CN110310398B - 一种宠物门禁控制方法、宠物门禁控制系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宠物门禁控制方法、宠物门禁控制系统及存储介质，所述方法包括：实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；持续采集挡板处影像，根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。基于此，本发明所提供的宠物门禁控制系统可以通过宠物声纹区分是否为系统用户所养宠物，在判断为非注册在案的宠物时不打开挡板，使外来宠物无法进入，注册在案的宠物可进入，从而解决了现有宠物门洞无法区分宠物，无法限制外来宠物进出的问题。

Description

一种宠物门禁控制方法、宠物门禁控制系统及存储介质

技术领域

本发明涉及智慧家庭技术领域，特别是涉及一种宠物门禁控制方法、宠物门禁控制系统及存储介质。

背景技术

传统的宠物门洞是安装在庭院门或房间门门体下部的一个供宠物进出的门洞，宠物门洞使用一个软性塑料挡板挡住，使得宠物可以利用身体顶开塑料挡板进出。其缺点在于：宠物门洞无法进行宠物区分，无法限制外来宠物进出。

可见，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种宠物门禁控制方法、宠物门禁控制系统及存储介质，旨在解决宠物门洞无法区分宠物，无法限制外来宠物进出的问题。

本发明的技术方案如下：

一种宠物门禁控制方法，其包括：

实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；

持续采集挡板处影像，根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。

在进一步地优选方案中，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤之前还包括：

预先接收并保存宠物信息，进行宠物注册；所述宠物信息包括：宠物声纹。

在进一步地优选方案中，所述宠物门洞设置有两个，两个宠物门洞分别为：第一门洞及第二门洞，所述第一门洞的尺寸大于第二门洞；所述挡板设置有两个，分别为与第一门洞相适配的第一挡板，及与第二门洞相适配的第二挡板；所述宠物信息还包括：适合从第一门洞进出或从第二门洞进出。

在进一步地优选方案中，所述宠物信息还包括：宠物种类、宠物体积和/或宠物颜色。

在进一步地优选方案中，所述根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞具体为：通过图像分割算法对所采集的挡板影像的实时视频流进行分析，对比相邻两帧图像中宠物掩盖门洞的面积，并计算相邻两帧图像的IoU值；若连续多次对比的结果中，IoU值不再变化，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积小于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定宠物出门完毕。

在进一步地优选方案中，所述通过图像分割算法对所采集的挡板影像的实时视频流进行分析，对比相邻两帧图像中宠物掩盖门洞的面积，并计算相邻两帧图像的IoU值；若连续多次对比的结果中，IoU值不再变化，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积小于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定宠物出门完毕还包括：

若IoU值不断变大，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积大于等于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定为宠物正在出门。

在进一步地优选方案中，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤用于宠物出门，具体为：

实时采集门内声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则继续判断所采集到的声音是否符合门禁开启条件，若是则继续判断门外是否安全，若是则控制挡板打开并记入宠物外出记录。

在进一步地优选方案中，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤用于宠物进门，具体包括：

实时采集门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则启动；

采集门外影像，并根据所采集到的门外影像判断门外是否有未注册在案的宠物，若否则根据所述宠物外出记录判断该宠物是否外出，若是则判断门外是否安全，若是则控制挡板打开。

一种用于实现如上所述宠物门禁控制方法的宠物门禁控制系统，其特征在于，所述宠物门禁控制系统包括：麦克风、摄像头及控制中心，所述麦克风及摄像头皆与控制中心相连接；

所述麦克风用于实时采集门内或门外声音；所述摄像头用于在启动后持续采集挡板处影像；

所述控制中心用于将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；以及根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的宠物门禁控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明提供的宠物门禁控制系统，包括：实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；持续采集挡板处影像，根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。基于此，本发明所提供的宠物门禁控制系统可以通过宠物声纹区分是否为系统用户所养宠物，在判断为非注册在案的宠物时不打开挡板，使外来宠物无法进入，注册在案的宠物可进入，从而解决了现有宠物门洞无法区分宠物，无法限制外来宠物进出的问题。

附图说明

图1是一个实施例中宠物门禁控制方法的流程图。

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说明。应当理解，此处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。

如图1所示，本发明所提供的宠物门禁控制方法，通过相应的宠物门禁控制系统实现，优选该系统用于智慧家庭，且与其他智能家居共用同一个控制中心，以降低成本，所述宠物门禁控制方法包括步骤：

