CN108776799A - 人脸识别装置、启动人脸识别的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种人脸识别装置，包括装置本体和设于本体上的面板，本体包括：主板、显示屏、摄像组件和红外感应组件；所述显示屏与所述主板电连接；所述摄像组件与所述主板通信连接；所述红外感应组件包括PCBA；所述PCBA与所述主板通信连接；所述PCBA上设有环境光传感器和A/D转换器；所述环境光传感器与所述A/D转换器通信连接；通过设置红外感应组件自动感应人体，从而使显示屏亮屏并启动人脸识别，从而降低人脸识别装置能耗，增强用户体验感。
Description
技术领域
本发明涉及到人脸识别技术领域，特别是涉及到一种人脸识别装置、启动人脸识别的方法及系统。
背景技术
人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。当人脸识别装置安装在家庭锁上时，高功耗的红外感应模块，只要感应到物体，人脸识别装置自动启动进行检测，使得人脸识别装置能耗高，频繁自动启动，缩短显示屏寿命和锂电池能量；或者在人脸识别装置设置人脸识别启动功能的，但大多数需要手动启动，使用不方便，用户体验感差；或者在人脸识别装置在灵活安装上，由于功耗高，供电一直是用户头痛的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种能耗低、非接触式启动人脸识别的人脸识别装置。
本发明提出一种人脸识别装置，包括装置本体和设于本体上的面板；本体包括：主板、显示屏、摄像组件和红外感应组件；显示屏与主板电连接；摄像组件与主板通信连接；
红外感应组件包括PCBA；PCBA与主板通信连接；PCBA上设有环境光传感器和A/D转换器；环境光传感器与A/D转换器通信连接。
进一步地，PCBA还设有距离传感器；距离传感器用于探测物体距离。
本发明还提供一种启动人脸识别的方法，应用于上述的人脸识别装置，包括：
在物体处于指定区域的情况下，检测物体的红外波长；
判断红外波长的波长值是否在预设范围内；
若红外波长在预设范围内，则启动人脸识别。
进一步地，检测物体的红外波长的步骤之前，包括：
通过距离传感器探测物体的距离，得到距离值；
判断距离值是否在预设距离范围内；
若距离值在预设距离范围内，则判定物体处于指定区域。
进一步地，检测物体的红外波长的步骤，包括：
通过环境光传感器检测物体的红外波长，得到波长信号；
通过A/D转换器将波长信号转换为数字信号；
通过主板解析数字信号，得到红外波长的波长值。
进一步地，启动人脸识别的步骤，包括：
采集人脸图像；
判断人脸图像是否符合预设特征；
若人脸图像符合预设特征，显示屏显示识别成功。
本发明还提供一种启动人脸识别的系统，包括：
波长检测模块，用于在物体处于指定区域的情况下，检测物体的红外波长；
波长判断模块，用于判断红外波长的波长值是否在预设范围内；
启动模块，用于若红外波长在预设范围内，则启动人脸识别。
进一步地，系统还包括：
距离探测模块，用于通过距离传感器探测物体的距离，得到距离值；
距离判断模块，用于判断距离值是否在预设距离范围内；
物体靠近模块，用于若距离值在预设距离范围内，则判定物体处于指定区域。
进一步地，波长检测模块，包括：
波长信号单元，用于通过环境光传感器检测物体的红外波长，得到波长信号；
信号转换单元，用于通过A/D转换器将波长信号转换为数字信号，得到红外波长；
信号解析单元，用于通过主板解析数字信号，得到红外波长的波长值。
进一步地，启动模块，包括：
人脸采集单元，用于采集人脸图像；
人脸判断单元，用于判断人脸图像是否符合预设特征；
显示单元，用于若人脸图像符合预设特征，显示屏显示识别成功。
本发明的有益效果在于，通过设置红外感应组件非接触式自动感应人体，从而使显示屏亮屏并启动人脸识别，从而降低显示屏能耗，增强用户体验感。
附图说明
图1为本发明人脸识别装置一实施例中本体结构示意图；
图2为本发明人脸识别装置一实施例中面板结构示意图；
图3为本发明人脸识别装置一实施例中红外感应组件结构示意图；
图4为本发明启动人脸识别装置的方法一实施例步骤示意图；
