CN107945443A - 一种脸部辨识安控系统 - Google Patents

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Abstract

一种脸部辨识安控系统包括：多个脸部辨识模块、至少一个摄影机以及一个控制中心。该脸部辨识模块是依据一视角内至少一个脸部对象的2.5维影像，各自辨识出一组脸部特征值。该控制中心是通过无线网络或实体讯号线，接收该组脸部特征值以及该脸部辨识模块的位置码，并据此判断出至少一个该脸部对象的移动轨迹。其中，至少一个该脸部辨识模块的视角与该摄影机拍摄的二维影像视角重叠，称为邻近模块，而出现在该邻近模块的脸部对象称为邻近对象。该控制中心是通过无线网络或实体讯号线，在该邻近对象出现的时间内配对该邻近对象与该二维影像。

Description

一种脸部辨识安控系统
技术领域
本发明涉及脸部辨识安控系统技术领域，尤其涉及一种可设置在任何需要兼顾保全与隐私场所的脸部辨识安控系统。
背景技术
要创造一个现代化的智能型城市，除了布署绵密的网络及功能强大的控制中心外，还须充分掌握人群的集散动线，才能据此提供快速、节能及状况防范的智能控制。以交通控制为例，路灯、监视摄影机与交通号志，甚至车辆间得彼此交换数据，并通过单一平台实时进行监控管理，如交通堵塞、节庆聚会，车祸肇事，或聚众滋事的犯罪现场，协助疏散车潮、划分避行区域与确实追踪犯罪车辆。
然而，随着监控的范围越来越广，空间越来越多元，有越来越多的监控系统使用方便的网络IP摄影机传送监视影像，却难抵黑客入侵IP摄影机泄漏隐私。对此，美国专利证号7,634,662揭露一种仅传输脸部影像的监视系统。该专利提出的IP摄影机会自动侦测影像里是否出现脸部，并撷取含有脸部的影像发送至局域网络或是广域网，再由网络里的身分辨识设备比对人脸影像数据库进行人员的管控。
上述先前技术使用的摄影机为一般二维影像摄影机，为了正确比对数据库里的身分影像，需严格限制拍摄角度与位置。除此之外，虽然仅有脸部相关影像在网络里传输，个人隐私权及肖像权泄漏的疑虑仍旧无法消除。最后，能被允许设立监视摄影机的点会越来越少，而所谓的智慧控制将失去它原先设立的目的。因此，若是有一种脸部辨识模块能够在监视端即充分的解析出个人独特特征值，那么仅靠这些特征值在网络里传输，就足以提供进出人员的安全控制而不致侵犯到个人隐私权。
根据上海复旦大学2013年发表在PLOS的一篇文章(https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003375)，某些DNA序列对于形成脸部立体形构有密切相关。研究指出，利用脸部的三维形构比单纯地利用二维轮廓更能够明确地对应至上述DNA序列。除此之外，法国LIRIS Laboratory在2009年的IEEE Computer Society(DOI:10.1109/BTAS.2009.5339052)，也证实了2.5维影像技术能彻底修正人脸侦测时的旋转量，而不需要像传统二维人脸辨识一样地限制拍照角度与位置。
从上述数据得知，2.5维影像也就包括物体表面高低数据的影像，能够使脸部辨识变得更加准确，也不用再限制人员的拍照角度与位置。更可以被配置在各种日常生活用品或移动装置中，以不中断不侵犯的方式侦测系统内人员或生物的流动。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了能实时分析并传送脸部特征值的脸部辨识安控系统。
为此，本发明公开了一种脸部辨识安控系统，包括：
多个脸部辨识模块，是依据一视角内至少一个脸部对象的2.5维影像辨识出至少一组脸部特征值，包括：双眼距离、眼鼻口相对位置、山根与眉骨高度、颧骨面积曲率、鼻头宽度、脸型弧度、脸部肤色、眼睛颜色、脸部方向、以及该脸部对象相对于该脸部辨识模块的相对位置至少其一，并通过无线网络或实体讯号线输出该脸部特征值及一组位置码；
至少一个摄影机；以及
一个控制中心，是依据该多组脸部特征值与该多组位置码，推测至少一个该脸部对象的移动路线；
其中，至少一个该脸部辨识模块的视角与该摄影机拍摄的二维影像视角重叠，供以在该脸部对象出现时通过该控制中心配对视角重叠的该脸部对象与该二维影像。
作为上述方案的改进，该脸部对象的2.5维影像包括：该脸部对象在该视角内的二维影像以及该脸部对象的表面高低数值。
作为上述方案的改进，该脸部对象的2.5维影像包括：该脸部对象在该视角内的二维影像以及从该脸部辨识模块到该脸部对象的表面距离。
作为上述方案的改进，至少一个该脸部辨识模块包括：一影像撷取器供以撷取该视角内二维影像，以及一飞行距离侦测器供以计算该脸部辨识模块至该脸部对象的表面距离。
