CN111028390B - 一种智能锁及应用于该智能锁的人脸识别优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能锁，包括电池及由电池进行供电的电路板；本发明还公开了一种智能锁应用于智能锁的人脸识别优化方法，包括以下步骤：通过人脸识别模块采集人脸图形并定义出人脸区域框；在人脸区域框内规则生成二维阵列并分隔形成若干矩形外框；通过人脸检测器提取出多个包含对应五官特征框的矩形外框；逐一对每一个矩形外框进行分析；定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段，对各线段进行筛选从而快速的舍弃未经过五官特征框的线段，保留经过五官特征框的线段并作为保留特征；将各具有保留特征的五官特征框返回至人脸识别模块本发明具有以下优点和效果：可提高人脸识别的速度，实现快速响应。

Description

一种智能锁及应用于该智能锁的人脸识别优化方法

技术领域

本发明涉及智能锁技术领域，特别涉及一种智能锁及应用于该智能锁的人脸识别优化方法。

背景技术

智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具；其中，智能锁是门禁系统中锁门的执行部件。

为了方便实用，现有的智能锁一般增加了人脸识别功能来方便用户快速解锁；然而现有的智能锁在人脸识别的过程中仍然存在响应速度慢，识别过程时间长的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能锁及应用于该智能锁的人脸识别优化方法，来提高人脸识别的速度，实现快速响应。

为了达到上述目的，本发明提供了一种智能锁，包括电池及由电池进行供电的电路板，所述的电路板上设置有控制器以及分别与控制器相连的指纹识别模块、触摸屏、液晶显示屏、蓝牙模块、语音模块、读卡模块、状态指示灯、三轴检测模块、人脸识别模块、掌纹识别模块、调试口、门锁驱动模块、电源管理模块以及电池电压检测模块。

本发明还提供了一种一种智能锁应用于智能锁的人脸识别优化方法，包括以下步骤：

步骤S1、通过人脸识别模块采集人脸图形，并基于所采集的人脸图形来定义出人脸区域框；

步骤S2、提取人脸区域框，且在人脸区域框内规则生成二维阵列，通过二维阵列分隔形成若干矩形外框，并对二维阵列进行坐标定位；

步骤S3、通过人脸检测器提取出步骤S1所采集到的人脸区域框内的五官特征框，并分别与步骤S2的二维阵列进行坐标配对，从而提取出多个包含对应五官特征框的矩形外框；

步骤S4、逐一对从步骤S3提取的每一个矩形外框进行分析；

步骤S5、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段，对各线段进行筛选从而快速的舍弃未经过五官特征框的线段，保留经过五官特征框的线段并作为保留特征；

步骤S6、判断是否已经对提取的每一个矩形外框分析完毕；若否，则跳至步骤S5；若是，则跳至步骤S7；

步骤S7、将各具有保留特征的五官特征框返回至人脸识别模块。

进一步设置是，所述的步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段；

步骤S52、分别对每一个顶点坐标与各线段的关系进行分析：

输入对应的顶点坐标P(x，y)，输入对应的线段端点P₀(x₀，y₀)和P₁(x₁，y₁)，该线段的P₀端点位于P₁端点的左侧；设MULTI(P，P₀，P₁)为矢量

与

叉乘积，则

当MULTI(P，P₀，P₁)＞0时，

在

的顺时针方向，即点P在

的上方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＜0时，

在

的逆时针方向，即点P在

的下方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＝时，P、P₀，P₁三点共线，即线段经过点P；

步骤S53、定义四个顶点分别为左上顶点P_LT、左下顶点P_LB、右上顶点P_RT和右下顶点P_RB；

当线段的斜率k＞0时，若左上顶点P_LT和右下顶点P_RB均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

当线段的斜率k＜0时，若左下顶点P_LB和右上顶点P_RT均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