图5为本发明启动人脸识别装置的方法第二实施例步骤示意图；
图6为本发明启动人脸识别装置的方法一实施例中检测红外波长的步骤示意图；
图7为本发明启动人脸识别装置的方法一实施例中启动人脸识别的步骤示意图；
图8为本发明启动人脸识别装置的系统一实施例的结构示意图；
图9为本发明启动人脸识别装置的系统第二实施例的结构示意图；
图10为本发明启动人脸识别装置的系统一实施例中波长检测模块的结构示意图；
图11为本发明启动人脸识别装置的系统一实施例中启动模块的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1、图2和图3，本发明一实施例人脸识别装置，包括装置本体和设于本体上的面板；本体包括：主板1、显示屏2、摄像组件3和红外感应组件4；显示屏2与主板1电连接；摄像组件3与主板1通信连接；
红外感应组件4包括PCBA 41；PCBA 41与主板1通信连接；PCBA 41设有环境光传感器42和A/D转换器43；环境光传感器42与A/D转换器43通信连接。
在上述人脸识别装置中，环境光传感器42检测人体红外波长后，将人体红外波长传输给A/D转换器43，A/D转换器43将人体红外波长的模拟信号转换为数字信号后传输到主板1，主板1分析处理数字信号后，主板1唤醒显示屏2亮屏，显示屏2亮屏后，通过摄像组件3采集人脸图像后，将人脸图像传输给主板1，主板1处理分析后，显示屏2显示识别结果。显示器消耗的电量高达电池总电量的30％，本发明采用包括环境光传感器和A/D转换器的红外感应组件可以最大限度地延长电池的工作时间，同时，环境光传感器具有暗电流小，低照度响应，灵敏度高等特点，从而降低人脸识别模块的能耗。
主板1上设有开关键接口、显示屏接口、摄像头接口、红外补光灯接口、红外感应组件接口、通信接口、喇叭接口、USB接口、电源接口、应急电源接口；主板1用于录入和储存人脸图像、人脸图像的特征对比分析、红外波长的对比分析、控制显示屏2亮屏和灭屏、与PCBA41进行信号传输。
显示屏2为TFT显示屏，显示屏2用于显示录入和储存的人脸图像信息、采集的人脸图像信息、识别结果信息、电量信息和人脸识别装置的管理界面信息；在人脸识别过程中，显示屏2直观的显示出用户需要了解的信息，使用户了解识别过程及结果，增强用户体验感；在一些实施例中，在显示屏2所在的面板上设置有亚克力盖5，用于保护屏幕和防尘。
摄像组件3至少包括彩色摄像头31、红外摄像头32和红外补光灯33；摄像组件3用于采集人脸黑白图像，彩色摄像头31用于采集人脸彩色图像，红外摄像头32用于采集人脸红外图像，红外补光灯33用于红外摄像头32采集人脸红外图像时提供近红外光光源，使人脸识别装置在黑暗环境中高识别工作；采集的人脸图像上传到主板1进行对比分析人脸特征。
在上述红外感应组件4中，PCBA 41为Printed Circuit Board+Assembly的简称，即为印刷电路板空板经过表面组装技术上件，再经过双列直插式封装插件后得到的电路板；PCBA 41上的电子元器件采用12C串行通信，数据传输速率高达3.4Mbps；环境光传感器42所检测的人体红外波长为模拟信号，即非电信号；A/D转换器43为模数转换器，将模拟信号转换为数字信号，即电信号；通过主板1对比分析数字信号后，唤醒显示屏2；在本实施例中，PCBA 41的电源电压为1.62至3.6V，待机电流低于500nA，实现功耗低；红外感应组件4的使用温度范围为-40℃至85℃，使用的温度范围宽，适用于多种温度环境。
在本发明一实施例中，PCBA 41还设有距离传感器；距离传感器用于探测物体距离。
距离传感器通过发射特别短的光脉冲并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离；距离传感器包括光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器；距离传感器探测的距离范围为0-80cm，先通过距离传感器判断物体靠近，再通过环境传感器检测波长判断物体是否为人体，从而避免非人体的不必要触发，以降低能耗。
