传感器模块，用于采集场所周围的图像数据；

中央处理器模块，用于对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

提示模块，用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示；

所述存储模块、图像传感器模块和提示模块分别连接中央处理器模块。

所述的单目测距定位检测系统，其中，所述图像传感器模块包括：

用于实时采集图像数据的摄像头和图像传感器；所述摄像头通过图像传感器连接中央处理器模块。

所述的单目测距定位检测系统，其中，所述中央处理器模块包括：

用于对图像数据进行处理检测其中存在的人脸图像，及将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对来判断目标人物是否为场所关联的人物的人脸识别单元；

用于计算人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间距离，及将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比的单目测距单元；

所述人脸识别单元连接单目测距单元，所述人脸识别单元连接图像传感器模块；所述人脸识别单元和单目测距单元分别连接提示模块。

所述的单目测距定位检测系统，其中，所述提示模块包括：

用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所对应关联的人物时发出警告提示的报警单元；

用于当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示的语音单元；

所述报警单元和语音单元分别连接中央处理器模块。

所述的单目测距定位检测系统，其中，还包括：

用于提前录入与场所关联的人物的人脸图像信息的人脸图像输入模块；所述人脸图像输入模块连接中央处理器模块。

一种单目测距定位检测方法，其中，包括：

A、获取与场所关联人物的人脸图像信息并存储；

B、通过摄像头采集场所周围的图像数据，对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

C、当目标人物与摄像头之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示。

所述的单目测距定位检测方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、预先采集与场所关联的人物的人脸图像信息并存储。

所述的单目测距定位检测方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、通过摄像头采集场所周围的图像数据，检测出所述图像数据中存在的人脸图像，计算人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离；

B2、将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，当所述距离小于距离阈值时，进入步骤B3；

B3、将所述人脸图像与存储的人脸图像信息进行比对，判断目标人物是否为场所对应关联的人物。

所述的单目测距定位检测方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、当目标人物不为场所对应关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示。

所述的单目测距定位检测方法，其中，在所述步骤C中，警告提示具体为提示非相关人员进入场所；发出验证成功提示具体为语音提示验证成功。

本发明所提供的一种单目测距定位检测系统及其检测方法，有效地解决了现有场所对来往人员进行人工验证，工作量大且准确率不高的问题，采用包括：用于存储场所关联人物的人脸图像信息的存储模块；用于采集场所周围的图像数据的图像传感器模块；用于对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物的中央处理器模块；用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示；所述存储模块、图像传感器模块和提示模块分别连接中央处理器模块的提示模块；节约了成本又提高了效率和准确性能，实现了自动检测场所的来往人员信息，可代替传统的人工检测验证人员信息的做法，带来了大大的方便。

附图说明

图1为本发明提供的单目测距定位检测系统较佳实施例的结构框图。

图2为本发明提供的单目测距定位检测系统应用实施例的示意图。

图3为本发明提供的单目测距定位检测方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种单目测距定位检测系统及其检测方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明采用独特的设计思想实现了一种基于单目测距和人脸识别的场所检测系统，与传统的测距方法不同，本系统不需要额外的测距装置，只需要使用摄像头采集人脸图像，通过对人脸图像进行处理即可以测出摄像头到人物目标之间的距离，采集到的人脸图像同时又可以用于对考生身份进行验证，由于系统实现了测距功能，一旦非考生进入设定距离之内，即触发报警，提示有非考生进入场所，同时系统还设计了语音提示功能，当考生信息验证正确，则语音提示验证成功。

请参阅图1，图1为本发明提供的单目测距定位检测系统较佳实施例的结构框图，如图所示，所述定位检测系统包括：

存储模块10，用于存储场所关联人物的人脸图像信息；

图像传感器模块20，用于采集场所周围的图像数据；

中央处理器模块30，用于对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

提示模块40，用于当目标人物与图像传感器模块20之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示；

所述存储模块10、图像传感器模块20和提示模块40分别连接中央处理器模块30。

具体来说，所述场所检测系统包括所述存储模块10、图像传感器模块20、中央处理器模块30和提示模块40。所述场所可为考场，机场，会议室等场所，以考场举例说明如下：将图像传感器模块20设置在考场，譬如大门处，那么图像传感器模块20会采集考场大门处的图像数据，发送给中央处理器模块30，中央处理器模块30对应图像处理，识别出图像数据中的当前人脸图像，并计算该人脸图像对应的目标人物距离图像传感器模块20的摄像头之间的距离，当距离小于距离阈值时，譬如2米，将当前人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断目标人物是否为考场对应关联的人物（譬如考场关联的考生或工作人员），关于人脸比对有多种实现方式，此处不做赘述。当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所对应关联的人物时，发出警告提示。

