CN110706415A - 基于生物识别的充电桩控制系统及其人脸识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于生物识别的充电桩控制系统及其人脸识别方法,其中充电桩控制系统包括充电桩和后台管理端,后台管理端包含通信单元、存储模块、内存单元和主控模块,主控模块包含内存划分单元、图像填充单元、图像处理单元和特征码生成单元,内存划分单元在内存单元中划定包含若干连续存储单元的矩形存储区域;图像填充单元将充电桩采集的人脸图像切割成若干单元格并一一对应地填充到矩形存储区域的各存储单元中;图像处理单元将人脸图像处理为黑白人脸图像;特征码生成单元用于生成特征码数据并传输到存储模块进行存储。本发明所需计算步骤简单、计算量小且准确率高,使得充电桩能够快速完成人脸验证并响应,提升了用户的体验感。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩控制技术领域,尤其涉及基于人脸等生物特征识别的充电桩控制系统及其人脸识别方法。
背景技术
充电桩是一种类似于加油站里面的加油机的设备,其安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内,其输入端与交流电网直接连接,其输出端都装有充电插头用于为各种型号的电动汽车充电。现有充电桩的用户支付方式一般是通过刷卡、手机扫码等方式,因而用户一旦遇到忘带卡或手机没电等情况时,则无法对汽车进行充电,由此带来诸多不便。
基于此,部分厂家在充电桩上集成了人脸识别、指纹识别等生物识别功能,以供用户可对自己的账户设置生物识别验证方式,当用户需要充电服务时,其通过人脸识别或指纹识别的方式验证并登录账户,即可进行充电并完成支付。然而,现有的人脸识别方式大多采用几何特征的人脸识别方法、基于特征脸(PCA)的人脸识别方法、神经网络的人脸识别方法、线段距离(LHD)的人脸识别方法等,其中采用几何特征的人脸识别方法为其中识别速度较快且需要内存较小的方法之一,但其识别准确率不高,而其他方法均存在识别过程复杂、运算量大等等缺点,以至于充电时无法快速完成验证,用户等待时间相对较长,体验度较差。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足,本发明提供了基于生物识别的充电桩控制系统及其人脸识别方法,其解决了现有充电桩人脸识别方式存在的识别准确率不高或识别速度慢等问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下的技术方案:
基于生物识别的充电桩控制系统,其包括充电桩和后台管理端,其中所述充电桩包含MCU以及分别与MCU电连接的人脸采集模块、通信模块和充电模块,其中:所述人脸采集模块用于采集用户的人脸图像,所述通信模块用于供所述主控模块进行通信,所述充电模块用于接收所述MCU的控制信号并执行或停止执行充电动作;
所述后台管理端包含通信单元、存储模块、内存单元和主控模块,所述主控模块包含内存划分单元、图像填充单元、图像处理单元和特征码生成单元,所述内存单元用于临时存储所述人脸图像;所述内存划分单元用于在内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域;所述图像填充单元用于将所述人脸图像切割成若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;所述图像处理单元用于将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;所述特征码生成单元用于分析计算所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标,进而生成特征码数据并将所述特征码数据传输到所述存储模块进行存储。
本发明还提供了所述基于生物识别的充电桩控制系统的人脸识别方法,其包含如下步骤:
S01、充电桩运营方提供注册通道供用户进行账户注册并供用户在其账户中预充值或关联到其个人支付账户,再将用户的账户注册信息存储到后台管理端的存储模块中;
S02、待到用户完成账户注册后,再通过用户个人终端或所述充电桩的人脸采集模块采集其人脸图像,并将所述人脸图像传输到所述后台管理端中;
S03、所述后台管理端的内存划分单元预先在所述内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域,然后所述图像填充单元将所接收到的人脸图像切割为若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;
S04、所述图像处理单元将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;