在本发明一实施例中，PCBA还设有带通滤波片44，带通滤波片44与环境光传感器42相连。带通滤波片44用于过滤目光和其他光源中不必要的可见光和红外光，以实现在日光下或其他光源下人脸识别装置正常工作；在本实施例中，带通滤波片44为950nm带通滤波片。
在本发明一实施例中，PCBA 41还设有数据选择器45；数据选择器45用于A/D转换器43的选择；A/D转换器包括第一A/D转换器431和第二A/D转换器432；数据选择器45连接环境光传感器42和A/D转换器43；数据选择器45用于选择第一A/D转换器431或第二转换器432。
通过两次获取环境光传感器42所检测的人体红外波长，再通过数据选择器45选择A/D转换器43分别对两次获取的人体红外波长进行转换；第一A/D转换器431和第二A/D转换器432的范围设置之间的动态范围可以达到128klx；以保证所检测的红外波长分析后的结果准确。
在本发明一实施例中，PCBA 41还设有1％精度可调整的内部振荡器。内部振荡器不需要外部能量而实现特定的功能，例如信号传输、信号放大等，能够有效降低人脸识别装置的能耗。
在本发明一实施例中，环境光传感器42的分辨率小于100mlx。
lx为照度单位，1lx＝1000mlx，1000lx＝1klx；环境光传感器42的分辨率为传感器可感受到的被测量值最小变化的能力，即当输入变化值未超过分辨率时，传感器的输出不会发生变化；环境光传感器42的分辨率小于100mlx，可实现人脸识别装置在深色玻璃下正常工作。
参照图4，本发明启动人脸识别的方法一实施例，应用于上述人脸识别装置，包括：
S1，在物体处于指定区域的情况下，检测物体的红外波长；
S2，判断红外波长的波长值是否在预设范围内；
S3，若红外波长在预设范围内，则启动人脸识别。
在上述步骤S1中，人脸识别装置在物体靠近时才进行检测，以避免人脸识别装置时时刻刻检测，从而降低人脸识别装置的能耗；通过红外感应组件检测物体红外波长，可以采用环境光传感器检测，也可以采用人体红外传感器检测。
在上述步骤S2中，判断红外波长是否在预设范围内，为了确定被检测的物体为人，进而确定有人需要进行人脸识别，从而启动人脸识别，以避免非人体的识别而增加能耗；预设范围为正常人体辐射的红外波长范围。
在上述步骤S3中，红外波长在预设范围从而确定有人需要进行人脸识别后，显示屏亮屏，并启动人脸识别；因为在大部分时间里，人脸识别装置处于待机状态，即屏幕灭屏，所以需要设置一个程序启动显示屏亮屏；待机状态时，显示屏灭屏能够降低人脸识别装置的能耗。
参照图5，在本发明一实施例中，检测物体的红外波长的步骤之前，包括：
S01，通过距离传感器探测物体的距离，得到距离值；
S02，判断距离值是否在预设距离范围内；
S03，若距离值在预设距离范围内，则判定物体处于指定区域。
在上述步骤S01中，距离传感器通过发射特别短的光脉冲并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离；距离传感器包括光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器。
在上述步骤S02中，预设距离范围可为0-80cm。
在上述步骤S03中，当距离值在预设距离范围内，说明物体靠近并处于人脸识别装置的识别范围内。
参照图6，在本发明一实施例中，检测物体的红外波长的步骤，包括：
S11，通过环境光传感器检测物体的红外波长，得到波长信号；
S12，通过A/D转换器将波长信号转换为数字信号；
S13，通过主板解析数字信号，得到红外波长的波长值。
在上述步骤S11中，可在环境光传感器前设置带通滤波片，以过滤不必要的可见光和红外光；环境光传感器得到的波长信号为模拟信号，环境光传感器与A/D转换通信连接，环境光传感器将波长信号传输给A/D转换器。
在上述步骤S12中，A/D转换器为模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，数字信号用于在数字电路中传输；PCBA与主板通信连接，PCBA将其上面的A/D转换器的数字信号传输给主板；通过A/D转换器转换信号，实现信号在模拟电路与数字电路中传输。