关于考场对应关联的人物包括考生及工作人员信息，具体来说，就是预先将各个考场对应的考生及工作人员的人脸图像信息存储在各个考场对应的存储模块中。

优选地，可在单目测距定位检测系统设置一个检测区域，也就是说只有目标人物所处的位置在检测区域里的时候，才将目标人物的人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，这样是为了降低工作量，检测区域可以设置为图像传感器模块的3米范围内，3米范围为举例说明。

优选地，所述图像传感器模块20包括：用于实时采集图像数据的摄像头和图像传感器；所述摄像头通过图像传感器连接中央处理器模块30。

在实际应用时，图像传感器模块包含一个图像传感器和镜头组成的摄像装置，与中央处理器模块电气连接，实时采集人脸或视频图像，并把采集的图像数据存放到缓存区。

优选地，所述中央处理器模块30包括：

用于对图像数据进行处理检测其中存在的人脸图像，及将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对来判断目标人物是否为场所关联的人物的人脸识别单元；

用于计算人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间距离，及将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比的单目测距单元；

所述人脸识别单元连接单目测距单元，所述人脸识别单元连接图像传感器模块；所述人脸识别单元和单目测距单元分别连接提示模块。

在实际应用时，中央处理器模块，用于设置禁止距离；对图像传感器实时采集的图像数据进行处理，检测出图像中的人脸，进一步对人脸进行处理，通过测距算法和人脸识别算法得到目标人物到摄像头之间的水平距离以及对人员进行验证识别。

在实际应用时，本发明采用的是单目测距算法，计算目标人物到摄像头之间的距离。关于单目测距，视觉测量是运用摄像机获取的视觉信息对目标的位置和姿态进行测量。传统测距方法有红外测距，超声波测距，激光测距等，本系统采用机器视觉方法来进行测距，通过对采集的人脸图像进行一系列处理以及结合几何关系来实现对目标到摄像机镜头间的测距。按照视觉模型的不同，视觉测量可以分为双目测距、单目测距和多摄像机模型测距，双目测距是利用两个摄像头在不同的位置得到不同的图像，形成视差，然后在两幅图像中匹配特征点，结合视差进行测距；单目测距通过拍摄一副图像，利用变焦法或定焦法进行测距，或者利用几何关系得到物体的三维信息。相对于双目测距，单目测距系统构造简单，对硬件的要求低，测距成本较低；在效率方面，单目测距不需要进行立体匹配，降低了运算复杂度，且避免了立体匹配不准确而造成的测距误差。因而，单目测距在视觉测距系统中受到了广泛的应用。

关于人脸识别，人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术，通过摄像机采集人脸图像或视频流，通过对图像进行处理检测出人脸并得到人脸的特定信息特征，通过和已存储的人脸信息特征进行比对来实现身份的识别。若场所为考场，则是对考生进行识别；若场所为机场，则对前来人员进行识别，根据场所不同，识别的对象也不同，这些数据都是预先存储在存储器中。

优选地，所述提示模块包括：

用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所对应关联的人物时发出警告提示的报警单元；

用于当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示的语音单元；

所述报警单元和语音单元分别连接中央处理器模块。

在实际应用时，报警单元包含一个报警装置，与中央处理器模块电气连接，当中央处理器模块检测到非相关人员进入设置距离范围之内时，报警模块发出警报声，提示非考生进入场所。所述语音单元用于当考生信息识别验证合格，则语音提示验证成功。

