CN109359630A - 具有独立人脸识别功能的监控摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的光学成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送视频流至网络接口，也实时发送图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块发送标准化人脸图像至人脸图像识别与比对模块；人脸图像识别与比对模块发送人脸识别信息至网络接口。本发明无需人脸识别服务器即可独立地完成人脸识别与比对，能够有效降低人脸识别设备成本，减少设备占据的空间，提高其对环境的适应能力，提高传输效率，提高人脸识别系统的安全性。

Description

具有独立人脸识别功能的监控摄像机

技术领域

本发明涉及监控摄像机领域，具体是一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机。

背景技术

近年来人脸识别技术得到了迅速的发展，人脸识别监控摄像机、人脸识别考勤机、刷脸支付系统、刷脸进站系统、人证核验系统等采用人脸识别技术的设备和系统，已经被广泛运用在各种场合，取得了突出的经济效应和社会效应。

例如，公开号为CN108399402A，公开日为2018年8月14日的发明专利，公开了一种便携式人脸识别系统，其特征在于，包括箱体，箱体的底部设有行走轮，箱体的背面设有把手，箱体的正面设有箱盖，箱盖的一个侧边与箱体的侧边铰接，箱盖的另一个侧边通过可解锁的锁扣与箱体的侧边相连；箱体上设有操作平台；在箱体内还设有无线通信模块一、主控模块及；开口的收纳空间，收纳空间的开口由可开合的上盖封闭。

又比如，公开号为CN108513110A，公开日为2018年9月7日的发明专利，公开了一种人脸识别监控摄像头，包括云台和摄像头本体，摄像头本体活动连接在云台上，摄像头本体包括光学镜头、图像传感器、高清数字视频控制器、人脸图像预处理及抓拍模块、图片缓存模块和网络接口，图像传感器将光线镜头的光信号转换为数字信号，图像传感器将转换的数字信号传输给高清数字视频控制器，高清数字视频控制器连接人脸图像预处理及抓拍模块，人脸图像预处理及抓拍模块通过图片缓存模块连接网络接口。

现有人脸识别设备普遍存在的问题是：设备不具备独立的人脸识别功能，对人脸识别服务器存在依赖，即需要将采集到的视频或图像传送给人脸识别服务器，由该服务器完成人脸特征的比对以实现人脸识别。现有人脸识别系统的技术方案一般分为两种，第一种是把人脸识别服务器设置在视频或图像采集设备附近，把采集到的视频或图像通过数据线缆直接传送至服务器，由服务器对人脸进行识别和比对；另一种方法是把采集到的视频或图像进过处理后，通过互联网或数据专线送到远程人脸识别服务器进行人脸进行识别和比对。上述公开号为CN108399402A的发明专利即采用第一种方案；而上述公开号为CN108513110A的发明专利对第二种方案进行了改进，但仍依赖远程人脸识别服务器进行人脸进行识别和比对。

上述第一种方案的主要缺陷是人脸识别设备和服务器需要占据较大的空间，且需要相应的安全防护，所以只适用于机场、码头、车站等具有固定安检空间和专人值守的场所，不适用于广场、街道、公共建筑等无专人值守的开放性公共场所。上述第二种方案的主要缺陷是人脸识别功能依赖视频或图像的远程网络传输，会消耗大量的网络带宽；由于网络延迟、网络阻塞造成的传输不稳定时，设备的人脸识别功能将变得不可靠；人脸识别设备和人脸识别服务器之间的网络通讯如果被人为切断或因故障中断，将直接造成人脸识别功能不可用。另外，上述两种技术方案均会产生人脸识别服务器的购置或租用费用，同时运行人脸识别服务器及附属保障设备也需要消耗额外的能源、空间和人力成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，即监控摄像机可以不依赖人脸识别服务器而独立地完成人脸采集和人脸识别的工作，以克服现有技术中存在的人脸识别设备对人脸识别服务器的依赖以及由此造成的缺陷。

本发明的技术解决方案是：一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的光学成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送实时视频流至网络接口，也实时发送数字化图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块发送标准化人脸图像至人脸图像识别与比对模块；人脸图像识别与比对模块发送人脸识别信息至网络接口。