S05、所述特征码生成单元通过对所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标进行分析计算,进而得出用户人脸图像的注册特征码数据,并将所述注册特征码数据传递至存储模块进行存储;
S06、用户需要通过充电桩进行充电服务时,充电桩激活人脸采集模块以采集用户的待验证人脸图像,并通过通信模块将所述待验证人脸图像传输到后台管理端;
S07、所述后台管理端按照上述步骤S03~S05中的过程对所述待验证人脸图像进行处理并得到待验证特征码数据,再将所述待验证特征码数据与所述注册特征码数据进行对比,并根据对比结果向充电桩发出指令信息,所述充电桩的MCU根据指令信息控制充电模块执行充电动作或发出验证失败提示。
相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:本发明通过在内存单元中划定如excel表格的二维存储区域,然后将原始的人脸图像填充到所述二维存储区域中处理为黑白图像,再通过各人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标进行计算而得出相应的人脸特征码数据,上述处理方式所需计算步骤简单且计算量小,所需内存小,且准确率高,进而使得在用户需要充电时,充电桩能够快速完成验证并响应,提升了用户的体验感。
附图说明
图1为本发明所述充电桩控制系统的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1所示,本发明提出了基于生物识别的充电桩控制系统,其包括充电桩和后台管理端,其中所述充电桩包含MCU以及分别与MCU电连接的人脸采集模块、通信模块和充电模块,其中,所述人脸采集模块用于采集用户的人脸图像;所述通信模块用于供所述主控模块进行通信,其可采用无线的3G\4G\5G\WIFI通信模块或其他有线通信模块;所述充电模块用于接收所述MCU的控制信号并执行或停止执行充电动作;
所述后台管理端包含通信单元、存储模块、内存单元和主控模块,所述主控模块包含内存划分单元、图像填充单元、图像处理单元和特征码生成单元,其中,所述内存单元用于临时存储所述人脸图像,其可采用现有的flash存储器;所述内存划分单元用于在内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域;所述图像填充单元用于将所述人脸图像切割成若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;所述图像处理单元用于将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;所述特征码生成单元用于分析计算所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标,进而生成特征码数据并将所述特征码数据传输到所述存储模块进行存储,所述特征码数据包含人脸的两眼间距、两眉间距、两耳间距、两眼与鼻间距、鼻与嘴间距和/或嘴宽。
此外,所述充电桩还包括与所述MCU电连接的指纹采集模块,以供用户还可通过指纹识别方式完成身份验证并进行充电。
本发明还提出所述基于生物识别的充电桩控制系统的人脸识别方法,其包含如下步骤:
S01、充电桩运营方提供注册通道供用户进行账户注册并供用户在其账户中预充值或关联到其个人支付账户,再将用户的账户注册信息存储到后台管理端的存储模块中;其中用户可通过手机APP或PC端或直接在充电桩上完成账户注册;
S02、待到用户完成账户注册后,再通过用户个人终端或所述充电桩的人脸采集模块采集其人脸图像,并将所述人脸图像传输到所述后台管理端中;
S03、所述后台管理端的内存划分单元预先在所述内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域,然后所述图像填充单元将所接收到的人脸图像切割为若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;
S04、所述图像处理单元将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;其中处理方式优选地采用颜色渐变算法,亦可采用浮点算法等算法进行处理;且所述图像处理单元中预先设定灰度最大值标准,得到黑白人脸图像后,再根据所述黑白人脸图像中单元格的灰度最大值对其进行亮度调整,如用户所处环境光线较暗时,采集所得到的人脸图像偏暗且其灰度最大值小于灰度最大值标准,此时需要将黑白人脸图像的整体灰度值上调,以避免环境光线影响特征码生成单元的计算结果;