优选地，所述的单目测距定位检测系统，还包括：

用于提前录入与场所关联的人物的人脸图像信息的人脸图像输入模块；所述人脸图像输入模块连接中央处理器模块。

具体来说，如何输入预存人脸图像信息至所述单目测距定位检测系统中。举例说明如下：在实际应用时，人脸图像输入模块包含一个按键电路和一个外部存储器，与中央处理器模块连接，用于提前录入考生和工作人员的人脸图像，当按下键盘中的录入按钮时，即给中央处理器发送一个输入图像的脉冲信号，中央处理器控制图像传感器模块来采集人脸图像，并存储到模块中的存储器中。

优选地，所述单目测距定位检测系统还包括网络模块，所述网络模块用于有线或无线接收场所对应关联人物的人脸图像信息。也就是说，由于场所较多，不好一一录入，考试服务器中一般都存有各个考生及工作人员的详细信息，因此，考试服务器将其发送至单目测距定位检测系统，这样单目测距定位检测系统便可对应进行检测。

本发明的目的就是发明一种基于嵌入式的单目测距定位检测系统。系统首先将所有相关人员近期的脸部信息存储起来；检测时通过采集人脸图像，对检测出的人脸进行处理既可以测出目标人物到摄像机镜头之间的距离，同时结合之前录入存储的相关人员人脸图像又可以对考生进行识别验证。系统采用高速DSP处理芯片，把测距和识别结合在一起，共用系统资源，既节约了成本又提高了系统的效率和准确性能，实现了自动检测相关人员信息的功能，可以代替传统的人工检测验证相关人员信息的做法。系统通过摄像头采集到人脸图像并自动检测出人脸，进而对检测出的人脸进行处理，通过测距算法和人脸识别算法可以检测出人脸到摄像头之间的水平距离以及对相关人员进行识别验证，一旦检测到非相关人员进入设定距离之内就触发报警模块，提示非相关人员进入，当信息验证正确，则语音提示验证成功。

请参阅图2，图2本发明提供的单目测距定位检测系统应用实施例的示意图。以场所为考场为例，说明如下，通过系统的图像输入模块把考场的所有考生以及相关工作人员的图像录入到存储器中，以便人脸识别验证时使用。图像传感器模块使用ov7690芯片进行人脸图像的采集，ov7690是一种低功耗、高性能的VGA（640*480） CMOS图像传感器，其图像阵列可以在VGA分辨率下工作在每秒30帧，用户可以完全控制图像质量和输出格式。

本系统的中央处理器模块采用ADI Blackfin533芯片作为核心。ADI Blackfin533作为业界领先的嵌入式多媒体处理器，拥有运算速度高达750MHz的DSP内核，采用ADI与Intel共同开发的MSA体系结构（同Intel XSCALE嵌入式处理器），每个内核提供两套乘法器和ALU，专门的视频处理硬件单元和视频处理指令，丰富的DMA通道，内嵌大容量高速SRAM，能够快速对采集到的人脸图像进行处理，从而满足对测距和人脸识别的实时性要求，该DSP芯片作为消费类电子芯片已经广泛应用于视频监控，医疗仪器，网络传输等图像处理场所。中央处理器通过控制图像传感器ov7690对待进入场所的考生进行图像实时采集，并且把采集到的图像存放在处理器模块中SDRAM缓存中；中央处理器对SDRAM中的图像数据进行处理，自动检测出图像中的人脸，并结合测距算法和人脸识别算法，获取目标人物与传感器摄像镜头之间的水平距离以及对目标考生进行识别验证；当判断出目标人物不是考生或工作人员且进入设置距离之内，触发警报模块，以提示有非法人员进入考场；当考生信息验证正确，则语音提示验证成功，请进入考场。在实际应用时，可使用简单的蜂鸣器作为警报装置，蜂鸣器与处理器模块的IO口连接，当处理器检测到非工作人员进入禁止范围时，处理器立即给蜂鸣器发送一个驱动信号，使蜂鸣器发出警报声，提示有非工作人员闯入禁入区域。

基于上述单目测距定位检测系统，本发明还提供了一种单目测距定位检测方法，如图3所示，所述定位检测方法包括以下步骤：

S100、获取与场所关联人物的人脸图像信息并存储；

S200、通过摄像头采集场所周围的图像数据，对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

S300、当目标人物与摄像头之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示。

进一步地，所述步骤S100具体包括：

S101、预先采集与场所关联的人物的人脸图像信息并存储。

进一步地，所述步骤S200具体包括：

S201、通过摄像头采集场所周围的图像数据，检测出所述图像数据中存在的人脸图像，计算人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离；