作为上述方案的改进，至少一个该脸部辨识模块包括：一大光圈影像撷取器、一小光圈影响撷取器以及一测距器，供以撷取该视角内二维影像以及计算该脸部辨识模块至该脸部对象的表面距离。
作为上述方案的改进，该脸部辨识模块是根据该2.5维影像，计算出该脸部对象相对于该脸部辨识模块的旋转角度，并据此修正该组脸部特征值。
作为上述方案的改进，该脸部特征值是以因特网通讯协议(IP stack)，通过无线或是有线方式传送至局域网络(LAN)或广域网(WAN)。
作为上述方案的改进，该脸部辨识模块更包括：一个定位组件，例如：全球定位系统(GPS)与Wi-Fi基地台定位，供以输出含绝对位置或相对位置的该位置码。
作为上述方案的改进，视角重叠的该摄影机与该脸部辨识模块是配置于同一机壳内或是同一电路板上。
作为上述方案的改进，该电路板上更包括：一记忆卡，受该脸部辨识模块致能储存该摄影机的二维影像。
作为上述方案的改进，该控制中心是个人计算机、笔记本电脑、智能型手机或智慧平板等行动智能装置。
作为上述方案的改进，该控制中心更包括：IP分享器或是路由器。
作为上述方案的改进，该脸部辨识模块更包括：扬声器与麦克风至少其一。
附图说明
图1是为本发明第一实施例的脸部辨识安控系统示意图。
图2是本发明第二实施例中的邻近模块与摄影机示意图。
图3是本发明第三实施例的脸部辨识安控系统示意图。
图4是本发明第四实施例的脸部辨识安控系统辨识能力统计示意图。
图5是本发明第五实施例的脸部辨识安控系统于居家环境示意图。
图6是本发明第六实施例的脸部辨识安控系统于大型建物环境示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明包括：多个脸部辨识模块100、至少一个摄影机2以及一个控制中心4。该脸部辨识模块100是依据一视角内201至少一个脸部对象1的2.5维影像，各自辨识出一组脸部特征值101，包括：双眼距离11、眼鼻口相对位置、山根与眉骨高度12、颧骨面积曲率13、鼻头宽度14、脸型弧度15、脸部肤色16、眼睛颜色17、脸部方向232、以及该脸部对象1相对于该脸部辨识模块100的相对位置中至少其一。每该个脸部辨识模块100是通过无线网络或是实体讯号线，传输上述组脸部特征值101以及一位置码102至该控制中心4。该控制中心4可以从上述组脸部特征值101以及上述位置码102，推测至少一个该脸部对象1的移动路线，例如：近似的该脸部特征值101在一合理时间内前后出现在其二的该脸部辨识模块100，则可推测该脸部特征值101对应的该脸部对象1应从稍早的该脸部辨识模块位置移动至稍晚的该脸部辨识模块位置。
当一脸部对象1进入一脸部辨识模块100的视角201时，该脸部辨识模块100即以该视角201内的2.5维影像辨识出一组脸部特征值101，其包括：双眼距离11、眼鼻口相对位置、山根与眉骨高度12、颧骨面积曲率13、鼻头宽度14、脸型弧度15、脸部肤色16、眼睛颜色17、脸部方向232、以及该脸部对象1相对于该脸部辨识模块100的相对位置中至少其一。相同的该脸部辨识模块100可以分别设置在系统中不同地区，并通过无线网络或是实体讯号线，传输上述组脸部特征值101以及该脸部辨识模块的位置码102至一控制中心4。该位置码102可以是内建于电路的标识符，也可以由设置在该脸部辨识模块100内的一个定位组件，例如：全球定位系统(GPS)或Wi-Fi基地台的定位组件，提供该脸部辨识模块100的绝对位置或相对位置。使用者可以输入场所地图，并在该场所地图上标示该位置码所在位置，方便该控制中心4追踪路线。该控制中心4可以依据各该脸部辨识模块100传送的该组脸部特征值101以及该位置码102，判断该脸部对象1经过各该脸部辨识模块100的时间分别为何，并进行该脸部对象1的移动追踪。
在本发明中，关于脸部对象1的影像并不会在网络里传输，所以不会有隐私外泄的疑虑存在，而该脸部辨识模块100安装地点与外型也不会因此受限。
参照图2，是本发明第二实施例运作的示意图。为了将上述追踪到的脸部对象1与现实影像连接，至少一个该脸部辨识模块100的视角201与该摄影机2拍摄的二维影像视角202重叠，该脸部辨识模块称为邻近模块3，而出现在该邻近模块的脸部对象称为邻近对象300。该控制中心4是通过无线网络或是实体讯号线，在该邻近对象300出现的时间内配对该邻近对象300与该二维影像200。该摄影机2与该邻近模块3可以组合在同一装置或者是设置在同一块电路板上，上述配对的动作亦可以由该邻近模块3触动该摄影机2传送二维影像至该控制中心4，或是储存至上述同一装置/电路板上的内存。
由于该等脸部辨识模块100并不传送实体影像200，所以可以装置在任何需要兼顾隐私以及安全监控的场所，以不侵犯不中断的方式进行该脸部对象1的移动监控。同时，在场所的主要出入口设立摄影机2，令其视角202与其一该脸部辨识模块的视角201大致重叠。
