CN107798746A - 远程门禁控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程门禁控制系统，包括嵌入式处理设备、门禁设备、时分双工通信设备和显示设备，嵌入式处理设备分别与门禁设备、时分双工通信设备和显示设备连接，用于控制门禁设备的操作模式，还用于向时分双工通信设备和显示设备发送数据。本发明还涉及了一种远程门禁控制方法。通过本发明，能够有效避免非授权用户通过门禁进入保护区域。

Description

远程门禁控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及门禁控制领域，尤其涉及一种远程门禁控制系统及控制方法。

背景技术

在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得到了迅猛的发展。门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。他在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。在该系统的基础上增加相应的辅助设备可以进行电梯控制、车辆进出控制，物业消防监控、保安巡检管理、餐饮收费管理等，真正实现区域内一卡智能管理。

同时，门禁系统又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的智能化管理系统.概括就是：管理什么人什么时间可以进出那些门，并提供事后的查询报表等等，常见的门禁系统有:密码门禁系统,非接触卡门禁系统,指纹虹膜掌型生物识别门禁系统等的总称，门禁系统近几年发展很快，被广泛应用于管理控制系统中。

但是，现有的分布式远程门禁控制系统对于进出人员的识别精度不高，识别速度过慢，影响了小区进出的速度，门禁系统的可靠性也不高，需要对门禁系统的人员识别机制进行优化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种远程门禁控制系统及控制方法，改造现有技术中远程门禁控制机制，采用人脸识别机制替代原有的射频识别机制，提高人员识别精度，同时，还引入了多个大容量通信设备，使得复杂特征数据匹配成为可能，从而提高人员识别的精度。