若线段正好只经过四个顶点P_LT、P_LB、P_RT和P_RB中其中一个顶点，则进行保留；

步骤S54、保留经过五官特征框的线段并作为保留特征。

进一步设置是，所述的步骤S52中MULTI(P，P₀，P₁)由以下公式(1)得出：

这样，只要将ΔBASE、Δx、Δy提前计算好，在计算线段与五官特征框的各顶点的叉乘积时只要将对应顶点的坐标带入即可，且乘积的结果只需考虑正负号。

本发明具有以下有益效果：

首先，通过二维阵列来规划所采集的人脸区域框的坐标，根据坐标快速准确的选择、并确定包含五官特征框的矩形外框，省去了逐一对比查找所耗费的时间；并且在第一步的预处理便舍弃了非五官特征的区域，简化后续处理步骤；然后，逐一对每一个五官特征框内的线段进行优化，从而舍弃未经过五官特征框内的线段，只保留符合的有效线段，从而减少了后续的人脸确定所要对比的线段数量，达到节约时间的目的。另，在舍弃无效线段之后，不仅能极大提高后续人脸确认的速率，达到高速响应的目的，更是在保留有效线段的基础上，提高了人脸确认的准确性，故具有极大的创造性，且能为智能锁的人脸解锁技术提供帮助。

附图说明

图1为实施例的原理框图；

图2为实施例的流程示意图；

图3为实施例中矩形外框和五官特征框的结构示意图。

图中：11、控制器；12、指纹识别模块；13、触摸屏；14、液晶显示屏；15、蓝牙模块；16、语音模块；17、读卡模块；18、状态指示灯；19、人脸识别模块；20、掌纹识别模块；21、调试口；22、门锁驱动模块；23、电源管理模块；24、电池电压检测模块；25、三轴检测模块。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，如图1至图3所示。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种智能锁，包括电池及由电池进行供电的电路板，电路板上设置有控制器11以及分别与控制器11相连的指纹识别模块12、触摸屏13、液晶显示屏14、蓝牙模块15、语音模块16、读卡模块17、状态指示灯18、三轴检测模块25、人脸识别模块19、掌纹识别模块20、调试口21、门锁驱动模块22、电源管理模块23以及电池电压检测模块24。具体的，电池采用5V锂电池，电路板采用PCB电路板，控制器11采用STM32单片机，指纹识别模块12、触摸屏13、液晶显示屏14、蓝牙模块15、语音模块16、读卡模块17、状态指示灯18、三轴检测模块25、人脸识别模块19、掌纹识别模块20、调试口21、门锁驱动模块22、电源管理模块23以及电池电压检测模块24均作为成品模块，从市场上采购即可，此处不再加以阐述。

实施例2

如图2和图3所示，为本发明实施例中，提出的一种智能锁应用于智能锁的人脸识别优化方法，包括以下步骤：

步骤S1、通过人脸识别模块19采集人脸图形，并基于所采集的人脸图形来定义出人脸区域框；

步骤S2、提取人脸区域框，且在人脸区域框内规则生成二维阵列，通过二维阵列分隔形成若干矩形外框，并对二维阵列进行坐标定位；

步骤S3、通过人脸检测器提取出步骤S1所采集到的人脸区域框内的五官特征框，并分别与步骤S2的二维阵列进行坐标配对，从而提取出多个包含对应五官特征框的矩形外框；

步骤S4、逐一对从步骤S3提取的每一个矩形外框进行分析；

步骤S5、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段，对各线段进行筛选从而快速的舍弃未经过五官特征框的线段，保留经过五官特征框的线段并作为保留特征；

步骤S6、判断是否已经对提取的每一个矩形外框分析完毕；若否，则跳至步骤S5；若是，则跳至步骤S7；

步骤S7、将各具有保留特征的五官特征框返回至人脸识别模块19。

进一步设置是步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段；

步骤S52、分别对每一个顶点坐标与各线段的关系进行分析：

输入对应的顶点坐标P(x，y)，输入对应的线段端点P₀(x₀，y₀)和P₁(x₁，y₁)，该线段的P₀端点位于P₁端点的左侧；设MULTI(P，P₀，P₁)为矢量

与

叉乘积，则

当MULTI(P，P₀，P₁)＞0时，

在

的顺时针方向，即点P在

的上方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＜0时，

在

的逆时针方向，即点P在

的下方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＝时，P、P₀，P₁三点共线，即线段经过点P；

步骤S53、定义四个顶点分别为左上顶点P_LT、左下顶点P_LB、右上顶点P_RT和右下顶点P_RB；

当线段的斜率k＞0时，若左上顶点P_LT和右下顶点P_RB均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