进一步地，所述光学镜头将外界景物在图像传感器上型成光学图像，图像传感器将光学图像转换为数字化图像，并通过数据线实时地传送给数字视频控制器。

进一步地，所述数字视频控制器将传输来的数字化图像实时编码为视频流，将其发送至网络接口，以实现传统的监控摄像机的功能；同时，数字视频控制器将一定数量的数字化图像发送至人脸图像预处理模块，为该摄像机的独立人脸图像识别功能提供图像数据。

进一步地，所述人脸图像预处理模块对得到的数字化图像进行预处理，具体为：利用差分技术将完整数字化图像中的前景图像与背景图像进行分离；利用多任务级联卷积神经网络对前景图像进行处理，检测出图像中所有的人脸图像以及相应的人脸特征点；基于人脸特征点的位置对人脸图像进行仿射变换，使图像中的人脸对齐；最后将标准化人脸图像发送至人脸识别与比对模块进行人脸识别。

进一步地，所述人脸图像识别与比对模块对得到的标准化人脸图像进行识别与比对，具体为：利用人脸识别神经网络模型对标准化人脸图像进行计算得到人脸特征向量；将计算出的人脸特征向量与人脸识别数据库中的人脸特征向量进行比对，筛选出与之相匹配的人脸图像，获得其人脸标签信息，以实现人脸识别；最后，并将人脸识别信息发送至网络接口，包括：匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置、相应的完整图像等。

进一步地，所述图像识别与比对模块中存储有人脸识别数据库，数据库中每条信息包含人脸标签信息和人脸特征向量，通过对其调用以实现人脸图像的识别与比对。数据库可以有若干不同的来源，具体为：一、在其他服务器上部署与该人脸识别监控摄像机相同的人脸识别神经网络模型，对带有标签信息的人脸图像计算人脸特征向量，并将相应人脸标签信息和人脸特征向量组成数据库，最后将人脸识别数据库上传至摄像机中；二、由其他设备上传包含人脸的图像及相应的标签信息至人脸识别监控摄像机，由摄像机自身的人脸图像预处理模块进行预处理，由人脸图像识别与比对模块利用人脸识别神经网络模型计算其人脸特征向量，最后将人脸特征向量和对应的人脸标签信息存储至本摄像机的人脸识别数据库中。

进一步地，该人脸识别摄像机的网络接口可以为有线网络接口、无线网络接口、移动数据网络接口或它们的组合，通过网络接口，该人脸识别摄像机可以实时传出视频流，实现传统监控摄像机的功能；可以实时传出人脸识别信息，包括匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置及相应的完整图像等，实现人脸识别功能；可以接收用于比对的人脸识别数据库；可以接收用于比对的包含人脸的图像及相应的标签信息；可以接收控制指令。特别地，有线网络接口符合以太网供电标准，可以通过接入有源以太网为该人脸识别摄像机供电。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，无需人脸识别服务器即可独立地完成人脸识别与比对，能够有效降低成本，节省购置或租用人脸识别服务器的资金，节省人脸识别服务器维护成本；可以减少人脸识别设备占据的空间，提高其对环境的适应能力，使得该种人脸识别摄像机可以在各种场合更广泛的应用；能够独立地在采集到的高分辨率视频图像中，实时地找出人脸图像并进行识别与比对，而无需传输海量的高分辨率视频数据，极大地降低实现人脸识别功能所需传输的数据量，提高传输效率，提高人脸识别的速度；可以提高人脸识别系统的安全性，即使发生了数据传输系统的故障或人为破坏，其人脸识别功能仍然可用。

附图说明

图1是本发明具有独立人脸识别功能的监控摄像机的主要功能结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，其主要功能结构及连接关系如图1所示，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的光学成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送实时视频流至网络接口，也实时发送数字化图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块发送标准化人脸图像至人脸图像识别与比对模块；人脸图像识别与比对模块发送人脸识别信息至网络接口。该监控摄像机全部功能模块安装在符合IP67防护等级的壳体内，使用专用电源接口或有源以太网接口供电。

实施例中，光学镜头采用焦距4mm高清监控镜头，图像传感器采用原生分辨率为3840×2160的CMOS传感器。光学镜头将外界景物在图像传感器上成像，图像传感器将光学图像转换为数字化图像，并通过专用扁平数据线实时地传送给数字视频控制器。

