CN110889917A - 门锁智慧人脸识别摄像头 - Google Patents

Abstract

本申请涉及智能门锁技术领域，具体公开了门锁智慧人脸识别摄像头，其包括包括解锁面板、微处理器、红外传感器、人脸识别模块以及与人脸识别模块电连接的人脸采集摄像头；红外传感器和人脸识别模块均与微处理器电性连接，红外传感器设置在解锁面板的下部，解锁面板的上部设有弧形凹槽，弧形凹槽的下部设有安装板，安装板的下端通过转轴与解锁面板的铰接，安装板与竖直平面的夹角为0°‑45°；解锁面板内设有步进电机以带动转轴转动，且步进电机与人脸识别模块电性连接；人脸采集摄像头安装在安装板上，且人脸解锁摄像的拍摄方向垂直于安装板，该装置可使不同身高的人员能够更方便的解锁。

Description

门锁智慧人脸识别摄像头

技术领域

本发明涉及智能门锁技术领域，具体涉及门锁智慧人脸识别摄像头。

背景技术

随着电子安保技术的发展，生物特征识别技术开始应用到防盗门具锁具上，但是指纹识别技术未能解决干湿手指、先天性脱皮、指纹印模等问题，后来又出现一种通过人脸识别来进行开锁的防盗门，由于每个人的人脸的特征都不一样，这样就解决了上述通过指纹识别技术存在的问题，提高了安全性。

但是门锁摄像头相比于指纹解锁模块，由于门锁摄像头不会经常触摸，因此长期暴露在外会被灰尘覆盖，从而导致无法清除的读取人像；此时即使是用手擦也无法将其清理干净，而需要用清水进行冲洗，从而给使用带来了不便。目前，大多数密码锁、指纹锁的密码输入面板和指纹输入模块上都设有可以滑动的封板，在使用时通过手滑开封板，则手可以触碰密码输入面板或指纹输入模块，以进行解锁。

但是对于人脸解锁的门锁，再需要人工操作滑开封板，则无法体现出人脸解锁的便捷性；无法充分体现出其相对于密码解锁的门锁和指纹解锁的门锁的优势，且当人两手都提着东西时，人也不方便操作门锁。

另外，门锁通常安装在门体的腰部和胸部之间，且解锁人员的身高差别通产较大。例如，小孩的身高可能在1.2m以下，成人的升高可能达到1.8m；为了满足小孩的解锁需求，则需要将摄像头安装在1.2m以下，而对于1.8m的成人而言，每次解锁都需要较大幅度的弯腰，这种身高差给解锁人员带来了诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供门锁智慧人脸识别摄像头，以解决由于没有人身高不同而不便于摄像头采集人像信息的问题。

本方案包括解锁面板、微处理器、红外传感器、人脸识别模块以及与人脸识别模块电连接的人脸采集摄像头；红外传感器和人脸识别模块均与微处理器电性连接，红外传感器设置在解锁面板的下部，解锁面板的上部设有弧形凹槽，弧形凹槽的下部设有安装板，安装板的下端通过转轴与解锁面板的铰接，安装板与竖直平面的夹角为0°-45°，且弧形凹槽的弧形面的圆心在转轴的轴心上，安装板的上端与弧形凹槽的弧形面滑动连接；解锁面板内设有步进电机，步进电机的输出轴可带动转轴转动，且步进电机与人脸识别模块电性连接；人脸采集摄像头安装在安装板上，且人脸解锁摄像的拍摄方向垂直于安装板。

本方案的技术原理在于：

在初始状态时，安装板与竖直平面的夹角为0°；当需要解锁的人员站在解锁面板前方时，红外传感器将感应到人员存在并向微处理器反馈信号，此时微处理器将向人脸识别模块发送控制信号，使得步进电机接通电源并带动安装板向下转动。安装板向下转动的过程中，安装板将逐渐呈倾斜状态；人脸采集摄像头拍摄的高度也逐渐升高，从而可以对应不同升高的人。安装板从竖直状态向倾斜状态变化的过程中，当人脸采集摄像头能完全拍摄到解锁人员的面部后，人脸识别模块将向步进电机发送控制信号以使安装板停止运动，以便人脸采集摄像头能够清晰地采集解锁人员的面部信息。

