CN108021882B - 一种基于时段的机器人的人脸识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时段的机器人的人脸识别系统，包括：采集单元用以采集待识别人的人脸图像；提取单元用以根据人脸图像提取人脸轮廓；时间单元用以获取提取人脸轮廓的当前时刻；控制单元用以判断人脸轮廓是否符合预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；处理单元用以根据控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓对所述人脸轮廓进行识别，并输出识别结果；交互单元用以根据所述识别结果执行相应的人机交互操作。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于时段的机器人的人脸识别系统。
背景技术
机器人技术发展至今，正在朝着更加智能化、拟人化的方向深入发展。人机交互技术，作为人与机器(机器人)之间信息交流的接口技术，是人与机器人之间信息沟通的桥梁；是使机器人能更好的融入人们生活的关键。因此，人们付出了近半个多世纪的努力，注入了大量精力来研究开发更加自然、和谐的人机交互方式。现有的人机交互的输入方式主要采用接触式，如键盘、鼠标、触摸屏及操作杆等，尤其是在启动机器人系统时，需要人为输入控制指令以启动系统，无法在不接触的情况下启动程序。传统的人脸识别系统对于同一个人的人脸识别仅采用一个预置的人脸模型进行识别，而人体在一天中会随着时间的变化会有轻微的变化，如上午人脸会比下午人脸的略微水肿等。目前的人脸识别技术的识别精度较差，无法适应不同时段的人脸变化。
发明内容
针对现有的人脸识别系统识别精度差的问题，现提供一种旨在实现可提高人脸识别精度的基于时段的机器人的人脸识别系统。
具体技术方案如下：
一种基于时段的机器人的人脸识别系统，包括：
一采集单元，用以采集待识别人的人脸图像；
一提取单元，连接所述采集单元，用以根据所述人脸图像提取人脸轮廓；
一时间单元，连接所述提取单元，用以获取提取所述人脸轮廓的当前时刻；
一控制单元，连接所述提取单元，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；
一处理单元，连接所述控制单元，用以根据所述控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；
一识别单元，分别连接所述处理单元、所述提取单元和所述时间单元，所述识别单元提供复数个不同的标准人脸轮廓，每个所述标准人脸轮廓对应同一个人在不同时间段的人脸轮廓；或每个所述标准人脸对应多个人的人脸轮廓；
当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓对所述人脸轮廓进行识别，并输出识别结果；
一交互单元，连接所述识别单元，用以根据所述识别结果执行相应的人机交互操作。
优选的，所述预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于所述参考轮廓；
当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于所述参考轮廓时，所述控制单元输出启动控制信号；
当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸小于所述参考轮廓时，所述控制单元输出待机控制信号。
优选的，所述提取单元采用基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法提取所述人脸图像的所述人脸轮廓。
优选的，所述识别单元包括：
一接收模块，用以接收所述人脸轮廓；
一存储模块，用以存储复数个不同的所述标准人脸轮廓；
一提取模块，连接所述存储模块，用以从所述存储模块中提取与所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓；一匹配模块，分别连接所述接收模块和所述提取模块，用以将所述人脸轮廓与所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓进行匹配，以获取匹配率；
一识别模块，连接所述匹配模块，用以判断所述匹配率是否大于预设阈值，若是，则输出匹配成功的结果，若否，则输出匹配失败的结果。
优选的，所述识别单元还包括：
一输出模块，连接所述识别模块，用以输出所述匹配成功的结果以及所述匹配失败的结果。
优选的，当匹配失败时，所述处理单元用以输出匹配失败的提示。
优选的，复数个不同的所述标准人脸轮廓为同一人脸在不同时间段的轮廓。
上述技术方案的有益效果：
本技术方案中，通过采集单元采集人脸图像，利用提取单元提取相应的人脸轮廓，采用控制单元识别人脸轮廓以发出控制信号使系统进入启动状态或待机状态，当处于启动状态时通过时间单元及识别单元，根据当前时段的不同提取选择相应的标准人脸轮廓进行人脸识别，以适应不同时段人脸的变化，提高了人脸识别精度，从而实现人机交互。
附图说明
