CN110151184A - 非接触式吸毒人员快速检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非接触式吸毒人员快速检测系统和方法，设置于安检机上或安检机、门禁系统前方的摄像设备，与摄像设备相连接的处理器，也可以作为便携式的手持设备，能根据摄像设备获取的图像信息识别、检测出人脸，并定位被检测人员的眼部位置，并采集一段时间(1‑2秒)瞳孔动态图像数据来获取瞳孔P值、R值、T值、Q值等多种数据用于以正常人及吸毒人员的数据进行对比，判断是否为非吸毒人员，本系统和方法能高效且无接触式完成识别检测，并能够联网上报，为有关部门的涉毒人员监管、控制、筛查提供全面的技术支持，本发明检测速率快能在2‑3秒内完成检测、设备成本低、设备结构小巧精致，检测识别结果的精准、可靠。

Description

非接触式吸毒人员快速检测系统及方法

技术领域

本发明涉及吸毒人员快速检测装置或系统设备类技术，具体为非接触式吸毒人员快速检测系统及方法。

背景技术

我国目前对吸毒人员的检测主要基于对检测对象尿液或血液的常规生分析，这种检测方法需要一定条件的实验室和较长的检测时间、检测成本也较高，体液提取时要确保样品可靠性的操作也比较烦琐。申请人长期从事于对便携式吸毒人员检测设备的研发和生产，在快速和便携式的检测设备已申请过多项专利，如CN201811050371.5一种高精准检测率的吸毒人员瞳孔检测仪的中国发明专利申请所公开的技术类似，是基于吸毒人员瞳孔检测作出的疑是判断。

目前，人脸识别技术已经逐步应用于火车站、机场安检口、安全通道的重点人员布控，相比其他生物识别技术，具有直观、自然、快速的检测识别效率，具有非接触式的便利性：由于火车站、机场、海关、酒店、会议、展厅等人流量大的使用环境下使用，其提供了一定的检测通过速度，避免旅客的等候与滞留。在进出站行人中藏匿着各类特殊人群，通常相关部门会在进出站口和售票处安装录像监控设备，利用这些地点的特殊性来布置和实施信息网络，搜集旅客的面部信息进行辨认识别，当有需要对这些人员进行辨别、防范时，如何准确、有效地发现他们，车站公安、安保部门迫切需要引入华天成人像识别技术，来提高安全防范的效率和效果。但但目前的人脸识别技术和系统，仅仅只用于人脸的比对，供警方用于流动作案分子的监管和辅助功能，并未实现对于吸毒人员进行快速识别的功能，因此，在人流量高的场景设施附近，目前并未有对于吸毒人员的快速、无接触式识别检测进行应用，属于技术空白。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明旨在解决对于机场、车站、码头、海关、酒店、大型展览会等活动设施中通过安装于安检机或门禁系统的吸毒人员快速检测技术，能高效且无接触式完成识别检测，作出是否为疑是吸毒人员的检测结果，并能够联网上报，为有关部门的涉毒人员监管、控制、筛查提供全面的技术支持，本发明检测速率快、设备成本低、设备结构小巧精致，并实现多因素的检测项目，基于多检测因素综合判断，从而提高检测识别结果的精准性和可靠性。具体的，本发明是这样实现的：

非接触式吸毒人员快速检测系统，包括手持或设置于安检机上或安检机、门禁系统前方的摄像设备，与摄像设备相连接的处理器，所述处理器包括人脸识别功能，能根据摄像设备获取的图像信息识别、检测出人脸，并定位被检测人员的眼部位置，获取被检测人员的眼部信息及被检测人员的人脸信息，所述眼部信息包括眼眶尺寸数据和瞳孔尺寸数据，所述人脸信息包括人脸尺寸数据，所述处理器用于基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员。

进一步的，所述安检机、门禁系统安装于机场、车站、码头、海关或酒店内使用。

进一步的，所述被检测人员的人脸信息为静态图像信息，所述被检测人员的眼部信息为1～2秒内的动态图像信息。

进一步的，还包括与处理器连接的红外发光管装置和照度仪，所述红外发光管装置和照度仪与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置，所述红外发光管装置发出的红外光波长处于对人体无害的波长范围内，所述照度仪用于获取当前环境下的光强度检测。