根据本发明的一方面，提供了一种远程门禁控制系统，所述系统包括嵌入式处理设备、门禁设备、时分双工通信设备和显示设备，嵌入式处理设备分别与门禁设备、时分双工通信设备和显示设备连接，用于控制门禁设备的操作模式，还用于向时分双工通信设备和显示设备发送数据。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中，包括：嵌入式处理设备，与特征向量比较子设备连接，用于在接收到人脸识别成功信号时发出门禁打开信号，还用于在接收到人脸识别失败信号时发出门禁关闭信号；门禁设备，与嵌入式处理设备连接，用于在接收到门禁打开信号时自动打开，还用于在接收到门禁关闭信号时保持关闭；时分双工通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送门禁打开信号或门禁关闭信号；高清摄像头，位于门禁设备附近，用于对门禁设备前的人员进行脸部数据采集以输出高清脸部图像；亮度补偿设备，与高清摄像头连接，用于接收高清脸部图像，基于高清脸部图像中各个像素的灰度值确定高清脸部图像的平均亮度，并将高清脸部图像的平均亮度与预设亮度进行比较，当高清脸部图像的平均亮度大于等于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度降低调整以获得亮度调整图像，当高清脸部图像的平均亮度小于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度提升调整以获得亮度调整图像；高斯平滑设备，与亮度补偿设备连接以接收亮度调整图像，对亮度调整图像进行高斯平滑处理以获得平滑图像；灰度化处理设备，与高斯平滑设备连接以接收平滑图像，并对平滑图像执行灰度化处理以获得灰度化图像；直方图均衡设备，与灰度化处理设备连接以接收灰度化图像，并对灰度化图像执行直方图均衡处理以获得均衡图像；特征提取设备，与IP解包设备连接，还与直方图均衡设备连接以对接收到的均衡图像进行处理；特征提取设备包括复杂度检测子设备、像素处理子设备、矩阵转换子设备、特征向量获取子设备和特征向量比较子设备；复杂度检测子设备与直方图均衡设备连接，用于计算均衡图像的复杂度，基于均衡图像的复杂度选择像素矩阵的大小，均衡图像的复杂度越高，选择的像素矩阵越大；像素处理子设备分别与复杂度检测子设备和直方图均衡设备连接，用于接收均衡图像，针对均衡图像的每一个像素作为对象像素执行以下处理：将对象像素作为复杂度检测子设备确定的像素矩阵的中心像素在均衡图像中获取对象像素矩阵，对象像素矩阵的大小与复杂度检测子设备确定的像素矩阵的大小相同，将对象像素矩阵内除了对象像素之外的每一个像素作为参考像素与对象像素进行比较，以获得二值化矩阵，二值化矩阵的大小与对象像素矩阵的大小相同，二值化矩阵由多个参考像素分别对应的多个二值化像素组成，参考像素大于等于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为1，参考像素小于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为0；矩阵转换子设备与像素处理子设备连接，用于将每一个对象像素对应的二值化矩阵转换成目标十进制数，具体转换操作为：将每一个对象像素对应的二值化矩阵的所有二值化像素值按其在二值化矩阵中的位置以先左后右再先上后下的顺序组成一个二进制数作为目标二进制数，再将目标二进制数转化成十进制数以作为目标十进制数；特征向量获取子设备分别与直方图均衡设备和矩阵转换子设备连接，用于将均衡图像中每一个对象像素的像素值替换成该对象像素对应的目标十进制数并按照对象像素在均衡图像中的位置将所有对象像素对应的目标十进制数组成一维特征向量，作为目标特征向量输出；特征向量比较子设备分别与特征向量获取子设备和IP解包设备连接，用于将目标特征向量分别与各个基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出人脸识别成功信号以及与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，匹配失败则输出人脸识别失败信号；IP解包设备，用于与远程的数据服务器网络连接，通过网络接收来自数据服务器处的IP数据包，并对IP数据包解包以获得6LowPAN数据包；其中，IP数据包是对6LowPAN数据包进行打IP包后而获得的数据包，6LowPAN数据包中的负载包括数据服务器处的各个基准特征向量，6LowPAN数据包中的头部是压缩数据，解压后的6LowPAN数据包中的头部用于对6LowPAN数据包中的负载进行解析；其中，每一个基准特征向量为对相应授权用户基准面部图像预先进行与特征提取设备相同操作的特征向量提取而获得的向量；边缘传感设备，与IP解包设备连接，用于接收IP解包设备输出的6LowPAN数据包，获得呈现为压缩数据的6LowPAN数据包的头部，对6LowPAN数据包的头部解压以获得解压后的6LowPAN数据包中的头部；6LowPAN解包设备，与边缘传感设备连接，用于接收6LowPAN数据包以获取6LowPAN数据包中的负载，并基于解压后的6LowPAN数据包中的头部对6LowPAN数据包中的负载进行解析，以获得各个基准特征向量；显示设备，与嵌入式处理设备连接，用于实时显示门禁打开信号或门禁关闭信号；其中，嵌入式处理设备在接收到人脸识别成功信号时，还接收与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，并将与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称发送给显示设备以进行实时显示。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中：高清摄像头还包括闪光灯控制器和闪光灯。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中：高清摄像头还包括亮度传感器，用于检测实时环境亮度。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中：闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中：闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯。

更具体地，在所述远程门禁控制系统中：闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

根据本发明的另一方面，还提供了一种远程门禁控制方法，所述方法包括用于搭建远程门禁控制系统。

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远程门禁控制系统的结构方框图。

附图标记：1嵌入式处理设备；2门禁设备；3时分双工通信设备；4显示设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的远程门禁控制系统的实施方案进行详细说明。

智能门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统，他集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，他涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间,智能化小区，工厂等。

现有技术中的门禁系统的工作效率低下且识别精度不高，在大量进入人群出现的小区出入口，现有的门禁系统不堪重负，需要对其当前的识别机制进行替换，从而提高人员识别的速度和精度。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种远程门禁控制系统，采用高精度人脸识别机制进行人员身份识别，采用高带宽的通信设备为人脸识别提供大数据基础，从而解决了上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的远程门禁控制系统的结构方框图，所述系统包括嵌入式处理设备、门禁设备、时分双工通信设备和显示设备，嵌入式处理设备分别与门禁设备、时分双工通信设备和显示设备连接，用于控制门禁设备的操作模式，还用于向时分双工通信设备和显示设备发送数据。