图1为本发明所述的基于时段的机器人的人脸识别系统的一种实施例的模块图；
图2为本发明所述识别单元的一种实施例的内部模块图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种基于时段的机器人的人脸识别系统，包括：
一采集单元1，用以采集待识别人的人脸图像；
一提取单元3，连接采集单元1，用以根据人脸图像提取人脸轮廓；
一时间单元2，连接提取单元3，用以获取提取人脸轮廓的当前时刻；
一控制单元4，连接提取单元3，控制单元4用以判断人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；
一处理单元5，连接控制单元4，用以根据控制单元4发送的控制信号进入启动状态或待机状态；
一识别单元6，分别连接处理单元5、提取单元3和时间单元2，识别单元6提供复数个不同的标准人脸轮廓，每个所述标准人脸轮廓对应同一个人在不同时间段的人脸轮廓；或每个所述标准人脸对应多个人的人脸轮廓；
当处理单元5处于启动状态时，识别单元6用以根据当前时刻对应的时间段的标准人脸轮廓对人脸轮廓进行识别，并输出识别结果；
一交互单元7，连接识别单元6，用以根据识别结果执行相应的人机交互操作。
在本实施例中，通过采集单元1采集人脸图像，利用提取单元3提取相应的人脸轮廓，采用控制单元4识别人脸轮廓以发出控制信号使系统进入启动状态或待机状态，当处于启动状态时通过时间单元2及识别单元6，根据当前时段的不同提取选择相应的标准人脸轮廓进行人脸识别，以适应不同时段人脸的变化，提高了人脸识别精度，从而实现人机交互。
在优选的实施例中，预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，控制单元4用以判断人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于参考轮廓。
在本实施例中，由于预设参考轮廓的尺寸为固定，可根据参考轮廓的尺寸获取待识别人距离采集单元1的参考距离；当提取单元3提取的人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于该参考轮廓时，可视为待识别人距离采集单元1的距离小于或等于参考距离，即待识别人在人脸识别系统的识别范围内；当提取单元3提取的人脸轮廓的外轮廓尺寸小于参考轮廓时，可视为待识别人距离采集单元1的距离大于参考距离，即待识别人不在人脸识别系统的识别范围内。
在优选的实施例中，当人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于参考轮廓时，控制单元4输出启动控制信号。
在本实施例中，当提取的人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于参考轮廓时，可视为待识别人距离采集单元1的距离小于或等于参考距离，即待识别人在人脸识别系统的识别范围内，控制单元4输出启动控制信号使处理单元5处于启动状态，可使人脸识别系统由待机状态转换启动状态，提高用户体验效果，通过识别单元6进行人脸轮廓识别。
在优选的实施例中，当人脸轮廓的外轮廓尺寸小于参考轮廓时，控制单元4输出待机控制信号。
在本实施例中，当提取的人脸轮廓的外轮廓尺寸小于参考轮廓时，可视为待识别人距离采集单元1的距离大于参考距离，即待识别人不在人脸识别系统的识别范围内，控制单元4输出待机控制信号使处理单元5处于待机状态(休眠状态)，可使人脸识别系统由启动状态转换为待机状态，且不进行人脸识别，可达到省电及减少系统运行负担的目的。
在优选的实施例中，提取单元3采用基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法提取人脸图像的人脸轮廓。
在本实施例中，几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法首先将人脸形状的椭圆性约束作为算子嵌入到几何活动轮廓模型中，并利用几何活动轮廓模型提取任意轮廓的优势来快速抽取出图象中类似椭圆的目标边缘；然后根据图象中人脸的先验技术，通过对检测到的椭圆目标进行进一步验证来找出最终人脸轮廓，由于采用变分水平集方法做数值计算，因此该方法不仅能够自然地处理曲线的拓扑变化和能较精确地提取出图象中的人脸轮廓，而且同时可以给出人脸水平旋转的大致角度等信息。采用几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法具有提取精度高的效果。
如图2所示，在优选的实施例中，识别单元6可包括：
一接收模块61，用以接收人脸轮廓；
一存储模块64，用以存储复数个不同的标准人脸轮廓；
一提取模块65，连接存储模块64，用以从存储模块64中提取与当前时刻对应的时间段的标准人脸轮廓；
一匹配模块62，分别连接接收模块61和提取模块65，用以将人脸轮廓与当前时刻对应的时间段的标准人脸轮廓进行匹配，以获取匹配率；
一识别模块63，连接匹配模块62，用以判断匹配率是否大于预设阈值，若是，则输出匹配成功的结果，若否，则输出匹配失败的结果；
一输出模块66，连接识别模块63，用以输出匹配成功的结果以及匹配失败的结果。