在上述步骤S13中，主板根据译码程序解析数字信号，得到数字信号对应的红外波长的波长值。
参照图7，在本发明一实施例中，启动人脸识别的步骤，包括：
S31，采集人脸图像；
S32，判断人脸图像是否符合预设特征；
S33，若人脸图像符合预设特征，显示屏显示识别成功。
在上述步骤S31中，采集的人脸图像包括人脸彩色图像和人脸红外图像；人脸彩色图像通过彩色摄像头采集，为人脸识别提供彩色图像特征；人脸红外图像通过红外补光灯提供近红外光光源并由红外摄像头采集，红外补光灯可应用于亮度低的环境为环境提供近红外光源，实现在低亮度环境中人脸高识别工作。
在上述步骤S32中，人脸识别装置预先存储好需要人脸识别的人的人脸，并分析提取人脸特征进行存储，可存储100张人脸；人脸识别的时间小于0.8秒，识别速度快。
在上述步骤S33中，显示屏显示整个人脸识别过程的人脸图像和识别进程，当人脸图像符合预设特征时，即人脸图像为人脸识别装置储存的人脸，显示屏显示识别成功；当人脸图像不符合预设特征时，显示屏显示识别失败。
参照图8，本发明启动人脸识别的系统一实施例，包括：
波长检测模块M1，用于在物体处于指定区域的情况下，检测物体的红外波长；
波长判断模块M2，用于判断红外波长的波长值是否在预设范围内；
启动模块M3，用于若红外波长在预设范围内，则启动人脸识别。
在上述波长检测模块M1中，人脸识别装置在物体靠近时才进行检测，以避免人脸识别装置时时刻刻检测，从而降低人脸识别装置的能耗；通过红外感应组件检测物体红外波长，可以采用环境光传感器检测，也可以采用人体红外传感器检测。
在上述波长判断模块M2中，判断红外波长是否在预设范围内，为了确定被检测的物体为人，进而确定有人需要进行人脸识别，从而启动人脸识别，以避免非人体的识别而增加能耗；预设范围为正常人体辐射的红外波长范围。
在上述启动模块M3中，红外波长在预设范围从而确定有人需要进行人脸识别后，显示屏亮屏，并启动人脸识别；因为在大部分时间里，人脸识别装置处于待机状态，即屏幕灭屏，所以需要设置一个程序启动显示屏亮屏；待机状态时，显示屏灭屏能够降低人脸识别装置的能耗。
参照图9，在本发明一实施例中，启动人脸识别的系统还包括：
距离探测模块M01，用于通过距离传感器探测物体的距离，得到距离值；
距离判断模块M02，用于判断距离值是否在预设距离范围内；
物体靠近模块M03，用于若距离值在预设距离范围内，则判定物体处于指定区域。
在上述距离探测模块M01中，距离传感器通过发射特别光脉冲并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离；距离传感器包括光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器。
在上述距离判断模块M02中，预设距离范围可为0-80cm。
在上述物体靠近模块M03中，当距离值在预设距离范围内，说明物体靠近并处于人脸识别装置的识别范围内。
参照图10，在本发明一实施例中，波长检测模块M1，包括：
波长信号单元M11，用于通过环境光传感器检测物体的红外波长，得到波长信号；
信号转换单元M12，用于通过A/D转换器将波长信号转换为数字信号，得到红外波长；
信号解析单元M13，用于通过主板解析数字信号，得到红外波长的波长值。
在上述波长信号单元M11中，可在环境光传感器前设置带通滤波片，以过滤不必要的可见光和红外光；环境光传感器得到的波长信号为模拟信号，环境光传感器与A/D转换通信连接，环境光传感器将波长信号传输给A/D转换器。
在上述信号转换单元M12中，A/D转换器为模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，数字信号用于在数字电路中传输；PCBA与主板通信连接，PCBA将其上面的A/D转换器的数字信号传输给主板；通过A/D转换器转换信号，实现信号在模拟电路与数字电路中传输。
在上述信号解析单元M13中，主板根据译码程序解析数字信号，得到数字信号对应的红外波长的波长值。
参照图11在本发明一实施例中，启动模块M3，包括：
人脸采集单元M31，用于采集人脸图像；
人脸判断单元M32，用于判断人脸图像是否符合预设特征；