S05、所述特征码生成单元通过对所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标进行分析计算,进而得出用户人脸图像的注册特征码数据,再将所述注册特征码数据传递至存储模块进行存储并与用户的账户进行关联;
S06、用户需要通过充电桩进行充电服务时,充电桩激活人脸采集模块以采集用户的待验证人脸图像,并通过通信模块将所述待验证人脸图像传输到后台管理端;
S07、所述后台管理端按照上述步骤S03~S05中的过程对所述待验证人脸图像进行处理并得到待验证特征码数据,再将所述待验证特征码数据与所述注册特征码数据进行对比,并根据对比结果向充电桩发出指令信息,所述充电桩的MCU根据指令信息控制充电模块执行充电动作或发出验证失败提示;其中对比结果的标准可预先设定,如所述待验证特征码数据与所述注册特征码数据中有3项以上对比一致即可判定为验证通过,此时充电桩接通充电模块的输出端,以通过AC/DC输出对用户的电动汽车进行充电,且充电完成后在用户的账户中自动完成支付。
本发明通过在充电桩控制系统中集成人脸识别,可解决传统充电方式步骤繁琐、等待时间过长以致用户体验差的问题;同时人脸的特征码数据为后台管理端通过私有算法计算得出,因而保证了用户信息的安全性。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.基于生物识别的充电桩控制系统,其包括充电桩和后台管理端,其中所述充电桩包含MCU以及分别与MCU电连接的人脸采集模块、通信模块和充电模块,其中所述人脸采集模块用于采集用户的人脸图像,所述通信模块用于供所述主控模块进行通信,所述充电模块用于接收所述MCU的控制信号并执行或停止执行充电动作,其特征在于:
所述后台管理端包含通信单元、存储模块、内存单元和主控模块,所述主控模块包含内存划分单元、图像填充单元、图像处理单元和特征码生成单元,所述内存单元用于临时存储所述人脸图像;所述内存划分单元用于在内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域;所述图像填充单元用于将所述人脸图像切割成若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;所述图像处理单元用于将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;所述特征码生成单元用于分析计算所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标,进而生成特征码数据并将所述特征码数据传输到所述存储模块进行存储。
2.如权利要求1所述基于生物识别的充电桩控制系统,其特征在于:所述充电桩还包括与所述MCU电连接的指纹采集模块。
3.如权利要求1所述基于生物识别的充电桩控制系统,其特征在于:所述特征码数据包含人脸的两眼间距、两眉间距、两耳间距、两眼与鼻间距、鼻与嘴间距和/或嘴宽。
4.如权利要求1所述基于生物识别的充电桩控制系统的人脸识别方法,其特征在于,包含如下步骤:
S01、充电桩运营方提供注册通道供用户进行账户注册并供用户在其账户中预充值或关联到其个人支付账户,再将用户的账户注册信息存储到后台管理端的存储模块中;
S02、待到用户完成账户注册后,再通过用户个人终端或所述充电桩的人脸采集模块采集其人脸图像,并将所述人脸图像传输到所述后台管理端中;
S03、所述后台管理端的内存划分单元预先在所述内存单元中划定至少一个包含若干连续存储单元的矩形存储区域,然后所述图像填充单元将所接收到的人脸图像切割为若干单元格并一一对应地填充到所述矩形存储区域的各存储单元中;
S04、所述图像处理单元将所述矩形存储区域中的人脸图像处理为黑白人脸图像;
S05、所述特征码生成单元通过对所述黑白人脸图像中各部位所对应存储单元的二维坐标进行分析计算,进而得出用户人脸图像的注册特征码数据,再将所述注册特征码数据传递至存储模块进行存储并与用户的账户进行关联;
S06、用户需要通过充电桩进行充电服务时,充电桩激活人脸采集模块以采集用户的待验证人脸图像,并通过通信模块将所述待验证人脸图像传输到后台管理端;
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5.如权利要求4所述人脸识别方法,其特征在于,所述步骤S04中,所述图像处理单元通过颜色渐变算法对人脸图像进行处理以得到黑白人脸图像。
6.如权利要求4所述人脸识别方法,其特征在于,所述步骤S04中,预先设定灰度最大值标准,所述图像处理单元对人脸图像进行处理得到黑白人脸图像后,再根据所述黑白人脸图像中单元格的灰度最大值对其进行亮度调整。
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