进一步的，所述处理器用于通过摄像设备接收红外发光管装置所发出的红外光图像数据，并用于通过红外光图像数据结合红眼效应原理计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，基于比对结果做出疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断。

进一步的，所述处理器用于通过摄像设备采集的被检测人员的眼部的动态图像信得出被检测人员是否存在目光呆滞；处理器还用于通过采集瞳孔动态图像数据来获取瞳孔特征数据，并基于瞳孔特征数据判断是否为疑是吸毒人员；或，处理器还用于，基于被检测人员的瞳孔特征值、红眼效应值以及是否存在目光呆滞，的三项指标综合得出被检测人员疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断结果。

进一步的，所述瞳孔特征值包括瞳孔的半径R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值以及照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值。

本发明的另一方面，提供了一种非接触式吸毒人员快速检测方法，包括以下步骤：S1、由安装于安检机、门禁系统前方的摄像设备采集位于其前方的待检测人员的脸部图像数据，并传输至处理器；S2、处理器接受到待检测人员的脸部图像数据，并获取待检测人员的眼部信息、人脸信息，并获取眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据和人脸尺寸数据；S3、基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员；S4、若该被检测人员为疑是吸毒人员，则将判断结果和人脸图像信息上传至服务器终端或网络终端，并发出警报信息；上述步骤完成速度在2～3秒内。

进一步的，所述步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的红外发光管装置；所述步骤S2中还包括，通过摄像设备采集到的被检测人员的眼部动态图像信息，并基于眼部动态图像信息判断被检测人员的目光是否呆滞；处理器接收到摄像设备采集的红外光图像数据，并基于红外光图像数据结合红眼效应原理，计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，并基于比对结果做出疑是吸毒人员或非吸毒人员的参考判断信息；

进一步的，所述步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的照度仪；所述步骤S3还包括，处理器接收到所述照度仪检测获取的当前环境下的光强度后，基于瞳孔大小R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值和照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值，并基于所述瞳孔大小值与标准值的大小比对信息、p值和T值综合判断，得出被检测人员为疑是吸毒人员或非吸毒人员的最终检测结果。

本发明的工作原理介绍：将本系统安装于机场、车站、码头、海关或酒店等的安检机或门禁系统，或做出整体式的便携式手持设备，通过摄像设备采集被检测人员的脸部及眼部动态图像，获取人脸尺寸、眼眶尺寸以及瞳孔的尺寸，并基于算法确定出被检测人员的精准瞳孔大小，根据人体吸入毒品后，身体产生的生理兴奋表现，使得瞳孔的大小与正常人体状况下的尺寸不一样作为检测原理，例如，吸食冰毒后，毒品释放的兴奋剂会使得人体的部分机能处于兴奋状态，表现在瞳孔上，则是瞳孔呈放大状态；如吸食鸦片类毒品，吸食者的瞳孔会呈现增减装小瞳孔状态，因此，根据瞳孔尺寸建立数学算法模型比对后，即可确认出被检测人员的瞳孔是否处于正常范围，不在正常范围大小内的，则可判断为疑是吸毒人员；同时，本系统还能够再依附红外光设备发出的红外光后，再由摄像设备采集被检测人的红眼效应，也能够获得瞳孔大小的检测，再配合上对检测人员脸部、眼部的动态，基于算法可以判断被检测人员的目光是否出现呆滞状，处理器在基于瞳孔大小、红眼效应检测结果、是否目光呆滞这三个指标统一验算后，得出较高精准率的检测判断结果。从而实现了在1～2秒内的无接触式检测，同时保持了高精准性，能够快速、精准的完成检测，并将检测结果传输至网络服务器终端进一步处理，或发送至监管部门，配合人脸识别技术，能够高效的实现疑是吸毒人员的监管控制，具有深远、重大的意义。