接着，继续对本发明的远程门禁控制系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统包括：嵌入式处理设备，与特征向量比较子设备连接，用于在接收到人脸识别成功信号时发出门禁打开信号，还用于在接收到人脸识别失败信号时发出门禁关闭信号。

所述系统包括：门禁设备，与嵌入式处理设备连接，用于在接收到门禁打开信号时自动打开，还用于在接收到门禁关闭信号时保持关闭；时分双工通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送门禁打开信号或门禁关闭信号，

所述系统包括：高清摄像头，位于门禁设备附近，用于对门禁设备前的人员进行脸部数据采集以输出高清脸部图像；亮度补偿设备，与高清摄像头连接，用于接收高清脸部图像，基于高清脸部图像中各个像素的灰度值确定高清脸部图像的平均亮度，并将高清脸部图像的平均亮度与预设亮度进行比较，当高清脸部图像的平均亮度大于等于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度降低调整以获得亮度调整图像，当高清脸部图像的平均亮度小于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度提升调整以获得亮度调整图像。

所述系统包括：高斯平滑设备，与亮度补偿设备连接以接收亮度调整图像，对亮度调整图像进行高斯平滑处理以获得平滑图像；灰度化处理设备，与高斯平滑设备连接以接收平滑图像，并对平滑图像执行灰度化处理以获得灰度化图像；直方图均衡设备，与灰度化处理设备连接以接收灰度化图像，并对灰度化图像执行直方图均衡处理以获得均衡图像。

所述系统包括：特征提取设备，与IP解包设备连接，还与直方图均衡设备连接以对接收到的均衡图像进行处理；特征提取设备包括复杂度检测子设备、像素处理子设备、矩阵转换子设备、特征向量获取子设备和特征向量比较子设备；复杂度检测子设备与直方图均衡设备连接，用于计算均衡图像的复杂度，基于均衡图像的复杂度选择像素矩阵的大小，均衡图像的复杂度越高，选择的像素矩阵越大；像素处理子设备分别与复杂度检测子设备和直方图均衡设备连接，用于接收均衡图像，针对均衡图像的每一个像素作为对象像素执行以下处理：将对象像素作为复杂度检测子设备确定的像素矩阵的中心像素在均衡图像中获取对象像素矩阵，对象像素矩阵的大小与复杂度检测子设备确定的像素矩阵的大小相同，将对象像素矩阵内除了对象像素之外的每一个像素作为参考像素与对象像素进行比较，以获得二值化矩阵，二值化矩阵的大小与对象像素矩阵的大小相同，二值化矩阵由多个参考像素分别对应的多个二值化像素组成，参考像素大于等于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为1，参考像素小于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为0；矩阵转换子设备与像素处理子设备连接，用于将每一个对象像素对应的二值化矩阵转换成目标十进制数，具体转换操作为：将每一个对象像素对应的二值化矩阵的所有二值化像素值按其在二值化矩阵中的位置以先左后右再先上后下的顺序组成一个二进制数作为目标二进制数，再将目标二进制数转化成十进制数以作为目标十进制数；特征向量获取子设备分别与直方图均衡设备和矩阵转换子设备连接，用于将均衡图像中每一个对象像素的像素值替换成该对象像素对应的目标十进制数并按照对象像素在均衡图像中的位置将所有对象像素对应的目标十进制数组成一维特征向量，作为目标特征向量输出；特征向量比较子设备分别与特征向量获取子设备和IP解包设备连接，用于将目标特征向量分别与各个基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出人脸识别成功信号以及与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，匹配失败则输出人脸识别失败信号。

