CN108734838A

CN108734838A - 一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁

Info

Publication number: CN108734838A
Application number: CN201810537588.2A
Authority: CN
Inventors: 张汇泉; 梁小江; 栾龙源
Original assignee: Shaanxi Normal University
Current assignee: Shaanxi Normal University
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: CN108734838B

Abstract

本发明公开了一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，涉及互联网应用技术领域，利用视频图像的分析技术，通过分析目标个体的远距离动作行为特征和近距离人脸表情特征，判断所述特征数据与服务器中所述特征数据的类型对应的预设特征数据是否匹配，若匹配，则预测目标个体与智能门锁的距离并提前做出反应开锁，允许用户进入。若不匹配，则提示用户再次验证生物特征或等待授权。实现了验证与开锁的异步执行，能够减少等待时间，同时通过其他验证手段确保识别健壮性。

Description

一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁

技术领域

本发明涉及互联网应用技术领域，特别是涉及一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁。

背景技术

传统门锁到智能门锁或者说指纹锁的变化本质上是产品属性的变化，它的体验也从传统五金锁的体验升级到了一种全新的联网的、智能的、互联互通的体验，无论从产品定价上还是从用户使用习惯上，都发生了相当大的改变。对消费者而言，门锁已不仅仅是一款家居产品。除了安全性保障之外，更被看中的是用户体验。

从安全性角度而言，生体特征是最有效的安全手段。目前主要的生体特征包括DNA、虹膜、指纹、人脸、声纹等。目前，综合技术、成本、安全性等因素，在智能锁行业应用的比较多的仍然是指纹，人脸。

从用户体验的角度而言，指纹和人脸识别已经大大提高了用户体验，但基于硬件设备性能、或由于人因所导致的软件识别率等问题，并非每次的开锁体验都是愉快的，通常每次从开锁到进门仍有停滞时间。另外，生体识别装置(指纹头、摄像头)通常是集成在锁体上的。只有当生体目标接近到一定距离时候才能进行识别并进行反应动作，无法提前进行识别并反映。因此，无法实现人到即开，零等待的用户体验。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，所述智能锁包括依次通信连接的主芯片、无线串口模块、网关和云平台，所述主芯片还连接有RFID读卡器、指纹读取器、键盘、摄像头、电池、电机、喇叭和LED显示屏，所述摄像头安装在与门正对的过道的墙上或门上；

所述智能锁的开锁方式有四种：视频生体开锁、RFID刷卡开锁、指纹开锁、密码开锁和WIFI开锁；视频生体开锁模式下，用户在过道中向门靠近的过程中，所述摄像头采集用户的肢体动作视频和面部表情视频，所述主芯片分析接收的肢体动作视频中的动作行为特征和面部表情视频中的表情特征，然后通过所述无线串口模块和网关在云平台中查询是否具有与该动作行为特征和表情特征匹配的预设特征数据，如果有，则根据用户的行走速度预测与门之间的距离，并提前开锁；

选择RFID刷卡开锁时，先在所述RFID读卡器上刷卡，所述RFID读卡器读取卡片的信息，所述主芯片根据卡片信息判断卡片是否合法，如果判断结果为合法，首先根据接收的信息确定卡片的类型，然后判断卡片是否为已注册卡片，如果是已注册卡片，由所述喇叭播放成功提示音并控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果是未注册卡片，则根据所述智能锁预先设置的验证模式进行后续开锁控制操作；

选择指纹开锁时，在所述指纹读取器上录入指纹，由所述主芯片判断录入的指纹是否合法，如果指纹合法，则根据所述智能锁预先设置的验证模式进行后续开锁控制操作；

选择密码开锁时，在所述键盘上输入密码，由所述主芯片判断输入的密码是否合法，如果密码合法，则根据所述智能锁预先设置的验证模式进行后续开锁控制操作；

所述验证模式分为三种：单人开锁、管理员开锁和双人开锁；如果处于单人开锁状态，则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果处于管理员开锁状态，则根据接收的卡片信息、密码或指纹信息判断用户是否为管理员，如果是则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果处于双人开锁状态，则由所述指纹读取器读取录入的指纹、或由所述RFID读卡器读取卡片的信息、或接收所述键盘输入的密码，判断接收的指纹、卡片信息或密码是否合法，如果合法则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；

选择WIFI开锁时，在手机上安装的APP上发送远程开锁请求，所述云平台接收该请求后通过所述网关和无线串口模块将其发送至所述主芯片，所述主芯片验证请求信息中附带的APP密钥串，如果密钥串合法，则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示。

本发明实施例中的一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，有益效果在于：

利用视频图像的分析技术，通过分析目标个体的远距离动作行为特征和近距离人脸表情特征，判断所述特征数据与服务器中所述特征数据的类型对应的预设特征数据是否匹配，若匹配，则预测目标个体与智能门锁的距离并提前做出反应开锁，允许用户进入。若不匹配，则提示用户再次验证生物特征或等待授权。本发明，实现了验证与开锁的异步执行，能够减少等待时间，同时通过其他验证手段确保识别健壮性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁的功能模块图。

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做出创造性劳动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。