显示单元M33，用于若人脸图像符合预设特征，显示屏显示识别成功。
在上述人脸采集单元M31中，采集的人脸图像包括人脸彩色图像和人脸红外图像；人脸彩色图像通过彩色摄像头采集，为人脸识别提供彩色图像特征；人脸红外图像通过红外补光灯提供近红外光光源并由红外摄像头采集，红外补光灯可应用于亮度低的环境为环境提供近红外光源，实现在低亮度环境中人脸高识别工作。
在上述人脸判断单元M32中，人脸识别装置预先存储好需要人脸识别的人的人脸，并分析提取人脸特征进行存储，可存储100张人脸；人脸识别的时间小于0.8秒，识别速度快。
在上述显示单元M33中，显示屏显示整个人脸识别过程的人脸图像和识别进程，当人脸图像符合预设特征时，即人脸图像为人脸识别装置储存的人脸，显示屏显示识别成功；当人脸图像不符合预设特征时，显示屏显示识别失败。
本发明通过设置红外感应组件自动感应人体，从而使显示屏亮屏并启动人脸识别，从而降低显示屏能耗，增强用户体验感。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种人脸识别装置，装置本体和设于本体上的面板，其特征在于，所述本体包括：主板、显示屏、摄像组件和红外感应组件；所述显示屏与所述主板电连接；所述摄像组件与所述主板通信连接；
所述红外感应组件包括PCBA；所述PCBA与所述主板通信连接；所述PCBA上设有环境光传感器和A/D转换器；所述环境光传感器与所述A/D转换器通信连接。
2.根据权利要求1所述的人脸识别装置，其特征在于，所述PCBA还设有距离传感器；所述距离传感器用于探测物体距离。
3.一种启动人脸识别的方法，应用于权利要求1-2任一项所述的人脸识别装置，其特征在于，包括：
在物体处于指定区域的情况下，检测所述物体的红外波长；
判断所述红外波长的波长值是否在预设范围内；
若所述红外波长在所述预设范围内，则启动所述人脸识别。
4.根据权利要求3所述的启动人脸识别的方法，其特征在于，所述检测所述物体的红外波长的步骤之前，包括：
通过所述距离传感器探测所述物体的距离，得到距离值；
判断所述距离值是否在预设距离范围内；
若所述距离值在所述预设距离范围内，则判定所述物体处于所述指定区域。
5.根据权利要求3所述的启动人脸识别的方法，其特征在于，所述检测所述物体的红外波长的步骤，包括：
通过所述环境光传感器检测所述物体的红外波长，得到波长信号；
通过所述A/D转换器将所述波长信号转换为数字信号；
通过所述主板解析所述数字信号，得到所述红外波长的波长值。
6.根据权利要求3所述的启动人脸识别的方法，其特征在于，所述启动所述人脸识别的步骤，包括：
采集人脸图像；
判断所述人脸图像是否符合预设特征；
若所述人脸图像符合所述预设特征，所述显示屏显示识别成功。
7.一种启动人脸识别的系统，其特征在于，包括：
波长检测模块，用于在所述物体处于所述指定区域的情况下，检测所述物体的红外波长；
波长判断模块，用于判断所述红外波长的波长值是否在预设范围内；
启动模块，用于若所述红外波长在所述预设范围内，则启动所述人脸识别。
8.根据权利要求7所述的启动人脸识别的系统，其特征在于，所述系统还包括：
距离探测模块，用于通过所述距离传感器探测所述物体的距离，得到距离值；
距离判断模块，用于判断所述距离值是否在预设距离范围内；
物体靠近模块，用于若所述距离值在所述预设距离范围内，则判定所述物体处于所述指定区域。
9.根据权利要求7所述的启动人脸识别的系统，其特征在于，所述波长检测模块，包括：
波长信号单元，用于通过所述环境光传感器检测所述物体的红外波长，得到波长信号；
信号转换单元，用于通过所述A/D转换器将所述波长信号转换为数字信号，得到所述红外波长；
信号解析单元，用于通过所述主板解析所述数字信号，得到所述红外波长的波长值。
10.根据权利要求7所述的启动人脸识别的系统，其特征在于，所述启动模块，包括：
人脸采集单元，用于采集人脸图像；
人脸判断单元，用于判断所述人脸图像是否符合预设特征；
显示单元，用于若所述人脸图像符合所述预设特征，所述显示屏显示识别成功。
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