与现有技术相比，本发明能高效且无接触式的对高人流量的重要场所的人员依次完成识别检测，作出是否为疑是吸毒人员的检测结果，并基于脸部图像能够迅速完成身份识别，并能够联网上报，为有关部门的涉毒人员监管、控制、筛查提供全面的技术支持，本发明检测速率快、设备成本低、设备结构小巧精致，并实现多因素的检测项目，基于多检测因素综合判断，从而提高检测识别结果的精准性和可靠性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：非接触式吸毒人员快速检测系统，包括设置于安检机上或安检机、门禁系统前方的摄像设备，与摄像设备相连接的处理器，所述处理器包括人脸识别功能，能根据摄像设备获取的图像信息识别、检测出人脸，并定位被检测人员的眼部位置，获取被检测人员的眼部信息及被检测人员的人脸信息，所述眼部信息包括眼眶尺寸数据和瞳孔尺寸数据，所述人脸信息包括人脸尺寸数据，所述处理器用于基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员。其中：安检机、门禁系统可安装于机场、车站、码头、海关或酒店内使用。

实施例2：在实施例1的基础上，进一步的，所述被检测人员的人脸信息为静态图像信息，所述被检测人员的眼部信息为1～2秒内的动态图像信息。与处理器连接的红外发光管装置和照度仪，所述红外发光管装置和照度仪与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置，所述红外发光管装置发出的红外光波长处于对人体无害的波长范围内，所述照度仪用于获取当前环境下的光强度检测。

处理器用于通过摄像设备接收红外发光管装置所发出的红外光图像数据，并用于通过红外光图像数据结合红眼效应原理计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，基于比对结果做出疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断。红眼效应形成的原因是因是，在光线较暗的情况下，人眼为了看清事物，必然会放大瞳孔。当正面突然受到光的光照射时(可见光或者红外光)，视网膜被直接射入的光线照射，视网膜微血管的血红色就会反射出来，因为瞳孔面积不同所反射出来的光速不同，根据其原理就可以计算出瞳孔的面积。

处理器用于通过摄像设备采集的被检测人员的眼部的动态图像信得出被检测人员是否存在目光呆滞；处理器还用于通过采集瞳孔动态图像数据来获取瞳孔特征数据，并基于瞳孔特征数据判断是否为疑是吸毒人员；

或，处理器还用于，基于被检测人员的瞳孔特征值、红眼效应值以及是否存在目光呆滞，的三项指标综合得出被检测人员疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断结果。

瞳孔特征值包括瞳孔的半径R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值以及照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值。计算时，通过傅里叶变换克服时间域与频率域之间相互转换的计算障碍，这样的函数变换主要用于光谱、大气波谱分析、数字信号处理等方面；从而可以根据p值和T值得到判断被检测人员是否为疑是吸毒人员，这样的系统能够快速、有效的在非接触的情况下达到疑是判断的功能。

实施例3：一种非接触式吸毒人员快速检测方法，包括以下步骤：S1、由安装于安检机、门禁系统前方的摄像设备采集位于其前方的待检测人员的脸部图像数据，并传输至处理器；S2、处理器接受到待检测人员的脸部图像数据，并获取待检测人员的眼部信息、人脸信息，并获取眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据和人脸尺寸数据；S3、基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员；S4、若该被检测人员为疑是吸毒人员，则将判断结果和人脸图像信息上传至服务器终端或网络终端，并发出警报信息。上述步骤完成速度在2～3秒内。

优选地，步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的红外发光管装置；所述步骤S2中还包括，通过摄像设备采集到的被检测人员的眼部动态图像信息，并基于眼部动态图像信息判断被检测人员的目光是否呆滞；处理器接收到摄像设备采集的红外光图像数据，并基于红外光图像数据结合红眼效应原理，计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，并基于比对结果做出疑是吸毒人员或非吸毒人员的参考判断信息；及，若瞳孔大小异常且红眼效应标准值异常，同时被检测人员目光呆滞，则说明被检测者为疑是吸毒人员。