S100、实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开。

优选在S100之前还包括步骤：预先接收并保存宠物信息，进行宠物注册；所述宠物信息包括：宠物声纹。

所谓声纹（Voiceprint），是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。现代科学研究表明，声纹不仅具有特定性，而且有相对稳定性的特点。发声控制器官包括声带、软颚、舌头、牙齿、唇等；发声共鸣器包括咽腔、口腔、鼻腔。这些器官的微小差异都会导致发声气流的改变，造成音质、音色的差别。此外，发声的习惯亦有快有慢，用力有大有小，也造成音强、音长的差别。音高、音强、音长、音色在语言学中被称为语音“四要素”，这些因素又可分解成九十余种特征。这些特征表现了不同声音的不同波长、频率、强度、节奏。语图仪可以把声波的变化转换成电讯号的强度、波长、频率、节奏变化，仪器又把这些电讯号的变化绘制成波谱图形，就成了声纹图。

除声纹之外，所述宠物信息还可以包括：宠物种类、宠物体积和/或宠物颜色，以多种宠物信息进行复合识别，相较于单纯的声纹识别而言，准确度更高，更适于识别区分宠物。

较佳地是，所述宠物门洞设置有两个，分别为第一门洞（大门洞）及第二门洞（小门洞），即第一门洞允许通过体型较大的宠物，而第二门洞则只能通过体型较小的宠物。之所以这样设置，是为了配合下文的挡板闭合控制程序（通过摄像头采集宠物通过门洞时的影像，判断宠物是否已穿过门洞，而确定何时关闭挡板），可以理解的是，若只设置大门洞，存在体型较小的宠物时，检测其是否通过门洞的准确度不够高；若只设置小门洞，存在体型较大的宠物时，宠物无法穿过门洞。当然，若住户家中只有体型较小的宠物或者只有体型较大的宠物，则可以只设置一个门洞。

与大小门洞适配的是，所述第一门洞处设置有第一挡板，第二门洞处设置有第二挡板，所述宠物信息还包括：该宠物适于从大门洞进出还是适于从小门洞进出。当适于大门洞的宠物要进出时，则只打开大门洞；当适于小门洞的宠物要进出时，则只打开小门洞；当同时有适于大门洞及小门洞的宠物要进出时，则两个门洞皆打开。

S200、持续采集挡板处影像，根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。即在宠物通过门洞后，挡板将自动闭合。

优选该步骤中的持续采集挡板处影像通过摄像头完成，所述摄像头可进行实时拍摄，也可以在某特定条件下被启动。

在具体实施时，所述根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞具体为：通过图像分割算法对所采集的挡板影像的实时视频流进行分析，对比相邻两帧图像中宠物掩盖门洞的面积，并计算相邻两帧图像的IoU值；若连续多次对比的结果中，IoU值不再变化，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积小于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定宠物出门完毕。

需要注意的是，本发明所提供的宠物门禁控制系统适用于多个宠物先后进出（即一次开启，进出多个宠物）。

通过图像分割算法（比如Mask R-CNN算法）对实时视频流进行分析，可以检测到每一帧图像当中出现的宠物种类和每个宠物的轮廓 (掩模)面积（如果有多个宠物则会检测到多个对应的物体及其掩模），对比以及前后两帧图像中宠物的掩模面积并计算每个宠物前后两帧图像的IoU值（IoU 通过两个对象重叠的像素数量除以两个对象覆盖的像素数量计算得到），若IoU值不断变大，并且前一帧宠物的掩模面积大于等后一帧宠物的掩模面积，则判定为宠物正在出门；若连续几次对比IoU值不再变化，或者在出现略微有增加或有减小的情况，前一帧宠物的掩模面积与后一帧宠物的掩模面积相关不大，则可判定为该宠物已经出门完毕，并进行计数。对于出门完毕的情况，则关闭挡板，（如果是多个宠物的情况。则需要分别判定每个宠物，待所有宠物都出门完毕后关闭挡板）。等挡板关闭之后，将出门的宠物的种类和数量发送给室内人，并在数据库中进行记录。

IoU（intersection over union）即交并比，其计算方式为：IoU=IoB（Intersection of Boxes，交合面积）/UoB（Union of Boxes，并合面积）。

所述通过图像分割算法对所采集的挡板影像的实时视频流进行分析，对比相邻两帧图像中宠物掩盖门洞的面积，并计算相邻两帧图像的IoU值；若连续多次对比的结果中，IoU值不再变化，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积小于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定宠物出门完毕还包括：若IoU值不断变大，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积大于等于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定为宠物正在出门。

根据本发明的另一方面，当宠物门禁控制方法用于宠物出门时，所述S100具体为：实时采集门内声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则继续判断所采集到的声音是否符合门禁开启条件，若是则继续判断门外是否安全，若是则控制挡板打开并记入宠物外出记录。