所述系统包括：IP解包设备，用于与远程的数据服务器网络连接，通过网络接收来自数据服务器处的IP数据包，并对IP数据包解包以获得6LowPAN数据包；其中，IP数据包是对6LowPAN数据包进行打IP包后而获得的数据包，6LowPAN数据包中的负载包括数据服务器处的各个基准特征向量，6LowPAN数据包中的头部是压缩数据，解压后的6LowPAN数据包中的头部用于对6LowPAN数据包中的负载进行解析；其中，每一个基准特征向量为对相应授权用户基准面部图像预先进行与特征提取设备相同操作的特征向量提取而获得的向量。

所述系统包括：边缘传感设备，与IP解包设备连接，用于接收IP解包设备输出的6LowPAN数据包，获得呈现为压缩数据的6LowPAN数据包的头部，对6LowPAN数据包的头部解压以获得解压后的6LowPAN数据包中的头部。

所述系统包括：6LowPAN解包设备，与边缘传感设备连接，用于接收6LowPAN数据包以获取6LowPAN数据包中的负载，并基于解压后的6LowPAN数据包中的头部对6LowPAN数据包中的负载进行解析，以获得各个基准特征向量；显示设备，与嵌入式处理设备连接，用于实时显示门禁打开信号或门禁关闭信号。

其中，嵌入式处理设备在接收到人脸识别成功信号时，还接收与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，并将与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称发送给显示设备以进行实时显示。

可选地，在所述控制平台中：高清摄像头还包括闪光灯控制器和闪光灯；高清摄像头还包括亮度传感器，用于检测实时环境亮度；闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭；闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯；闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

为了克服上述不足，本发明还提供了一种远程门禁控制方法，所述方法包括用于搭建上述远程门禁控制系统。

另外，高清摄像头包括CMOS图像传感器，用于实现高清图像数据采集。CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)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。

采用本发明的远程门禁控制系统及控制方法，针对现有技术中远程门禁系统识别机制落后的技术问题，通过将高精度图像处理模式和大容量通信模式相结合的方式，提高了远程门禁人员识别的效率和准确性。

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 (3)

1.一种远程门禁控制系统，所述系统包括嵌入式处理设备、门禁设备、时分双工通信设备和显示设备，嵌入式处理设备分别与门禁设备、时分双工通信设备和显示设备连接，用于控制门禁设备的操作模式，还用于向时分双工通信设备和显示设备发送数据。

2.如权利要求1所述的远程门禁控制系统，其特征在于，所述系统包括：

嵌入式处理设备，与特征向量比较子设备连接，用于在接收到人脸识别成功信号时发出门禁打开信号，还用于在接收到人脸识别失败信号时发出门禁关闭信号；

门禁设备，与嵌入式处理设备连接，用于在接收到门禁打开信号时自动打开，还用于在接收到门禁关闭信号时保持关闭；

时分双工通信设备，与嵌入式处理设备连接，用于无线发送门禁打开信号或门禁关闭信号；

高清摄像头，位于门禁设备附近，用于对门禁设备前的人员进行脸部数据采集以输出高清脸部图像；

亮度补偿设备，与高清摄像头连接，用于接收高清脸部图像，基于高清脸部图像中各个像素的灰度值确定高清脸部图像的平均亮度，并将高清脸部图像的平均亮度与预设亮度进行比较，当高清脸部图像的平均亮度大于等于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度降低调整以获得亮度调整图像，当高清脸部图像的平均亮度小于预设亮度，对高清脸部图像进行亮度提升调整以获得亮度调整图像；