当人脸采集摄像头采集解锁人员的面部信息后，人脸采集摄像头向人脸识别模块反馈该面部信息；通过人脸识别模块比对该面部信息与预先存储的面部信息，若二者匹配则人脸识别模块将向微处理器发送反馈信息，反之则不发送反馈信息。

安装板从竖直状态运动到与竖直平面呈45°夹角再到安装板返回到竖直状态为安装板的一个运动周期；在该运动周期中，人脸采集摄像头拍摄到完整的人像，安装板将停止运行。而红外传感器检测到解锁人员从解锁面板前离开后，红外传感器将向微处理器发送发聩信号；同时微处理器将向人脸识别模块发送执行信号，则人脸识别模块将控制步进电机带动安装板完成一个周期的运动路径，使得安装板恢复到竖直状态。

本方案的有益效果在于：

(1)在本方案中，通过将人脸采集摄像头安装在安装板上；当需要采集解锁人员的人像信息时，安装板将逐渐从竖直状态向倾斜状态变化直至拍摄到完整的人像后，安装板停止运动；当完成人像信息的采集后，安装板再回到竖直状态；从而使得人脸采集摄像头可以适应不同升高的人，且身高较高的人也无需弯腰以使面部对准摄像头。

(2)在本方案中，当解锁人员需要解锁时，解锁人员必然会站到解锁面板的前方；通过红外传感器判断解锁面板前方是否有人，从而控制安装板的运动，可使在解锁人员具有解锁需求时安装板再运动，使得安装板的运动更具有针对性。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述步进电机的输出轴上固定有第一驱动齿轮，所述转轴上固定有与第一驱动齿轮的啮合的传动齿轮，传动齿轮与第一驱动齿轮的齿数比为1：2-2.5。

在优选方案一中，步进电机通过相互啮合的第一驱动齿轮和传动齿轮带动转轴转动，且传动齿轮与第一驱动齿轮的齿数比为1：2-2.5，即该传动具有减速作用，有利于控制安装板的运动速度。

优选方案二：作为对基础方案的进一步优化，所述安装板和步进电机的输出轴通过曲柄摇杆进行连接，所述曲柄摇杆的曲柄固定在步进电机的输出轴上，曲柄摇杆的摇杆与安装板固定。

在优选方案二中，步进电机通过曲柄摇杆带动安装板摆动，当步进电机转动一周则安装板完成一个运动周期；该传动方式使得不用反向转动即可使安装板返回到竖直状态，因此该传动方式更有利于对步进电机进行控制。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述解锁面板外设有可沿解锁面板滑动并覆盖摄像头的封板，所述封板由驱动机构驱动滑动，所述驱动机构和微处理器电连接，所述驱动机构包括与微处理器电性连接的往复电机，所述封板上固定有齿条，齿条沿封板的滑动方向设置；所述驱动电机上固定有与齿条啮合的齿轮。

在优选方案三中，当有人站在解锁面板的前方时，红外传感器将感应到有人在解锁面板前方时，红外传感器将向微处理器发送发聩信号，同时微处理器将向驱动机构发送执行信号，进而往复电机正向转动带动封板滑动使封板不再覆盖人脸采集摄像头；则人脸采集摄像头可拍摄解锁人员的人像。当红外传感器检测到解锁面板前方不再有人时，往复电机反向转动带动封板反向运动重新将摄像头覆盖，以防止灰尘吸附在摄像头上。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述解锁面板上固定有气缸，气缸内设有活塞，活塞和封板通过连杆固定；所述封板滑动露出摄像头时，活塞将压缩缸体内的气体；所述活塞上设有进气单向阀，所述凹槽的顶部设有朝向安装板的气孔，所述气孔的直径为 3-5mm，所述气缸通过气管与气孔连接。