参照图1，本发明提供了一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，该智能锁包括依次通信连接的主芯片、无线串口模块、网关和云平台，所述主芯片还连接有RFID读卡器、指纹读取器、键盘、摄像头、电池、电机、喇叭和LED显示屏。本实施例中所述主芯片为STM32F103RBT6单片机，所述指纹读取器的型号为ZFM-60，所述无线串口模块的型号为NF-02，所述网关的型号为ESP-12S。所述摄像头安装在与门正对的过道的墙上或门上，以便于采集用户在向门靠近的过程中的肢体动作视频和面部表情视频。

所述智能锁的开锁方式有四种：视频生体开锁、RFID刷卡开锁、指纹开锁、密码开锁和WIFI开锁。视频生体开锁模式下，当用户在过道中向门靠近的过程中，所述摄像头采集用户的肢体动作视频和面部表情视频。采集的肢体动作视频和面部表情视频传输至所述主芯片，所述主芯片利用视频图像分析技术，分析接收的肢体动作视频中的动作行为特征和面部表情视频中的表情特征，然后通过所述无线串口模块和网关在云平台中查询是否具有与该动作行为特征和表情特征匹配的预设特征数据，如果有，则根据用户的行走速度预测与门之间的距离，并提前开锁。如果没有匹配的预设特征数据，则提示用户再次验证生物特征或等待授权。以减少用户开锁时的等待时间，提高用户使用体验。

选择RFID刷卡开锁时，将RFID卡片放在所述RFID读卡器的识别区，所述RFID读卡器读取卡片的信息，将其放松给所述主芯片进行处理。所述主芯片根据接收的信息判断卡片是否合法，如果判断结果为非法，则由所述喇叭播放错误提示音。如果判断结果为合法，首先根据接收的信息确定卡片的类型，然后判断卡片是否为已注册卡片，如果是已注册卡片，则开始加载LOGO数据，并由所述LED显示屏显示LOGO数据，接着由所述喇叭播放成功提示音，并控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示。

如果是未注册卡片，则获取智能锁预先设置的验证模式，该验证模式分为三种：单人开锁、管理员开锁和双人开锁。如果处于单人开锁状态，则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示。如果处于管理员开锁状态，则根据接收的信息判断卡片是否为管理员卡片，如果是则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果不是管理员卡片，则由所述LED显示屏显示未授权提示信息，并由所述喇叭播放错误提示音。如果处于双人开锁状态，则由所述指纹读取器读取录入的指纹、或由所述RFID读卡器读取卡片的信息、或接收所述键盘输入的密码，判断接收的指纹、卡片信息或密码是否合法，如果合法则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果不合法则由所述LED显示屏显示未授权提示信息，并由所述喇叭播放错误提示音。

选择指纹开锁时，在所述指纹读取器上录入指纹，由所述主芯片判断录入的指纹是否合法，如果不合法则由所述LED显示屏显示指纹验证失败，并由所述喇叭播放错误提示音；如果指纹合法，则获取智能锁预先设置的验证模式，根据验证模式进行后续的开锁控制操作，该操作已在上述RFID刷卡开锁部分详细叙述，此处不再赘述。

选择密码开锁时，在所述键盘上输入密码，由所述主芯片判断输入的密码是否合法，如果不合法则由所述LED显示屏显示密码验证失败，并由所述喇叭播放错误提示音；如果密码合法，则获取智能锁预先设置的验证模式，根据验证模式进行后续的开锁控制操作，该操作已在上述RFID刷卡开锁部分详细叙述，此处不再赘述。

选择WIFI开锁时，用户需要预先在手机上安装APP，开锁时在APP上发送远程开锁请求，所述云平台接收该请求后通过所述网关和无线串口模块将其发送至所述主芯片，所述主芯片验证请求信息中附带的APP密钥串，如果密钥串合法，则控制所述电机开锁，并由所述LED显示屏显示已开锁的提示；如果不合法则控制所述喇叭播放错误提示音。需要注意的是，使用WIFI开锁时需要将无线串口模块和网关置为常开模式，否则无法正常接收开锁请求；用户使用APP开锁前需要注册，未注册用户无法使用WIFI开锁功能。

上述操作结束后，无论是否开锁，所述主芯片都会控制所述LED显示屏返回主界面，等待下一次开锁操作。

所述键盘上除具有10个数字键外，还具有“*”和“#”键，其中数字键还可以用作方向键，2为向上键，8为向下键，4为向左键，6为向右键，*为上级菜单，#为确认键，智能锁在待机状态下按下#键还可以作为门铃使用。

当指纹开锁操作失败超过6次、或密码开锁操作失败超过6次、或RFID刷卡开锁操作失败超过6次，所述智能锁进入锁定状态，该状态持续180秒，结束后所述LED显示屏返回主界面。门锁打开后持续一段时间，所述主芯片控制所述电机自动上锁。

如果所述主芯片未发出任何开锁控制指令而门锁被打开，则所述主芯片控制所述摄像头对现场进行拍照，将拍摄的照片以及警报信息通过所述无线串口模块、网关和云平台发送至用户的手机上。