步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的照度仪；所述步骤S3还包括，处理器接收到所述照度仪检测获取的当前环境下的光强度后，基于瞳孔大小R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值和照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，光照强度能提高瞳孔计算值的准确性和可参考性，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值，并基于所述瞳孔大小值与标准值的大小比对信息、p值和T值综合判断，得出被检测人员为疑是吸毒人员或非吸毒人员的最终检测结果。其基本判断原理如下：

一、p-value相关

单个假设检验中主要依靠p值(或统计量t)做出是否拒绝零假设H0的决定：p-value和预先设定的检验水准alpha做对比，如果p-value小于等于alpha，拒绝原假设，否则不拒绝原假设。

1.p-value：表征了在原假设成立的条件下，重复进行当前的采集试验，获得现有统计量t及其更极端情况的概率。

2.给定检验水准alpha时，可得出对应的拒绝域；根据当前试验，可以计算出p-value。当p-value越小时，表示此时试验得到的统计量t越落在拒绝域。因此基于p-value的结果等价于基于t值的结果。因此，p-value越小，拒绝原假设的信心越大。

3.假阳性率：false positive rate,FPR.检验水准alpha给出了事先犯I-型错误的最大概率。

二、多重假设检验和总体错误率

在进行多重假设检验时，每个单独的假设都具有其本身的I型错误。在这种情况下，如果不进行任何的控制，犯I-型错误的概率会随着假设检验的个数而迅速增加。

1.多重假设检验中，广泛使用的错误控制指标是总体错误率(family-wise errorrate,FWER),即至少出现一次错误地拒绝真实H0的可能性；FWER小于等于alpha。而研究者更关心的是能否尽量多地识别出差异表达的基因，并且能够容忍和允许总的拒绝中发生少量的错误识别，称为错误发现false discovery。即需要在错误发现和总的拒绝次数R之间寻找一种平衡，即在检验出尽可能多的候选变量的同时将错误发现率控制在一个可以接受的范围。

2.错误发现率(False Discovery Rate,FDR)，表示了在所有R次拒绝中错误发现的期望比例。错误发现率和假阳性率之间有着本质的差别。错误发现率将范围限定在总的拒绝次数中；而假阳性率则针对所有变量数而言。

3.给定FDR的控制水平alpha，多重假设检验次数M，通过求得拒绝H0的次数N，可得出多重检验M次中，有多少次是被错误识别的(＝alpha*N)。Benjamini和Hochberg给出了一个基于p-value的逐步向下控制程序，用于求出拒绝H0的次数N的值。并且证明在BH控制下，FDR小于等于alpha。

三、pFDR和q值

pFDR阳性错误拒绝率，是基于至少拒绝一个H0的事实。经过一系列的推导，pFDR的实际意义是，在pFDR错误率控制下，当拒绝一个H0时，该假设为真实的概率；pFDR反应了已经在拒绝H0的情况下H0＝0的概率。可以认为pFDR是贝叶斯后验p值。

1.按照和p-value类似的定义，Storey给出了q-value的定义。

2.q-value量化了在观察统计量T＝t时，拒绝H0所犯的最小pFDR。p-value的定义基于H0＝0的条件而量化T属于Talpha的概率，显然q值是p值定义的一个逆过程，q值是基于T属于Talpha的条件而量化H0＝0的概率。

3.和BH控制不同，q值和pFDR正好相反，即通过选定的拒绝域Talpha去估计对应的q值，当q小于等于alpha时，可保证FDr小于等于alpha。Storey给出了关于q值和pFDR的估计算法。

4.根据p-value或q-value可以计算对应的FDR，多重假设检验中拒绝H0的次数。

5.BH计算错误发现率时具有保守性，即在降低假阳性的同时，也减少了正确的假设。为此可采用q-value用于FDR计算。

简单来说T值：在单总体检验中衡量一个样本平均数与一已知的总体平均数的差异是否显著。以及，在双总体检验中衡量两个样本平均数与其各自所代表的总体的差异是否显著。即，可通过p值和T值得到最终更加精准的疑是吸毒人员的判断。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.非接触式吸毒人员快速检测系统，包括手持或设置于安检机上或安检机、门禁系统前方的摄像设备，与摄像设备相连接的处理器，其特征在于，

