CN108765674A - 一种门禁控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种门禁控制系统与方法。所述系统包括：图像采集模块、人脸识别模块、网络继电器和门禁控制器，图像采集模块、人脸识别模块和网络继电器之间通过无线局域网连接，网络继电器与门禁控制器之间电连接且均安装在门体内；图像采集模块用于获取视频图像；人脸识别模块用于对视频图像进行人脸检测与识别，如果识别成功，向网络继电器发送开门指令；网络继电器用于接收开门指令并输出电平信号至门禁控制器；门禁控制器用于输出开门控制信号至电磁锁。由于网络继电器安装在门体内，且能够无线接收人脸识别模块发送的开门指令，解决了现有技术因需要通过物理连线传送向门禁控制器发送的开门指令存在的施工程序比较复杂的问题。

Description

一种门禁控制系统与方法

技术领域

本发明属于门禁控制技术领域，具体涉及一种基于人脸识别的门禁控制系统与方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对门禁系统的安全性能和智能化的要求越来越高。随着生物识别技术的飞速发展，将生物识别技术应用到门禁系统中便产生了基于生物特征的门禁系统，如人脸识别门禁系统。目前，很多大城市的居民小区和办公大楼都安装了基于人脸识别的门禁系统。

现有的人脸识别门禁控制系统主要包含以下三种实现方式：一是终端负责图像的采集、人脸信息的提取和比对，通过物理连线发送开门指令给门禁控制器；二是终端负责图像采集，并把采集到的图像传送给后台进行人脸信息的提取、比对，由后台通过物理连线发送开门指令至门禁控制器；三是本地进行图像的采集，并把采集到的图像传送给后台进行人脸信息的提取、比对，后台把比对结果返回给终端，终端再通过物理连线向门禁控制器发送开门指令。

上述三种实现方式存在的问题是：均需要对门或闸机进行一定工程的物理改造，比如，需要在门或闸机上打孔，使传输开门指令的信号线从孔中穿过后再与门禁控制器连接。施工程序比较复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于人脸识别的门禁控制系统与方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种门禁控制系统，所述系统包括：图像采集模块、人脸识别模块、网络继电器和门禁控制器，图像采集模块、人脸识别模块和网络继电器之间通过无线局域网连接，网络继电器与门禁控制器之间电连接且均安装在门体内；图像采集模块用于获取视频图像；人脸识别模块用于对视频图像进行人脸检测与识别，如果识别成功，向网络继电器发送开门指令；网络继电器用于接收开门指令并输出电平信号至门禁控制器；门禁控制器用于输出开门控制信号至电磁锁。

进一步地，所述图像采集模块为设有摄像头和无线通信单元的PAD(PortableApplication Device，便携式应用设备)。

进一步地，所述人脸识别模块为门禁服务器。

进一步地，所述网络继电器包括：微处理器，与微处理器电连接的以太网控制器、无线通信模块和继电器驱动电路，继电器。

进一步地，所述网络继电器为型号为HHC-NET2D的2路网络继电器。

本发明还提供一种应用所述系统进行门禁控制的方法，包括以下步骤：

步骤1，图像采集模块实时获取视频图像；

步骤2，人脸识别模块读入所述视频图像，并进行人脸检测与识别；

步骤3，如果识别成功，人脸识别模块向网络继电器发送开门指令；

步骤4，网络继电器接收开门指令，并输出电平信号至门禁控制器；

步骤5，门禁控制器输出开门控制信号至电磁锁。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤2.1，读入视频图像；

步骤2.2，检测视频图像中是否包含有效的人脸图像信息；

步骤2.3，从视频图像中提取人脸图像信息，并计算人脸特征值，所述人脸特征值为一个表征人脸关键点信息的二进制数组；

步骤2.4，逐一计算所述人脸特征值与数据库中的特征模板的相似度值，如果某一相似度值大于设定的阈值，则识别成功。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述门禁控制系统，通过设置图像采集模块、人脸识别模块、网络继电器和门禁控制器，图像采集模块、人脸识别模块和网络继电器之间通过无线局域网连接，网络继电器与门禁控制器之间电连接且均安装在门体内，人脸识别模块对图像采集模块获取的视频图像进行人脸检测与识别，识别成功后向网络继电器发送开门指令，网络继电器接收到开门指令后输出电平信号至门禁控制器，门禁控制器输出开门控制信号至电磁锁，实现了基于人脸识别的门禁控制。由于网络继电器安装在门体内，且能够无线接收人脸识别模块发送的开门指令，解决了现有技术因需要通过物理连线传送向门禁控制器发送的开门指令(需要对门进行一定工程的物理改造)存在的施工程序比较复杂的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一种门禁控制系统的组成框图。