当宠物门禁控制方法用于宠物进门时，所述S100具体包括：

实时采集门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则启动；

采集门外影像，并根据所采集到的门外影像判断门外是否有未注册在案的宠物，若否则根据所述宠物外出记录判断该宠物是否外出，若是则判断门外是否安全，若是则控制挡板打开。

具体地，本发明所提供的方法首先进行宠物的生物信息注册，向中央控制系统注册包括每个宠物的声纹，种类、体积、颜色等生物信息，以及适合从何种挡板（第一挡板、第二挡板）进出，并形成关联信息组。

优选的宠物出门门禁控制流程包括：

1）当宠物需要出门的时候，在门口发出叫声，此时通过声纹检测，判断出当前等待出门的宠物的类型；以及检测出门意愿，检测方法为麦克风一直处于打开状态，持续采集环境声音，以在一段时间内，以一定时间频率进行采样后声纹识别的次数判定是否为出门意愿，例如：以5秒为时间间隔，在1分钟内检测到3次某个宠物的声纹，则判定为该宠物需要出门。

2）进行安全环境检测：通过安全环境检测模块对门外侧环境进行检测，如果安全则进入开启挡板环节，如果不安全则通过室内人，由室内人来判断如何操作。检测方法为：通过摄像头，利用目标检测算法，检测门外是否有人或者其它动物如果没有，则是安全环境，否则为非安全环境则由人工开启。

3）开启挡板：在环境安全情况下，通过识别出的声纹查找出对应宠物的体积，然后开启相应的挡板，即对中型体积的宠物开启第一挡板，对小型体积的宠物开启第二挡板，对于体积过大或者未知的宠物需要人工开启。

4)出门状态检测及计数统计：在挡板开启前，同时对摄像头视频流的实时分析功能，通过图像分割算法对实时视频流进行分析，可以检测到每一帧图像当中出现的宠物种类和每个宠物的轮廓 (掩模)面积（如果有多个宠物则会检测到多个对应的物体及其掩模），对比以及前后两帧图像中宠物的掩模面积并计算每个宠物前后两帧图像的IoU值（IoU通过两个对象重叠的像素数量除以两个对象覆盖的像素数量计算得到），若IoU值不断变大，并且前一帧宠物的掩模面积大于等后一帧宠物的掩模面积，则判定为宠物正在出门；若连续几次对比IoU值不再变化，或者在出现略微有增加或有减小的情况，前一帧宠物的掩模面积与后一帧宠物的掩模面积相关不大，则可判定为该宠物已经出门完毕，并进行计数。对于出门完毕的情况，则关闭挡板，（如果是多个宠物的情况。则需要分别判定每个宠物，待所有宠物都出门完毕后关闭挡板）。等挡板关闭之后，将出门的宠物的种类和数量发送给室内人，并在数据库中进行记录。

优选地宠物进门门禁控制流程包括：

1）由摄像头拍摄门外视频情况，并通过目标检测算法对门外环境进行实时监测；

2）当检测到有动物出现，则使用其种类和颜色信息在已有的宠物信息库里对比，是否为家庭宠物范围的动物，并且数量是否与已注册宠物相符合；如果不符合则通知室内人，有动物在门口；

3）如果符合，则通过检测门外动物的声纹并进行声纹识别，检测门外动物是否为已注册宠物，如果不是则通过室内人；

4）进门信号检测：为检测宠物的进门意愿需要进行进门信号检测，检测方法为麦克风一直处于打开状态，持续采集环境声音，以在一段时间内，以一定时间分辨率进行采样后声纹识别的次数判定是否为进门意愿，例如：以5秒为时间间隔，在1分钟内检测到3次某个宠物的声纹，则判定为该宠物需要出门。（宠物的进门信号判定条件变化式样，也可由主人自选编辑）；

5）出门记录判定：为进行严格条件判断，降低衰减率，可对比宠物出门的数据库记录信息，检查目前待进门的宠物是否为之前已出门的宠物，如果不是则通知室内人；

6) 进行安全环境检测：通过安全环境检测模块对门外侧环境进行检测，如果安全则进入开启挡板环节，如果不安全则通过室内人，由室内人来判断如何操作。检测方法为：通过摄像头，利用目标检测算法，检测门外是否有人或者其它动物如果没有，则是安全环境，否则为非安全环境；

7）开启挡板：如果通过身份验证，则开启相应的挡板，查询宠物注册信息，即对中型体积的宠物开启第一挡板，对小型体积的宠物开启第二挡板，对于体积过大或者未知的宠物需要人工开启；