如此，该控制中心4即可依据该邻近对象300出现在该邻近模块3时，同步撷取该摄影机2所录制的二维影像200。本发明实施时，仅有外露于明显处的摄影机2会传送实体二维影像200至控制中心4，除了可以完全避免被黑客入侵节录私人活动影像，也可以大大减少传输量与储存空间，减少因为储存空间不足而覆盖稍早的监控数据。
参照图3，是本发明第三实施例中该控制中心4画面切换至该邻近模块3的示意图。该2.5维影像包括：该脸部对象1的二维影像以及该脸部对象1至该脸部辨识模块100的表面距离205。该二维影像可以是可见光影像(RGB image)、红外线影像(IR image)或是其他特定频段的影像。该表面距离205的数目是小于等于该二维影像的像素数目，可以一个表面距离205对应一像素，也可以是一个表面距离205对应一固定区域内的若干像素。该脸部辨识模块100是根据该二维影像以及该表面距离205计算出脸部特征区(facial landmarks)231及脸部旋转角度232，并根据该脸部旋转角度232修正该脸部特征区数值。该脸部特征区包括：双眼轮廓、眉毛区域、鼻型、嘴型以及下巴弧度(jawline)等等。最后，依据修正后的数据，计算出至少一个上述脸部特征值101。
用户可以利用该邻近模块3与该摄影机2建立门禁名单401，令该邻近对象300进入该邻近模块视角201，检视该组脸部特征值101是否完整，并节录该摄影机2的二维影像200以建立系统的安全层级。如此，该控制中心4在收到该组脸部特征值101后，能对照门禁名单401内的资料找出其所对应的人员，并在发现非门禁名单内的人员侵入时，或是有人员进入非所属区域时，发出警报讯号。
参照图4，是本发明第四实施例中该控制中心4大数据示意图。该控制中心4收到该组脸部特征值101以及该脸部辨识模块的位置码102之后，可以依所属位置码102A、102B…102H储存该脸部辨识模块的辨识能力数据。举例来说，某该脸部辨识模块102A某次成功辨识出包括：双眼距离11、山根与眉骨高度12、颧骨面积曲率13、鼻头宽度14以及脸部肤色16的六项数据，该控制中心即在该脸部辨识模块102A上述六项辨识功能上加一。经过一统计时间后，使用者便可以根据各该脸部辨识模块100在各项辨识的菜单404，找出辨识次数较少的位置码405，并调整该脸部辨识模块的视角201和位置，或者是更换新的该脸部辨识模块100。
除此之外，该控制中心4可收集的人员移动数据，亦可以做为系统内大数据的分析，例如：空调可以在大量人员离开后即进行阶段式关闭以节约能源、电梯也可以在楼层移动率较低的时段减少开放的电梯数或变动直达楼层、或厕所也能依据使用频率增加或减少清扫次数等等。
参照图5，是本发明第五实施例配置于居家环境示意图。在此实施例中，该脸部辨识模块100可以配合家庭电源驱动模块，安装在居家生活用品里，例如：天花板吸顶灯100a、电视100b及冰箱100c。由于本发明并不输出实际影像仅输出辨识后的该脸部特征值101，故可以放置在私人空间9里，如：卧室及浴室，并通过家庭局域网络基地5以网络IP方式传送该组脸部特征值101至远程的该控制中心6。在此实施例中，家庭大门出入口附近架设该摄影机2以及该邻近模块3，该摄影机2的二维影像62可通过网络储存在该控制中心6内存中，或者是直接受该邻近模块3制动储存于该摄影机2或该邻近模块3内的记忆卡。该家庭局域网络基地5具有IP分享器或路由器的功能，除了将该组脸部特征值101与该位置码102以及该二维影像62传送至远程的该控制中心6外，也可以本身就是该控制中心分析追踪人员的流动61以及节录该二维影像62，并传送该人员流动61及该二维影像62至一远程装置6，例如：智能型行动装置(手机)，进行实时监控甚至进行对话。举例来说，可以在沙发区装设该脸部辨识模块100，并在家中宠物爬上沙发时，设定手机6发出警报闪灯或音乐，并可以通过手机6传送主人声音至沙发区的该脸部辨识模块100内的扬声器。
参照图6，是本发明第六实施例配置于大型建物环境示意图。由于该脸部辨识模块100并不传送实体影像，能以各种型态部置在信道转角处以及各式进出口，例如：天花板吸顶灯、壁灯、画框、花盆、鱼缸等等日常生活物品中，也不会显得突兀。利用局域网络基地5转传该组脸部特征值101至该控制中心4，即便是超大型的建物或是户外广场，也可以使用局域网络和广域网交替搭配扩充，也不怕黑客入侵截取私人生活画面。在主要的入口处或是显眼的通道，设置该摄影机2以及该邻近模块3，便可以进行该组脸部特征值101与该二维影像200的链接。在非门禁名单内的人员进出时，可以发出警报。