在优选方案四中，当需要开锁时，解锁人员站在解锁面板前，则封板从人脸采集摄像头上滑开，同时活塞压缩缸体内的空气；由于气孔的直径较小，气缸内的压缩空气无法通过气孔迅速排出，因此气孔内需要持续排出一段时间的气流；在进行人脸解锁的过程中，气孔将持续排出一段时间的气流并吹向安装板，该气流可以将靠近凹槽的微尘吹向凹槽的外部，从而可以进一步避免微尘吸附在摄像头上。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述气孔内设置有排气单向阀，所述进气单向阀的出气端设有滤网。

在优选方案五中，通过设置滤网，可避免气缸吸入外部微尘；且设置排气单向阀，使得气缸内的空气仅能由进气单向阀吸入。

优选方案六：作为对优选方案五的进一步优化，所述安装板上设置有与微处理器电连接的压力传感器。

在优选方案六中，当气孔排出的气流吹向安装板时，气流将在压力传感器上产生微小的压力；而当气孔停止排气时，该压力消失，此时压力传感器将向微处理器反馈一个脉冲信号；从而微处理器将向往复电机反馈控制信号，使得往复电机反转，从而封板重新覆盖摄像头。气孔停止排气后封板即将摄像头重新覆盖，从而缩短摄像头暴露在空气中的时间，进一步防止灰尘吸附在摄像头上。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为图2中B部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：解锁面板20、凹槽21、弧形面211、气孔212、安装板22、人脸采集摄像头221、压力传感器222、曲柄223、第一驱动齿轮224、传动齿轮225、封板23、齿条24、缸体25、活塞26、单向阀261、滤网262、红外传感器27、条形开口28、往复电机30、齿轮31、电磁铁40、压簧41。

实施例一：

如图1所示，本实施例中的门锁智慧人脸识别摄像头配合门锁本体进行使用，本实施例的门锁智慧人脸识别摄像头包括解锁面板20、微处理器、红外传感器27、人脸识别模块和人脸采集摄像头221；其中，微处理器、人脸识别模块安装在门锁本体内，以充分利用门锁本体的内部空间，缩小解锁面板20的尺寸。门锁本体嵌入到门体内部并与门体固定，解锁面板20设置在门体的外侧面并通过螺钉与门体固定。门锁本体内还设有供电单元和电动锁心，在本发明中，供电单元采用可充电电池；人像识别模块和电动锁心单元均与微处理器进行电信连接，使得人像识别模块和电动锁心可进行信号交换。人像识别模块可采用市面上常见的人像识别模块，例如中控智慧设计的人脸识别模块FAM510，人像识别模块采用高速280MHz处理器以实现快速人脸识别性能。而电动锁心可参照市面上密码锁、指纹锁锁采用的电动锁心。

解锁面板20的上部设有弧形凹槽21，弧形凹槽21的下部设有安装板22，安装板22的下端通过转轴与解锁面板20的铰接，且转轴固定在安装板22上。安装板22与竖直平面的夹角为0°-45°，且在弧形面211的两侧均设有限位棱，即使得安装板22与竖直平面的夹角仅能在0°-45°之间变动。弧形凹槽21的弧形面211的圆心在转轴的轴心上，安装板22 的上端与弧形凹槽21的弧形面211滑动连接。解锁面板20内设有步进电机，步进电机的输出轴与转轴连接并可带动转轴转动；步进电机的输出轴上固定有第一驱动齿轮224，转轴上固定有与第一驱动齿轮224的啮合的传动齿轮225，传动齿轮225与第一驱动齿轮224的齿数比为1：2；以使该传动具有减速作用，有利于控制安装板22的运动速度。

