CN109243029A - 一种智能门禁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能门禁系统，涉及安防技术领域，解决了现有ID门禁卡、密码解锁、声音解锁等门禁装置存在的灵活性差、风险性高的技术问题，其包括人脸图像采集装置、人脸图像检测与识别装置、门禁系统控制装置以及远程网络控制装置，使用者通过输入管理员密码进入系统，建立匹配人员信息的人脸图像识别库；使用人脸图像采集装置进行图像采集，经过检测和识别之后在显示屏端显示识别结果；正常访客可通过对话窗口推送图像和文字信息给合法使用者，使用在远程客户端判定访问是否通过。门禁系统控制装置与智能移动终端之间采用Socket通信，利用固定IP地址的PC主机完成中转传输，其具有装置体积小、功耗低、智能移动端操作便捷的特点。

Description

一种智能门禁系统

技术领域

本发明涉及安防技术领域，更具体的是涉及一种智能门禁系统。

背景技术

门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道(像办公大楼、酒店客房)钥匙的管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分(密码输入)与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。

最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，指静脉识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越广。

其中，对于小区、办公楼等人口密集且人员流动较为复杂的区域，为了平衡安保和小区住户、办公需求，监控录像信息对于警方事后查证具有重要价值，因此在小区、办公场所等地采用面部识别门禁系统更具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有ID门禁卡、密码解锁、声音解锁等门禁装置存在的灵活性差、风险性高的技术问题，提供一种嵌入式人脸识别技术的智能门禁系统。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种智能门禁系统，包括人脸图像采集装置、人脸图像检测与识别装置、门禁系统控制装置以及远程网络控制装置，其中，

所述人脸图像采集装置通过摄像头录入人脸图像，并通过可变背景的差分运算对视频图像进行预处理，经检测和识别之后在显示屏端出示识别结果；

所述人脸图像检测与识别装置包括依次耦接的摄像头、人脸检测模块、信号传递模块以及相关性对比识别模块，所述摄像头获取视频图像信息，所述人脸检测模块提取人脸特征信息，所述相关性对比识别模块对比提取到的人脸特征信息与人脸识别库的存储信息，从而判断图像信息的合法性；

所述门禁系统控制装置包括门禁装置和门禁控制器，所述门禁控制器通过网络或继电器与门禁装置通信连接；

所述远程网络控制装置通过串口通信或以太网卡接入互联网络，访问PC端网络服务器，从而传输采集到的实时视频图像和聊天记录至移动服务端，通过远程门禁授权开启门禁装置。

进一步地说明，使用者通过输入管理员密码进入系统，采集多张人脸图像录入人脸图像识别库，并匹配图像对应人员信息，如姓名、住址、工号、身份证号等；图像录入后即可使用人脸图像采集装置进行图像采集，经过检测和识别之后在显示屏端，即液晶显示屏等显示器上显示识别结果，识别通过的开启门禁，失败的显示警告信息；正常访客可通过对话窗口推送图像信息及文字信息给合法使用者，即住户或管理员，由远程客户端判定访问是否通过。门禁系统控制装置与智能移动终端之间采用Socket通信，利用固定IP地址的PC主机完成中转传输。

所述人脸图像采集装置的预处理包括图像灰度化处理、图像标准化处理、灰图均衡化处理以及图像滤波降噪处理。

所述人脸检测模块通过积分图提取haar-like特征值，并采用Adaboost算法对特征值样本过滤掉非人脸成分，然后级联成多个可以对图像子窗口进行分级判断的强分类器。该阶段为训练阶段，提取采集的人像图像特征值完成人脸图像识别库的建立，后续识别阶段则通过将提取到的待验证图像特征值与人脸图像识别库的信息做对比，得出判断结果。

所述相关性对比识别模块采用主成分分析法，通过图像的协方差矩阵将人脸识别库中的原始图片降维，提取数据的主要结构和特征值，构造人脸特征空间，使用时将采集的图像投影到特征空间，根据主成分分析法计算得到数据参数判定识别的结果，其中，图像的协方差矩阵的计算公式为：人脸图像预处理过程中采用图像灰度化处理、图形几何归一化、中值滤波等方法降低其他因素对图像特征的影响，提高识别效率和准确度，检测时采用级联算法提取图像特征值，识别时使用主成分分析法进行检测。

所述摄像头为CMOS摄像头，摄像头接口采用ARM开发板自带的摄像头接口和外围可扩展USB摄像头。

所述门禁控制器包括ARM处理器、以太网卡、储存器、作为LCD显示装置的电容触屏显示器、串口以及USB连接口。

所述远程网络控制装置包括智能移动终端，并通过服务器与PC端主机交互通信，通过远程的移动终端控制门禁的开闭。

所述门禁装置采用高强度抗拉电磁锁。

本发明的有益效果如下：

总体而言，本发明的智能门禁系统与现有门禁系统相比，采用人脸识别技术，通过对图像识别进行门禁的开启，避免了刷卡、密码、声音等方式的盗用隐患，且对于非法图像的存储可对安保、警方侦查工作提供便利，即提高了门禁系统的安全性，又提高了人员排查的便利性。

1.本发明使用嵌入式设备作为核心处理器，外接以太网卡连入网络，可实现数据共享和互联网的检索功能；同时利用固定IP地址的PC端作为中转，实现嵌入式网络与智能移动端建立连接，实现远程控制门禁装置的开关，以及有通道录入新的合法人像图像，提高采用人脸识别技术的门禁系统的便捷性。