在所述电池的电量低于10％时，如果用户的操作点亮了所述LED显示屏，则所述LED显示屏会显示一个低电量提示，同时所述喇叭也会播放低电量警告音，以提醒用户及时更换电池。

用户还可以通过所述键盘进行用户添加、用户删除、修改时间日期、设置上锁时间、开锁验证模式设置、语音开关设置、常开模式设置、数据清除和恢复出厂设置等操作。

进行用户添加操作时，首先选择添加用户的类型：临时用户、管理员及普通用户；选择添加临时用户时需要输入该临时用户的开锁时间段和使用限制次数。对于添加的用户，所述主芯片自动生成一个用户ID，由使用者输入该用户的名称和开锁类型，即指纹开锁、RFID刷卡开锁或密码开锁。选择指纹开始时，需要在所述指纹读取器上录入指纹，由所述主芯片判断录入的指纹是否已经存在，如果是则由所述LED显示屏显示指纹已存在的提示信息，并返回主界面；如果指纹不存在，则所述主芯片保存指纹即用户信息，由所述LED显示屏显示录入成功的提示信息，并显示是否继续录入的提示信息，如果不继续录入，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续录入则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作。

选择RFID刷卡开锁时，先在所述RFID读卡器上刷卡片，由所述主芯片判断卡片的类别，如果卡片无效则由所述LED显示屏显示卡片无效的提示信息，并返回主界面；如果卡片有效则继续判断卡片是否已经注册，如果已经注册则由所述LED显示屏显示卡片已注册的提示信息并返回主界面；如果没有注册则由所述主芯片保存卡片和用户信息，由所述LED显示屏显示注册成功的提示信息，并显示是否继续注册的提示信息，如果不继续注册，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续注册则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作。

选择密码解锁时，先在键盘上进行两次密码输入操作，由所述主芯片判断两次输入的密码是否一致，如果不一致，由所述LED显示屏显示密码确认失败的提示信息，并返回主界面；如果密码一致则判断输入的密码是否已经存在，如果已经存在则由所述LED显示屏显示密码已存在的提示信息，并返回主界面；如果密码不存在则由所述主芯片保存密码和用户信息，由所述LED显示屏显示密码用户录入成功的提示信息，并显示是否继续录入的提示信息，如果不继续录入，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续录入则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作。

使用者通过键盘设置的常开模式设置是指，门锁打开后不会自动上锁，此时需要使用者输入常开模式生效的时间段，在这个时间段内门锁开启后不会自动上锁。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，其特征在于，所述智能锁包括依次通信连接的主芯片、无线串口模块、网关和云平台，所述主芯片还连接有RFID读卡器、指纹读取器、键盘、摄像头、电池、电机、喇叭和LED显示屏，所述摄像头安装在与门正对的过道的墙上或门上；

2.如权利要求1所述的具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，其特征在于，所述主芯片为STM32F103RBT6单片机，所述指纹读取器的型号为ZFM-60，所述无线串口模块的型号为NF-02，所述网关的型号为ESP-12S。

3.如权利要求1所述的具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，其特征在于，在所述主芯片未发出任何开锁控制指令而门锁被打开时，所述主芯片控制所述摄像头对现场进行拍照，将拍摄的照片以及产生的警报信息通过所述无线串口模块、网关和云平台发送至用户的手机上。

4.如权利要求1所述的具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，其特征在于，在所述电池的电量低于10％时，如果用户的操作点亮了所述LED显示屏，则所述LED显示屏显示一个低电量提示，同时所述喇叭也播放低电量警告音，以提醒用户及时更换电池。

5.如权利要求1所述的具有基于视频生体特征验证装置的智能锁，其特征在于，用户通过所述键盘进行用户添加操作时，首先选择添加用户的类型：临时用户、管理员及普通用户；选择添加临时用户时需要输入该临时用户的开锁时间段和使用限制次数；

对于添加的用户，所述主芯片自动生成一个用户ID，由用户输入该用户的名称和开锁类型，即指纹开锁、RFID刷卡开锁或密码开锁；选择指纹开始时，需要在所述指纹读取器上录入指纹，由所述主芯片判断录入的指纹是否已经存在，如果指纹不存在，则所述主芯片保存指纹即用户信息，由所述LED显示屏显示录入成功的提示信息，并显示是否继续录入的提示信息，如果不继续录入，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续录入则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作；

选择RFID刷卡开锁时，先在所述RFID读卡器上刷卡，由所述主芯片判断卡片的类别，如果卡片有效则继续判断卡片是否已经注册，如果没有注册则由所述主芯片保存卡片和用户信息，由所述LED显示屏显示注册成功的提示信息，并显示是否继续注册的提示信息，如果不继续注册，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续注册则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作；

选择密码解锁时，先在键盘上进行两次密码输入操作，由所述主芯片判断两次输入的密码是否一致，如果密码一致则判断输入的密码是否已经存在，如果密码不存在则由所述主芯片保存密码和用户信息，由所述LED显示屏显示密码用户录入成功的提示信息，并显示是否继续录入的提示信息，如果不继续录入，则所述LED显示屏返回主界面，如果继续录入则重新执行用户ID生成和用户名称、开锁类型选择操作。