人脸识别模块电性连接有人脸采集摄像头221，人脸采集摄像头221采用200万像素的摄像头并固定在安装板22上，从而安装板22转动时，使得人脸采集摄像头221将随安装板 22移动运动；即在安装板22转动时，人脸采集摄像头221的拍摄角度将翻身改变。步进电机与人脸识别模块电性连接，红外传感器27设置在解锁面板20的下部并与门锁本体内的微处理器电性连接；安装板22从竖直状态运动到与竖直平面呈45°夹角再到安装板22返回到竖直状态为安装板22的一个运动周期；当红外传感器27感应到解锁面板20前方有人时，则为安装板22一个运动周期的开始；在该运动周期内，人脸采集摄像头221拍摄到完整的人像，则安装板22将停止运行。而红外传感器27检测到解锁人员从解锁面板20前离开后，则人脸识别模块将控制步进电机继续运行以使安装板22完成一个周期的运动路径，使得安装板22恢复到竖直状态。

另外，所采用的步进电机采用了过载保护电路，即当安装与限位棱相抵时，安装板22 将无法再继续按原方向移动，则步进电机将呈过载状态，此时步进电机将反向转动或断开电源，以使得安装板22能够完成一个运动周期。

在具体使用过程中，当需要解锁的人员站到解锁面板20前方时，红外传感器27将检测到前方有人并向微处理器发送信号；此时步进电机带动安装板22从竖直状态向倾斜状态逐渐转动，则人脸采集摄像的拍摄高度逐渐升高。当人脸采集摄像头221拍摄到完整的人像后，安装板22停止转动，以便人脸采集摄像头221能够清晰的人脸信息进行比对；当采集的人脸信息与预留的人脸信息匹配，则微处理器将控制电动锁心动作从而打开门锁。当红外传感器27检测到解锁面板20前的人离开后，则步进电机将继续带动安装板22完成一个运动周期的运行，使得安装板22恢复到竖直状态。在本方案中，通过安装板22的转动带动摄像头拍摄高度的改变，使得人脸采集摄像头221可以更方便的采集不同升高的人员的人脸信息。

实施例二：

在实施例二中，解锁面板20上部的两侧面设有沿竖直方向设置的滑道，封板23的两侧向内弯折并与滑道形成配合，从而使得封板23可沿解锁面板20滑动并扣合在解锁面板20 的上部。如图2所示，当封板23滑至最上端时，封板23将弧形凹槽21覆盖从而将人脸采集摄像头221覆盖；当封板23滑至最下端时，弧形凹槽21露出，即人脸采集摄像头221可采集人像信息。在解锁面板20内部设有驱动机构以驱动封板23往复滑动。

如图2所示，驱动机构包括与微处理器和供电单元电连接的往复电机30，封板23的中部设置有穿过条形开口28的凸起，解锁面板20的内部设置有齿条24，齿条24沿竖直方向设置，且齿条24通过凸起与封板23形成固定连接。往复电机30固定在门锁本体内，且往复电机30的输出轴伸入解锁面板20内，且输出轴上固定有与齿条24啮合的齿轮31。当红外传感器27将向微处理器发送发聩信号后，微处理器向往复电机30发送反馈信号，从而往复电机30接通供电单元并正向转动，使得封板23向下滑动以露出摄像头。

如图4所示，解锁面板20内部设有气缸，气缸内设有活塞26，活塞26和齿条24通过连杆固定以使得活塞26与封板23形成固定关系。封板23从最高处向最低处滑动时，活塞26将压缩缸体25内的气体；活塞26上设有进气单向阀261，当封板23从最低处向最高处滑动时，进气单向阀261将打开，从而气缸将通过进气单向阀261吸入气体；且进气单向阀 261的出气端设有滤网262，以避免气缸吸入外部微尘。凹槽21的顶部设有朝向安装板22 的气孔212，气孔212内设置有排气单向阀261；气缸通过气管与气孔212连接，气孔212 的直径为3mm，当活塞26压缩气缸内的空气时，气缸内的空气将通过气孔212缓慢排出。