当线段的斜率k＜0时，若左下顶点P_LB和右上顶点P_RT均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

若线段正好只经过四个顶点P_LT、P_LB、P_RT和P_RB中其中一个顶点，则进行保留；

步骤S54、保留经过五官特征框的线段并作为保留特征。

进一步设置是步骤S52中MULTI(P，P₀，P₁)由以下公式(1)得出：

这样，只要将ΔBASE、Δx、Δy提前计算好，在计算线段与五官特征框的各顶点的叉乘积时只要将对应顶点的坐标带入即可，且乘积的结果只需考虑正负号。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (3)

1.一种应用于智能锁的人脸识别优化方法，其特征在于，该智能锁包括电池及由电池进行供电的电路板，所述的电路板上设置有控制器(11)以及分别与控制器(11)相连的指纹识别模块(12)、触摸屏(13)、液晶显示屏(14)、蓝牙模块(15)、语音模块(16)、读卡模块(17)、状态指示灯(18)、三轴检测模块(25)、人脸识别模块(19)、掌纹识别模块(20)、调试口(21)、门锁驱动模块(22)、电源管理模块(23)以及电池电压检测模块(24)；

该方法包括以下步骤：

步骤S1、通过人脸识别模块(19)采集人脸图形，并基于所采集的人脸图形来定义出人脸区域框；

步骤S2、提取人脸区域框，且在人脸区域框内规则生成二维阵列，通过二维阵列分隔形成若干矩形外框，并对二维阵列进行坐标定位；

步骤S3、通过人脸检测器提取出步骤S1所采集到的人脸区域框内的五官特征框，并分别与步骤S2的二维阵列进行坐标配对，从而提取出多个包含对应五官特征框的矩形外框；

步骤S4、逐一对从步骤S3提取的每一个矩形外框进行分析；

步骤S5、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段，对各线段进行筛选从而快速的舍弃未经过五官特征框的线段，保留经过五官特征框的线段并作为保留特征；

步骤S6、判断是否已经对提取的每一个矩形外框分析完毕；若否，则跳至步骤S5；若是，则跳至步骤S7；

步骤S7、将各具有保留特征的五官特征框返回至人脸识别模块(19)。

2.根据权利要求1所述的一种应用于智能锁的人脸识别优化方法，其特征在于，所述的步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51、定义五官特征框的四个顶点坐标，并作为基准坐标，同时提取出位于矩形外框内的所有线段；

步骤S52、分别对每一个顶点坐标与各线段的关系进行分析：

输入对应的顶点坐标P(x，y)，输入对应的线段端点P₀(x₀，y₀)和P₁(x₁，y₁)，该线段的P₀端点位于P₁端点的左侧；设MULTI(P，P₀，P₁)为矢量

与

叉乘积，则

当MULTI(P，P₀，P₁)＞0时，

在

的顺时针方向，即点P在

的上方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＜0时，

在

的逆时针方向，即点P在

的下方；

当MULTI(P，P₀，P₁)＝0时，P、P₀，P₁三点共线，即线段经过点P；

步骤S53、定义四个顶点分别为左上顶点P_LT、左下顶点P_LB、右上顶点P_RT和右下顶点P_RB；

当线段的斜率k＞0时，若左上顶点P_LT和右下顶点P_RB均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

当线段的斜率k＜0时，若左下顶点P_LB和右上顶点P_RT均位于线段的同一侧，则表示该线段与五官特征框没有交点，进行舍弃；

若线段正好只经过四个顶点P_LT、P_LB、P_RT和P_RB中其中一个顶点，则进行保留；

步骤S54、保留经过五官特征框的线段并作为保留特征。

3.根据权利要求2所述的一种应用于智能锁的人脸识别优化方法，其特征在于，所述的步骤S52中MULTI(P，P₀，P₁)由以下公式(1)得出：

这样，只要将ΔBASE、Δx、Δu提前计算好，在计算线段与五官特征框的各顶点的叉乘积时只要将对应顶点的坐标带入即可，且乘积的结果只需考虑正负号。

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