2.嵌入式设备减小装置体积、功耗更低、灵活性相对更高。

附图说明

图1是智能门禁系统的整体框架结构示意图；

图2是人脸识别库训练的流程示意图；

图3是远程请求框图；

附图标记：1—人脸图像采集装置，2—人脸图像检测与识别装置，3—门禁系统控制装置，4—远程网络控制装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1到图3所示，本发明提供一种智能门禁系统，包括人脸图像采集装置1、人脸图像检测与识别装置2、门禁系统控制装置3以及远程网络控制装置4，其中，

人脸图像采集装置1通过摄像头录入人脸图像，并通过可变背景的差分运算对视频图像进行预处理，经检测和识别之后在显示屏端出示识别结果；

人脸图像检测与识别装置2包括依次耦接的摄像头、人脸检测模块、信号传递模块以及相关性对比识别模块，摄像头获取视频图像信息，人脸检测模块提取人脸特征信息，相关性对比识别模块对比提取到的人脸特征信息与人脸识别库的存储信息，从而判断图像信息的合法性；

门禁系统控制装置3包括门禁装置和门禁控制器，门禁控制器通过网络或继电器与门禁装置通信连接；

远程网络控制装置4通过串口通信或以太网卡接入互联网络，访问PC端网络服务器，从而传输采集到的实时视频图像和聊天记录至移动服务端，通过远程门禁授权开启门禁装置。

进一步地说明，使用者通过输入管理员密码进入系统，采集多张人脸图像录入人脸图像识别库，并匹配图像对应人员信息，如姓名、住址、工号、身份证号等；图像录入后即可使用人脸图像采集装置1进行图像采集，经过检测和识别之后在显示屏端，即液晶显示屏等显示器上显示识别结果，识别通过的开启门禁，失败的显示警告信息；正常访客可通过对话窗口推送图像信息及文字信息给合法使用者，即住户或管理员，由远程客户端判定访问是否通过。门禁系统控制装置3与智能移动终端之间采用Socket通信，利用固定IP地址的PC主机完成中转传输。

人脸图像采集装置1的预处理包括图像灰度化处理、图像标准化处理、灰图均衡化处理以及图像滤波降噪处理。

人脸检测模块通过积分图提取haar-like特征值，并采用Adaboost算法对特征值样本过滤掉非人脸成分，然后级联成多个可以对图像子窗口进行分级判断的强分类器。该阶段为训练阶段，提取采集的人像图像特征值完成人脸图像识别库的建立，后续识别阶段则通过将提取到的待验证图像特征值与人脸图像识别库的信息做对比，得出判断结果。

相关性对比识别模块采用主成分分析法，通过图像的协方差矩阵将人脸识别库中的原始图片降维，提取数据的主要结构和特征值，构造人脸特征空间，使用时将采集的图像投影到特征空间，根据主成分分析法计算得到数据参数判定识别的结果，其中，图像的协方差矩阵的计算公式为：人脸图像预处理过程中采用图像灰度化处理、图形几何归一化、中值滤波等方法降低其他因素对图像特征的影响，提高识别效率和准确度，检测时采用级联算法提取图像特征值，识别时使用主成分分析法进行检测。

摄像头为CMOS摄像头，摄像头接口采用ARM开发板自带的摄像头接口和外围可扩展USB摄像头。

门禁控制器包括ARM处理器、以太网卡、储存器、作为LCD显示装置的电容触屏显示器、串口以及USB连接口。

远程网络控制装置4包括智能移动终端，并通过服务器与PC端主机交互通信，通过远程的移动终端控制门禁的开闭。

门禁装置采用高强度抗拉电磁锁。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能门禁系统，其特征在于：包括人脸图像采集装置(1)、人脸图像检测与识别装置(2)、门禁系统控制装置(3)以及远程网络控制装置(4)，其中，

所述人脸图像采集装置录入人脸图像，并通过可变背景的差分运算对视频图像进行预处理，经检测和识别之后在显示屏端出示识别结果；

所述人脸图像检测与识别装置包括依次耦接的摄像头、人脸检测模块、信号传递模块以及相关性对比识别模块，所述摄像头获取视频图像信息，所述人脸检测模块提取人脸特征信息，所述相关性对比识别模块对比提取到的人脸特征信息与人脸识别库的存储信息，从而判断图像信息的合法性；

所述门禁系统控制装置包括门禁装置和门禁控制器，所述门禁控制器通过网络或继电器与门禁装置通信连接；

所述远程网络控制装置通过串口通信或以太网卡接入互联网络，访问PC端网络服务器，从而传输采集到的实时视频图像和聊天记录至移动服务端，通过远程门禁授权开启门禁装置。

2.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述人脸图像采集装置的预处理包括图像灰度化处理、图像标准化处理、灰图均衡化处理以及图像滤波降噪处理。

3.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述人脸检测模块通过积分图提取haar-like特征值，并采用Adaboost算法对特征值样本过滤掉非人脸成分，然后级联成多个可以对图像子窗口进行分级判断的强分类器。

4.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述相关性对比识别模块采用主成分分析法，通过图像的协方差矩阵将人脸识别库中的原始图片降维，提取数据的主要结构和特征值，构造人脸特征空间，使用时将采集的图像投影到特征空间，根据主成分分析法计算得到数据参数判定识别的结果，其中，图像的协方差矩阵的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述摄像头为CMOS摄像头，摄像头接口采用ARM开发板自带的摄像头接口和外围可扩展USB摄像头。

6.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述门禁控制器包括ARM处理器、以太网卡、储存器、作为LCD显示装置的电容触屏显示器、串口以及USB连接口。

7.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述远程网络控制装置包括智能移动终端，并通过服务器与PC端主机交互通信，通过远程的移动终端控制门禁的开闭。

8.根据权利要求1所述的智能门禁系统，其特征在于：所述门禁装置采用高强度抗拉电磁锁。