另外，实施例二与实施例一的区别在于，如图3所示，在实施例二中，安装板22和步进电机的输出轴通过曲柄223摇杆进行连接，所述曲柄223摇杆的曲柄223固定在步进电机的输出轴上，曲柄223摇杆的摇杆为安装板22。则步进电机通过曲柄223摇杆带动安装板 22摆动，当步进电机转动一周则安装板22完成一个运动周期。

在实施例二中安装板22上人脸采集摄像头221的外周设有片式的压力传感器222。人脸采集摄像头221与人像设别模块电连接以进行数据传输，即摄像头可将获取的人像信息反馈到人像识别模块进行分析比对；压力传感器222则与微处理器电性连接，以向微处理器反馈压力信号。

当需要开锁时，人站在解锁面板20前，则封板23从人脸采集摄像头221上滑开，且安装板22带动人脸采集摄像头221转动，同时活塞26压缩缸体25内的空气；气孔212内持续排出一段时间的气流并吹在安装板22上的压力传感器222上，从而使得压力传感感应到压力变化；当气孔212停止吹出气流时，压力传感感应到的压力降低为零，此时压力传感器222将向微处理器反馈一个脉冲信号，则微处理器同时向往复电机30反馈控制信号；该控制信号将使得往复电机30反向转动，以使封板23重新覆盖摄像头。在封板23上下滑动之间的间隔过程中，气孔212将持续排出一段时间的气流并吹向安装板22，此过程即为摄像头和人脸识别模块配合完成人脸识别的时间段，且该时间段设置为15-20s。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：包括解锁面板、微处理器、红外传感器、人脸识别模块以及与人脸识别模块电连接的人脸采集摄像头；红外传感器和人脸识别模块均与微处理器电性连接，红外传感器设置在解锁面板的下部，解锁面板的上部设有弧形凹槽，弧形凹槽的下部设有安装板，安装板的下端通过转轴与解锁面板的铰接，安装板与竖直平面的夹角为0°-45°，且弧形凹槽的弧形面的圆心在转轴的轴心上，安装板的上端与弧形凹槽的弧形面滑动连接；解锁面板内设有步进电机，步进电机的输出轴可带动转轴转动，且步进电机与人脸识别模块电性连接；人脸采集摄像头安装在安装板上，且人脸解锁摄像的拍摄方向垂直于安装板。

2.根据权利要求1所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述步进电机的输出轴上固定有第一驱动齿轮，所述转轴上固定有与第一驱动齿轮的啮合的传动齿轮，传动齿轮与第一驱动齿轮的齿数比为1：2-2.5。

3.根据权利要求1所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述安装板和步进电机的输出轴通过曲柄摇杆进行连接，所述曲柄摇杆的曲柄固定在步进电机的输出轴上，曲柄摇杆的摇杆与安装板固定。

4.根据权利要求3所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述解锁面板外设有可沿解锁面板滑动并覆盖摄像头的封板，所述封板由驱动机构驱动滑动，所述驱动机构和微处理器电连接，所述驱动机构包括与微处理器电性连接的往复电机，所述封板上固定有齿条，齿条沿封板的滑动方向设置；所述驱动电机上固定有与齿条啮合的齿轮。

5.根据权利要求4所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述解锁面板上固定有气缸，气缸内设有活塞，活塞和封板通过连杆固定；所述封板滑动露出摄像头时，活塞将压缩缸体内的气体；所述活塞上设有进气单向阀，所述凹槽的顶部设有朝向安装板的气孔，所述气孔的直径为3-5mm，所述气缸通过气管与气孔连接。

6.根据权利要求5所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述气孔内设置有排气单向阀，所述进气单向阀的出气端设有滤网。

7.根据权利要求6所述的门锁智慧人脸识别摄像头，其特征在于：所述安装板上设置有与微处理器电连接的压力传感器。

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