在本实施例中，存储模块64还可预先存储多个标准人脸轮廓，通过提取模块65根据当前时刻提取该时间段对应的标准人脸轮廓，利用匹配模块62将接收的人脸轮廓与提取的标准人脸轮廓进行匹配，选择匹配率最高的标准人脸轮廓，并判断该匹配率是否大于预设阈值，若是，则可认为人脸轮廓匹配成功，若否，则可认为人脸轮廓匹配失败。
在优选的实施例中，当匹配失败时，处理单元5用以输出匹配失败的提示。
在本实施例中，当匹配失败时，识别单元6将匹配失败的识别结果发送至处理单元5，处理单元5输出匹配失败的提示，以告知待识别人识别结果。当匹配成功时，可通过处理单元5与待识别人进行进一步的人机交互。
在优选的实施例中，复数个不同的标准人脸轮廓可以是同一人脸在不同时间段的轮廓。
在本实施例中，当识别单元6中存储的复数个不同的标准人脸轮廓是同一人脸在不同时间段的轮廓时，可根据提取人脸轮廓的时刻选择与其对应的时间段的标准人脸轮廓进行人脸识别，并获取相应的匹配率，判断该匹配率是否大于预设阈值，若是，则可认为人脸轮廓匹配成功，若否，则可认为人脸轮廓匹配失败。
在优选的实施例中，复数个不同的标准人脸轮廓可以是多个人的人脸及每个人在不同时段的人脸轮廓。
在本实施例中，当识别单元6中存储的不同的标准人脸轮廓是多个人的人脸及每个人在不同时段的人脸轮廓时，可根据提取人脸轮廓的时刻选择与其对应的时间段的所有标准人脸轮廓逐个进行人脸识别，并获取相应的匹配率，选择匹配率最高的标准人脸轮廓，并判断最高的匹配率是否大于预设阈值，若是，则可认为人脸轮廓匹配成功，若否，则可认为人脸轮廓匹配失败。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，包括：
一采集单元，用以采集待识别人的人脸图像；
一提取单元，连接所述采集单元，用以根据所述人脸图像提取人脸轮廓；
一时间单元，连接所述提取单元，用以获取提取所述人脸轮廓的当前时刻；
一控制单元，连接所述提取单元，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；
一处理单元，连接所述控制单元，用以根据所述控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；
一识别单元，分别连接所述处理单元、所述提取单元和所述时间单元，所述识别单元提供复数个不同的标准人脸轮廓，每个所述标准人脸轮廓对应同一个人在不同时间段的人脸轮廓；或每个所述标准人脸轮廓对应多个人的人脸中每个人在不同时段的人脸轮廓；
当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓对所述人脸轮廓进行识别，并输出识别结果；
一交互单元，连接所述识别单元，用以根据所述识别结果执行相应的人机交互操作。
2.如权利要求1所述的基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，所述预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于所述参考轮廓；
当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于所述参考轮廓时，所述控制单元输出启动控制信号；
当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸小于所述参考轮廓时，所述控制单元输出待机控制信号。
3.如权利要求1所述的基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，所述提取单元采用基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法提取所述人脸图像的所述人脸轮廓。
4.如权利要求1所述的基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，所述识别单元包括：
一接收模块，用以接收所述人脸轮廓；
一存储模块，用以存储复数个不同的所述标准人脸轮廓；
一提取模块，连接所述存储模块，用以从所述存储模块中提取与所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓；一匹配模块，分别连接所述接收模块和所述提取模块，用以将所述人脸轮廓与所述当前时刻对应的时间段的所述标准人脸轮廓进行匹配，以获取匹配率；
一识别模块，连接所述匹配模块，用以判断所述匹配率是否大于预设阈值，若是，则输出匹配成功的结果，若否，则输出匹配失败的结果。
5.如权利要求4所述的基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，所述识别单元还包括：
一输出模块，连接所述识别模块，用以输出所述匹配成功的结果以及所述匹配失败的结果。
6.如权利要求4所述的基于时段的机器人的人脸识别系统，其特征在于，当匹配失败时，所述处理单元用以输出匹配失败的提示。
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