图中：1-图像采集模块，2-人脸识别模块，3-网络继电器，4-门禁控制器，5-电磁锁，6-门体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种门禁控制系统的组成框图如图1所示，包括：图像采集模块1、人脸识别模块2、网络继电器3和门禁控制器4，图像采集模块1、人脸识别模块2和网络继电器3之间通过无线局域网连接，网络继电器3与门禁控制器4之间电连接且均安装在门体6内；图像采集模块1用于获取视频图像；人脸识别模块2用于对所述视频图像进行人脸检测与识别，如果识别成功，向网络继电器3发送开门指令；网络继电器3用于接收开门指令并输出电平信号至门禁控制器4，门禁控制器4用于控制电磁锁5的开启与关闭。

在本实施例中，所述门禁控制系统主要由图像采集模块1、人脸识别模块2、网络继电器3和门禁控制器4组成。各模块之间的连接关系是：图像采集模块1、人脸识别模块2和网络继电器3之间通过无线局域网连接；网络继电器3的输出端与门禁控制器4的输入端电连接。图像采集模块1一般设置在门口附近；人脸识别模块2一般设置在监控室，也可以与图像采集模块1设置在一起(见背景技术部分)；网络继电器3体积较小，可以与门禁控制器4一起设置在门体6内或闸机内(很多办公场所使用闸机)。图像采集模块1用于实时采集视频图像，并通过无线局域网传送给人脸识别模块2；人脸识别模块2用于对视频图像进行人脸检测与识别，一般通过提取有效的人脸图像信息，并与数据库中的特征模板逐一进行比对，如果有一个匹配，认为识别成功，向网络继电器3发送开门指令；如果都不匹配，识别失败。人脸识别模块2通过构建socket对象建立与网络继电器3之间的socket连接，利用已建的socket连接向网络继电器3发送开门指令。网络继电器3用于通过局域无线网接收开门指令，并通过闭合网络继电器3的触点，输出表征开门指令的电平信号(高电平或低电平)至门禁控制器4；门禁控制器4用于根据所述电平信号输出开门控制信号至电磁锁5，打开电磁锁5。对于应用闸机的场所，门禁控制器4通过控制闸机执行机构(如驱动电机)打开闸机。

本实施例通过设置安装在门体6或闸机内的网络继电器3，无线接收人脸识别模块2发送的开门指令，并将所述开门指令转发给门禁控制器4，不需要在人脸识别模块2与门禁控制器4设置物理连线，解决了现有技术因需要通过物理连线传送向门禁控制器4发送的开门指令(需要对门进行一定工程的物理改造)存在的施工程序比较复杂的问题。

作为一种可选实施例，所述图像采集模块1为设有摄像头和无线通信单元的PAD。

本实施例给出了图像采集模块1的一种技术方案。在本实施例中，图像采集模块1采用便携式设备PAD。PAD内部设有摄像头和无线通信单元，当然，还包括中央处理单元。摄像头用于拍摄视频图像；无线通信单元用于连接无线局域网。PAD具有体积小、便于拆装等优点。

作为一种可选实施例，所述人脸识别模块2为门禁服务器。

在本实施例中，人脸识别模块2采用连接无线局域网的门禁服务器。门禁服务器内设高速CPU和用于保存人脸特征数据库的大容量存储器，能够快速进行人脸的检测与识别。

作为一种可选实施例，所述网络继电器3包括：微处理器，与微处理器电连接的以太网控制器、无线通信模块和继电器驱动电路，继电器。

本实施例给出了网络继电器3的一种技术方案。传统的继电器无法实现无线控制，很难满足智能化控制的要求。网络继电器3是通过网络控制设备的开关，本实施例的网络继电器3主要由微处理器、以太网控制器、无线通信模块、继电器驱动电路和继电器。无线通信模块采用WIFI模块，用于接收来自人脸识别模块2的开门指令。继电器驱动电路用于对微处理器输出的控制信号进行电流放大，为继电器的控制线圈提供足够的驱动电流，以保证继电器的触点可靠吸合。继电器的一组触点与门禁控制器4的输入端相连，触点闭合时输出反映开门指令的高电平或低电平信号。

作为一种可选实施例，所述网络继电器3为型号为HHC-NET2D的2路网络继电器3。

本实施例给出了一种具体的网络继电器3，其型号为HHC-NET2D。HHC-NET2D采用高性能Cortex-M3内核的32位的单片机(STM32F103C8)，支持MODBUS TCP协议，包含2个继电器，直流供电电压为5V。通过指令中的地址信息选择被控继电器，可控制继电器触点的断开、闭合、闭合一段时间后断开，最大延迟时间为99秒。