S202、将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，当所述距离小于距离阈值时，进入步骤S203；

S203、将所述人脸图像与存储的人脸图像信息进行比对，判断目标人物是否为场所对应关联的人物。

进一步地，所述步骤S300具体包括：

S301、当目标人物不为场所对应关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示。

进一步地，在所述步骤S300中，警告提示具体为提示非相关人员进入场所；发出验证成功提示具体为语音提示验证成功。

本发明所述的单目测距定位检测系统及单目测距定位检测方法不仅可用于场所监控，还可以用于各种房间门禁等领域中。

综上所述，本发明提供的一种单目测距定位检测及其检测方法，采用包括：用于存储场所关联人物的人脸图像信息的存储模块；用于采集场所周围的图像数据的图像传感器模块；用于对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物的中央处理器模块；用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示；所述存储模块、图像传感器模块和提示模块分别连接中央处理器模块的提示模块；节约了成本又提高了效率和准确性能，实现了自动检测场所的来往人员信息，可代替传统的人工检测验证人员信息的做法，带来了大大的方便。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，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，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)

1.一种单目测距定位检测系统，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储场所关联人物的人脸图像信息；

图像传感器模块，用于采集场所周围的图像数据；

中央处理器模块，用于对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

提示模块，用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示；

所述存储模块、图像传感器模块和提示模块分别连接中央处理器模块。

2.根据权利要求1所述的单目测距定位检测系统，其特征在于，所述图像传感器模块包括：

用于实时采集图像数据的摄像头和图像传感器；所述摄像头通过图像传感器连接中央处理器模块。

3.根据权利要求1所述的单目测距定位检测系统，其特征在于，所述中央处理器模块包括：

用于对图像数据进行处理检测其中存在的人脸图像，及将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对来判断目标人物是否为场所关联的人物的人脸识别单元；

用于计算人脸图像对应的目标人物到图像传感器模块之间距离，及将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比的单目测距单元；

所述人脸识别单元连接单目测距单元，所述人脸识别单元连接图像传感器模块；所述人脸识别单元和单目测距单元分别连接提示模块。

4.根据权利要求1所述的单目测距定位检测系统，其特征在于，所述提示模块包括：

用于当目标人物与图像传感器模块之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所对应关联的人物时发出警告提示的报警单元；

用于当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示的语音单元；

所述报警单元和语音单元分别连接中央处理器模块。

5.根据权利要求1所述的单目测距定位检测系统，其特征在于，还包括：

用于提前录入与场所关联的人物的人脸图像信息的人脸图像输入模块；所述人脸图像输入模块连接中央处理器模块。

6.一种单目测距定位检测方法，其特征在于，包括：

A、获取与场所关联人物的人脸图像信息并存储；

B、通过摄像头采集场所周围的图像数据，对所述图像数据进行处理，检测其中存在的人脸图像，计算所述人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离，将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，将所述人脸图像与存储模块中存储的人脸图像信息进行比对，判断所述目标人物是否为场所关联的人物；

C、当目标人物与摄像头之间的距离小于距离阈值且目标人物不为场所关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所关联的人物时，发出验证成功提示。

7.根据权利要求6所述的单目测距定位检测方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、预先采集与场所关联的人物的人脸图像信息并存储。

8.根据权利要求6所述的单目测距定位检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、通过摄像头采集场所周围的图像数据，检测出所述图像数据中存在的人脸图像，计算人脸图像对应的目标人物到摄像头之间的距离；

B2、将所述距离与预先设置的距离阈值进行对比，当所述距离小于距离阈值时，进入步骤B3；

B3、将所述人脸图像与存储的人脸图像信息进行比对，判断目标人物是否为场所对应关联的人物。

9.根据权利要求8所述的单目测距定位检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、当目标人物不为场所对应关联的人物时，发出警告提示；当目标人物为场所对应关联的人物时，发出验证成功提示。

10.根据权利要求6所述的单目测距定位检测方法，其特征在于，在所述步骤C中，警告提示具体为提示非相关人员进入场所；发出验证成功提示具体为语音提示验证成功。