高斯平滑设备，与亮度补偿设备连接以接收亮度调整图像，对亮度调整图像进行高斯平滑处理以获得平滑图像；

灰度化处理设备，与高斯平滑设备连接以接收平滑图像，并对平滑图像执行灰度化处理以获得灰度化图像；

直方图均衡设备，与灰度化处理设备连接以接收灰度化图像，并对灰度化图像执行直方图均衡处理以获得均衡图像；

特征提取设备，与IP解包设备连接，还与直方图均衡设备连接以对接收到的均衡图像进行处理；特征提取设备包括复杂度检测子设备、像素处理子设备、矩阵转换子设备、特征向量获取子设备和特征向量比较子设备；复杂度检测子设备与直方图均衡设备连接，用于计算均衡图像的复杂度，基于均衡图像的复杂度选择像素矩阵的大小，均衡图像的复杂度越高，选择的像素矩阵越大；像素处理子设备分别与复杂度检测子设备和直方图均衡设备连接，用于接收均衡图像，针对均衡图像的每一个像素作为对象像素执行以下处理：将对象像素作为复杂度检测子设备确定的像素矩阵的中心像素在均衡图像中获取对象像素矩阵，对象像素矩阵的大小与复杂度检测子设备确定的像素矩阵的大小相同，将对象像素矩阵内除了对象像素之外的每一个像素作为参考像素与对象像素进行比较，以获得二值化矩阵，二值化矩阵的大小与对象像素矩阵的大小相同，二值化矩阵由多个参考像素分别对应的多个二值化像素组成，参考像素大于等于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为1，参考像素小于对象像素，则参考像素对应的二值化像素的像素值为0；矩阵转换子设备与像素处理子设备连接，用于将每一个对象像素对应的二值化矩阵转换成目标十进制数，具体转换操作为：将每一个对象像素对应的二值化矩阵的所有二值化像素值按其在二值化矩阵中的位置以先左后右再先上后下的顺序组成一个二进制数作为目标二进制数，再将目标二进制数转化成十进制数以作为目标十进制数；特征向量获取子设备分别与直方图均衡设备和矩阵转换子设备连接，用于将均衡图像中每一个对象像素的像素值替换成该对象像素对应的目标十进制数并按照对象像素在均衡图像中的位置将所有对象像素对应的目标十进制数组成一维特征向量，作为目标特征向量输出；特征向量比较子设备分别与特征向量获取子设备和IP解包设备连接，用于将目标特征向量分别与各个基准特征向量进行匹配，匹配成功则输出人脸识别成功信号以及与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，匹配失败则输出人脸识别失败信号；

IP解包设备，用于与远程的数据服务器网络连接，通过网络接收来自数据服务器处的IP数据包，并对IP数据包解包以获得6LowPAN数据包；其中，IP数据包是对6LowPAN数据包进行打IP包后而获得的数据包，6LowPAN数据包中的负载包括数据服务器处的各个基准特征向量，6LowPAN数据包中的头部是压缩数据，解压后的6LowPAN数据包中的头部用于对6LowPAN数据包中的负载进行解析；其中，每一个基准特征向量为对相应授权用户基准面部图像预先进行与特征提取设备相同操作的特征向量提取而获得的向量；

边缘传感设备，与IP解包设备连接，用于接收IP解包设备输出的6LowPAN数据包，获得呈现为压缩数据的6LowPAN数据包的头部，对6LowPAN数据包的头部解压以获得解压后的6LowPAN数据包中的头部；

6LowPAN解包设备，与边缘传感设备连接，用于接收6LowPAN数据包以获取6LowPAN数据包中的负载，并基于解压后的6LowPAN数据包中的头部对6LowPAN数据包中的负载进行解析，以获得各个基准特征向量；

显示设备，与嵌入式处理设备连接，用于实时显示门禁打开信号或门禁关闭信号；

其中，嵌入式处理设备在接收到人脸识别成功信号时，还接收与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称，并将与匹配到的基准特征向量对应的授权用户名称发送给显示设备以进行实时显示；

高清摄像头还包括闪光灯控制器和闪光灯；

高清摄像头还包括亮度传感器，用于检测实时环境亮度。

3.一种远程门禁控制方法，用于搭建如权利要求2所述的远程门禁控制系统。