实施例中，数字视频控制器采用H.265视频压缩标准，把图像信号编码成为每秒25帧的数字视频流，将其发送至网络接口，以实现传统的监控摄像机的功能；同时，数字视频控制器将每秒5幅数字化图像发送至人脸图像预处理模块，为该摄像机的独立人脸图像识别功能提供图像数据。

实施例中，人脸图像预处理模块利用差分技术将得到的完整数字化图像中的前景图像与背景图像分离；利用多任务级联卷积神经网络对前景图像进行处理，检测出图像中所有的人脸图像以及相应的五个人脸特征点，具体为左眼、右眼、鼻尖、左嘴角、右嘴角；基于人脸特征点的位置对人脸图像进行仿射变换，使图像中的人脸对齐；最后将对齐的人脸图像转换为分辨率为160×160的标准化人脸图像，发送至人脸识别与比对模块进行人脸识别。

实施例中，人脸图像识别与比对模块利用人脸识别神经网络模型，对得到的标准化人脸图像进行计算得到人脸特征向量；将计算出的人脸特征向量与人脸识别数据库中的人脸特征向量进行比对，筛选出与之相匹配的人脸图像，获得其人脸标签信息，以实现人脸识别；最后，并将人脸识别信息发送至网络接口，包括：匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置、相应的完整图像等。

实施例中，图像识别与比对模块中以加密形式存储有人脸识别数据库，数据库中每条信息包含人脸标签信息和人脸特征向量，通过对其调用以实现人脸图像的识别与比对。人脸识别数据库的来源有两个：一、在其他服务器上部署与该人脸识别监控摄像机相同的人脸识别神经网络模型，对带有标签信息的人脸图像计算人脸特征向量，并将相应人脸标签信息和人脸特征向量组成数据库，最后将人脸识别数据库上传至摄像机中；二、由其他设备上传包含人脸的图像及相应的标签信息至人脸识别监控摄像机，由摄像机自身的人脸图像预处理模块进行预处理，由人脸图像识别与比对模块利用人脸识别神经网络模型计算其人脸特征向量，最后将人脸特征向量和对应的人脸标签信息存储至本摄像机的人脸识别数据库中。

实施例中，该摄像机配备有线网络接口，具体为RJ45 10M/100M自适应以太网口。通过网络接口，该摄像机可以实时传出高清视频流，实现传统监控摄像机的功能；可以实时传出匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置及相应的完整图像，实现人脸识别功能；可以接收用于比对的人脸识别数据库；可以接收用于比对的包含人脸的图像及相应的标签信息；可以接收控制指令。同时，该有线网络接口符合IEEE 802.3af标准，可以通过接入有源以太网为该人脸识别摄像机供电。

实施例中，当该摄像机发现采集到的图像中有与人脸识别数据库匹配的人脸，实时将匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置及相应的完整图像通过网络接口发送至管理人员的手机、平板电脑、即时通讯软件、电子邮箱等，管理人员可以即时获得相关信息并做出响应。

以上所描述的仅为本发明一种优选实施例，并不用以限制本发明。相反，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有独立人脸识别功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、网络接口等，其特征在于，摄像机包含人脸图像识别与比对模块，可以计算出人脸特征向量，并将其与其它的人脸特征向量进行比对。

2.如权利要求1所述的具有独立人脸识别功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机人脸图像识别与比对模块中存储有人脸识别数据库，该数据库中包含人脸标签信息和人脸特征向量。

3.如权利要求1所述的具有独立人脸识别功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机可通过网络接口输出人脸识别信息，包括匹配的标准化人脸图像、对应的人脸标签信息、时间、位置及相应的完整图像等。

4.如权利要求2所述的具有独立人脸识别功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机中存储的人脸识别数据库由其它服务器通过该摄像机的网络端口上传至该摄像机。

5.如权利要求2所述的具有独立人脸识别功能的监控摄像机，其特征在于，由其它设备通过该摄像机的网络端口上传包含人脸的图像及对应标签信息，由该摄像机自行计算出人脸特征向量，将人脸特征向量和对应人脸标签信息存储至人脸识别数据库。