实施例一种应用所述系统进行门禁控制的方法，包括以下步骤：

S101、图像采集模块1实时采集视频图像，并通过无线局域网将视频图像传送到人脸识别模块2；

S102、人脸识别模块2对视频图像进行人脸检测与识别；

S103、如果识别成功，人脸识别模块2通过无线局域网向网络继电器3发送开门指令；

S104、网络继电器3接收开门指令，并输出电平控制信号至门禁控制器4；

S105、门禁控制器4输出开门控制信号至电磁锁5。

本实施例给出了应用所述门禁控制系统进行门禁控制的方法。所述方法包括S101～S105。在S101中，由图像采集模块1实时采集视频图像，并将采集的视频图像发送到人脸识别模块2；在S102中，由人脸识别模块2对视频图像进行人脸检测与识别。人脸检测用于判断视频图像中是否包含有效的人脸图像信息；人脸识别是进一步判断从视频图像中提取的人脸图像是否与数据库中的模板匹配，如果在数据库中找不到匹配的模板，识别失败；如果能找到匹配的模板，识别成功，转S103。在S103中，人脸识别模块2通过无线局域网向网络继电器3发送开门指令。人脸识别模块2通过构建socket对象建立与网络继电器3之间的socket连接，利用已建的socket连接向网络继电器3发送开门指令。在S104中，网络继电器3通过无线局域网接收人脸识别模块2发送的开门指令，并输出电平控制信号至门禁控制器4，输出电平的高低由门禁控制器4的控制逻辑决定，可能是高电平，也可以是低电平。所述电平信号通过网络继电器3的触点的吸合加到门禁控制器4的输入端；在S105中，门禁控制器4根据来自网络继电器3的电平信号，输出开门控制信号至电磁锁5，开启电磁锁5；或者输出开门控制信号至闸机的执行机构，如电动机，打开闸机。当然，在识别成功后，还可以包括将被检测人员的人员数据、当前时间、门编号等通过HTTP请求上传，如传送给考勤管理平台。

作为一种可选实施例，所述S102具体包括：

S1021、读入视频图像；

S1022、检测视频图像中是否包含有效的人脸图像信息；

S1023、从视频图像中提取人脸图像信息，并计算人脸特征值，所述人脸特征值为一个表征人脸关键点信息的二进制数组；

S1024、逐一计算所述人脸特征值与数据库中的特征模板的相似度值，如果某一相似度值大于设定的阈值，则识别成功。

本实施例给出了人脸识别模块2对视频图像进行人脸检测与识别的一种技术方案。首先，读入视频图像，并读入的对视频图像进行人脸检测，即从输入的一帧图像中找到人脸图像，获取人脸的位置、大小和姿态等人脸信息；然后根据所述人脸信息提取人脸图像，并计算人脸特征值。人脸特征值是一个二进制的byte数组，里面保存了人脸的特征，人脸的特征包含了人脸的关键点信息。常用的人脸特征值提取算法有LBP算法、ASM算法、PCA算法、Sobel算法和Gabor特征算法等；最后，进行1：N比对，即将计算得到的人脸特征值与数据库中的每个特征模板逐一进行比对，计算相似度，并将所述相似度与设定的阈值进行比较，如果某个相似度的值超过设定的阈值，则识别成功；如果所有相似度的值均小于设定的阈值，则识别失败。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种门禁控制系统，其特征在于，包括：图像采集模块、人脸识别模块、网络继电器和门禁控制器，图像采集模块、人脸识别模块和网络继电器之间通过无线局域网连接，网络继电器与门禁控制器之间电连接且均安装在门体内；图像采集模块用于获取视频图像；人脸识别模块用于对视频图像进行人脸检测与识别，如果识别成功，向网络继电器发送开门指令；网络继电器用于接收开门指令并输出电平信号至门禁控制器；门禁控制器用于输出开门控制信号至电磁锁。

2.根据权利要求1所述的门禁控制系统，其特征在于，所述图像采集模块为设有摄像头和无线通信单元的PAD。

3.根据权利要求1所述的门禁控制系统，其特征在于，所述人脸识别模块为门禁服务器。

4.根据权利要求1所述的门禁控制系统，其特征在于，所述网络继电器包括：微处理器，与微处理器电连接的以太网控制器、无线通信模块和继电器驱动电路，继电器。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的门禁控制系统，其特征在于，所述网络继电器为型号为HHC-NET2D的2路网络继电器。

6.一种应用权利要求1所述系统进行门禁控制的方法，包括以下步骤：

步骤1，图像采集模块实时获取视频图像；

步骤2，人脸识别模块读入所述视频图像，并进行人脸检测与识别；

步骤3，如果识别成功，人脸识别模块向网络继电器发送开门指令；

步骤4，网络继电器接收开门指令，并输出电平信号至门禁控制器；

步骤5，门禁控制器输出开门控制信号至电磁锁。

7.根据权利要求6所述的门禁控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

步骤2.1，读入视频图像；

步骤2.2，检测视频图像中是否包含有效的人脸图像信息；

步骤2.3，从视频图像中提取人脸图像信息，并计算人脸特征值，所述人脸特征值为一个表征人脸关键点信息的二进制数组；

步骤2.4，逐一计算所述人脸特征值与数据库中的特征模板的相似度值，如果某一相似度值大于设定的阈值，则识别成功。