8)出门状态检测及计数统计：在挡板开启前，同时对摄像头视频流的实时分析功能，通过图像分割算法对实时视频流进行分析，可以检测到每一帧图像当中出现的宠物种类和每个宠物的轮廓 (掩模)面积（如果有多个宠物则会检测到多个对应的物体及其掩模），对比以及前后两帧图像中宠物的掩模面积并计算每个宠物前后两帧图像的IoU值（IoU通过两个对象重叠的像素数量除以两个对象覆盖的像素数量计算得到），若IoU值不断变小，并且前一帧宠物的掩模面积小于等后一帧宠物的掩模面积，则判定为宠物正在进门；若连续几次对比，摄像头视野内，没有目标宠物，并且IoU值为零则可判定为该宠物已经出门完毕，并进行计数。对于出门完毕的情况，则关闭挡板，（如果是多个宠物的情况。则需要分别判定每个宠物，待所有宠物都进门完毕后关闭挡板）。等挡板关闭之后，将出门的宠物的种类和数量发送给室内人，并在数据库中进行记录。

本发明所提供的方法具有优点如下：

能够识别宠物，并针对宠物进行进出门控制；

能够根据宠物体积大小，自适应开启不同直径的挡板；

能够判定宠物进出方向；

能够检测宠物的种类和数量；

具备环境安全检测功能，判定当前环境是否安全；

能够区分出门和进门两个处理流程；

能够关联入门和进门流程，通过出门记录提高进门判定精准度。

一种用于实现如上所述宠物门禁控制方法的宠物门禁控制系统，所述宠物门禁控制系统包括：麦克风、摄像头及控制中心，所述麦克风及摄像头皆与控制中心相连接，具体如上述方法实施例所述；

所述麦克风用于实时采集门内或门外声音；所述摄像头用于在启动后持续采集挡板处影像，具体如上述方法实施例所述；

所述控制中心用于将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；以及根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭，具体如上述方法实施例所述。

本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的宠物门禁控制系统的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（SyNchliNk）DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种宠物门禁控制方法，其特征在于，包括：

实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；

持续采集挡板处影像，根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭；

所述宠物门洞设置有两个，两个宠物门洞分别为：第一门洞及第二门洞，所述第一门洞的尺寸大于第二门洞，所述第一门洞允许通过体型较大的宠物，所述第二门洞则只能通过体型较小的宠物；所述挡板设置有两个，分别为与第一门洞相适配的第一挡板，及与第二门洞相适配的第二挡板；所述宠物信息还包括：适合从第一门洞进出或从第二门洞进出；当适于大门洞的宠物要进出时，则只打开大门洞；当适于小门洞的宠物要进出时，则只打开小门洞；

所述根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞具体为：通过图像分割算法对所采集的挡板影像的实时视频流进行分析，对比相邻两帧图像中宠物掩盖门洞的面积，并计算相邻两帧图像的IoU值；若连续多次对比的结果中，IoU值不再变化，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积小于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定宠物出门完毕；若IoU值不断变大，且前一帧图像中宠物掩盖门洞的面积大于等于后一帧图像中宠物掩盖门洞的面积，则判定为宠物正在出门。

2.根据权利要求1所述的宠物门禁控制方法，其特征在于，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤之前还包括：

预先接收并保存宠物信息，进行宠物注册；所述宠物信息包括：宠物声纹。

3.根据权利要求2所述的宠物门禁控制方法，其特征在于，所述宠物信息还包括：宠物种类、宠物体积和/或宠物颜色。

4.根据权利要求1所述的宠物门禁控制方法，其特征在于，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤用于宠物出门，具体为：

实时采集门内声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则继续判断所采集到的声音是否符合门禁开启条件，若是则继续判断门外是否安全，若是则控制挡板打开并记入宠物外出记录。

5.根据权利要求4所述的宠物门禁控制方法，其特征在于，所述实时采集门内或门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开的步骤用于宠物进门，具体包括：

实时采集门外声音，并将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，判断是否为注册在案的宠物，若是则启动；

采集门外影像，并根据所采集到的门外影像判断门外是否有未注册在案的宠物，若否则根据所述宠物外出记录判断该宠物是否外出，若是则判断门外是否安全，若是则控制挡板打开。

6.一种用于实现如权利要求1至5中任意一项所述宠物门禁控制方法的宠物门禁控制系统，其特征在于，所述宠物门禁控制系统包括：麦克风、摄像头及控制中心，所述麦克风及摄像头皆与控制中心相连接；

所述麦克风用于实时采集门内或门外声音；所述摄像头用于在启动后持续采集挡板处影像；

所述控制中心用于将采集到的声音与预存的宠物声纹进行对比，若判断为注册在案的宠物则控制宠物门洞的挡板打开；以及根据所采集影像判断宠物是否已通过门洞，若是则控制所述挡板关闭。

7.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的宠物门禁控制方法的步骤。

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