所述处理器包括人脸识别功能，能根据摄像设备获取的图像信息识别、检测出人脸，并定位被检测人员的眼部位置，获取被检测人员的眼部信息及被检测人员的人脸信息，

所述眼部信息包括眼眶尺寸数据和瞳孔尺寸数据，所述人脸信息包括人脸尺寸数据，

所述处理器用于基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员。

2.根据权利要求1所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，所述安检机、门禁系统安装于机场、车站、码头、海关或酒店内使用。

3.根据权利要求1所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，所述被检测人员的人脸信息为静态图像信息，所述被检测人员的眼部信息为1～2秒内的动态图像信息。

4.根据权利要求3所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，还包括与处理器连接的红外发光管装置和照度仪，所述红外发光管装置和照度仪与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置，所述红外发光管装置发出的红外光波长处于对人体无害的波长范围内，所述照度仪用于获取当前环境下的光强度检测。

5.根据权利要求4所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，所述处理器用于通过摄像设备接收红外发光管装置所发出的红外光图像数据，并用于通过红外光图像数据结合红眼效应原理计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，基于比对结果做出疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断。

6.根据权利要求5所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，所述处理器用于通过摄像设备采集的被检测人员的眼部的动态图像信得出被检测人员是否存在目光呆滞；处理器还用于通过采集瞳孔动态图像数据来获取瞳孔特征数据，并基于瞳孔特征数据判断是否为疑是吸毒人员；或，处理器还用于，基于被检测人员的瞳孔特征值、红眼效应值以及是否存在目光呆滞，的三项指标综合得出被检测人员疑是吸毒人员的判断或非吸毒人员的判断结果。

7.根据权利要求6所述的吸毒人员快速检测系统，其特征在于，所述瞳孔特征值包括瞳孔的半径R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值以及照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值。

8.非接触式吸毒人员快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、由安装于安检机、门禁系统前方的摄像设备采集位于其前方的待检测人员的脸部图像数据，并传输至处理器；

S2、处理器接受到待检测人员的脸部图像数据，并获取待检测人员的眼部信息、人脸信息，并获取眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据和人脸尺寸数据；

S3、基于眼眶尺寸数据、瞳孔尺寸数据以及人脸尺寸数据计算出瞳孔大小值，并将计算出的瞳孔大小值与预设好的标准值比对，计算所述瞳孔大小值与标准值的大小，若是大于、或小于，则判断该被检测人员为疑是吸毒人员，若为标准值，则判断为非吸毒人员；

S4、若该被检测人员为疑是吸毒人员，则将判断结果和人脸图像信息上传至服务器终端或网络终端，并发出警报信息；

上述步骤完成速度在2～3秒内。

9.根据权利要求8所述的吸毒人员快速检测方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的红外发光管装置；

所述步骤S2中还包括，通过摄像设备采集到的被检测人员的眼部动态图像信息，并基于眼部动态图像信息判断被检测人员的目光是否呆滞；处理器接收到摄像设备采集的红外光图像数据，并基于红外光图像数据结合红眼效应原理，计算出被检测人员的瞳孔的红眼效应值，并与预设的红眼效应标准值进行比对，并基于比对结果做出疑是吸毒人员或非吸毒人员的参考判断信息；

10.根据权利要求9所述的吸毒人员快速检测方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括与摄像设备同位置安装放置或与摄像设备一体化设置的照度仪；所述步骤S3还包括，处理器接收到所述照度仪检测获取的当前环境下的光强度后，基于瞳孔大小R值、瞳孔在特定时间间内自发震荡的Free频率F值、以及基于所述R值、F值和照度仪检测出的光强度坎德拉cd值，经过傅里叶变换函数处理后获得的p值和T值，并基于所述瞳孔大小值与标准值的大小比对信息、p值和T值综合判断，得出被检测人员为疑是吸毒人员或非吸毒人员的最终检测结果。