该2.5维影像包括：该视角201内的二维影像以及从该脸部辨识模块100到该视角内对象表面的表面距离205。由于该2.5维影像比传统二维影像多出了对象表面的表面距离205，不只可以增加脸部辨识的数据与能力，还可以利用该脸部对象1的脸部特征区231的高度深浅值，计算出相对于该脸部辨识模块100的脸部旋转角度232。因此，该脸部辨识模块100不需要规定用户的拍摄位置与角度，可以配置在各种生活用品或是嵌入式的设备中，再以该脸部旋转角度232修正该脸部特征区231数值，从而计算出上述脸部特征值101。
优选地，该脸部辨识模块100可以由一二维矩阵式互补式金属氧化物半导体(CMOS)、一红外线光源、一扩散片以及一飞行距离(Time of Flight)驱动暨计算器组成。该飞行距离驱动暨计算器是以高频脉冲波驱动该红外线光源，并比较该红外线二维影像接收到的脉冲与该高频脉冲波间相位差，根据光速计算出该红外线打到前方对象的该表面距离205。
优选地，该脸部辨识模块100可以由一个大光圈影像撷取器、一小光圈影像撷取器以及一景深控制器组成。该大光圈撷取器是以大光圈拍摄该视角201内的二维影像，该小光圈撷取器是以小光圈拍摄该视角201内的二维影像，如此该大光圈撷取器输出的二维影像中有部分区块影像较清晰，而其他区块影像较模糊，而该小光圈撷取器输出的二维影像则无区块间明显的差异。该景深控制器是比对两组二维影像间影像糊化(blur)的效果，便可得知较该清晰区块位置，以及计算光圈焦长比得出该清晰区块物体的该表面距离205。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种脸部辨识安控系统，包括：
多个脸部辨识模块，是依据一视角内至少一个脸部对象的2.5维影像辨识出至少一组脸部特征值，包括：双眼距离、眼鼻口相对位置、山根与眉骨高度、颧骨面积曲率、鼻头宽度、脸型弧度、脸部肤色、眼睛颜色、脸部方向、以及该脸部对象相对于该脸部辨识模块的相对位置，并通过无线网络或实体讯号线输出该脸部特征值及一组位置码；
至少一个摄影机；以及
控制中心，是依据该多组脸部特征值与该多组位置码，推测至少一个该脸部对象的移动路线；
其中，至少一个该脸部辨识模块的视角与该摄影机拍摄的二维影像视角重叠，供以在该脸部对象出现时通过该控制中心配对视角重叠的该脸部对象与该二维影像。
2.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该脸部对象的2.5维影像包括：该脸部对象在该视角内的二维影像以及该脸部对象的表面高低数值；
或，该脸部对象的2.5维影像包括：该脸部对象在该视角内的二维影像以及从该脸部辨识模块到该脸部对象的表面距离。
3.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，至少一个该脸部辨识模块包括：一影像撷取器供以撷取该视角内二维影像，以及一飞行距离侦测器供以计算该脸部辨识模块至该脸部对象的表面距离。
4.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，至少一个该脸部辨识模块包括：一大光圈影像撷取器、一小光圈影响撷取器以及一测距器，供以撷取该视角内二维影像以及计算该脸部辨识模块至该脸部对象的表面距离。
5.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该脸部辨识模块是根据该2.5维影像，计算出该脸部对象相对于该脸部辨识模块的旋转角度，并据此修正该组脸部特征值。
6.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该脸部特征值是以因特网通讯协议，通过无线或是有线方式传送至局域网络或广域网。
7.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该脸部辨识模块包括：一个定位组件，供以输出含绝对位置或相对位置的该位置码。
8.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，视角重叠的该摄影机与该脸部辨识模块是配置于同一机壳内或是同一电路板上。
9.根据权利要求8所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该电路板上包括：一记忆卡，受该脸部辨识模块致能储存该摄影机的二维影像。
10.根据权利要求1所述的脸部辨识安控系统，其特征在于，该控制中心是个人计算机、笔记本电脑、智能型手机或智慧平板；
该控制中心包括：IP分享器或路由器；
该脸部辨识模块包括：扬声器与麦克风至少其一。
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