CN111223225A - 一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于热测温和人脸检测技术领域，提供了一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，通过设置人脸成像摄像头、热电堆传感器、TOF光学测距镜头模组和环境温度补偿模块，人脸成像摄像头用于检测和识别人脸及判断被测人是否正脸面对闸机伴侣，热电堆传感器用于在被测人的正脸面对人脸成像摄像头时，检测被测人的额头温度值和人脸周围的环境温度值，TOF光学测距镜头模组用于检测人脸和热电堆传感器的距离值，环境温度补偿模块用于根据额头被测温度值、人脸和热电堆传感器的距离值和环境温度值，进行温度补偿，以获得被测人人体体温值，并作为结果输出，从而能够在闸机进行人脸识别的同时，对被测人进行体温检测，对通行做有效地管控。

Description

一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统
技术领域
本发明属于热测温和人脸检测、识别技术领域，尤其涉及一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统。
背景技术
随着AI人脸检测、识别技术的不断发展，人们对智能通行这一块的要求也越来越高。如何能高效、快速、便捷、准确、安全地通行成为了智能通行设备的基本要求。现有的基于AI人脸识别的智能通行设备可实现基本的通行检测，但没有测温的功能。在这次新冠状病毒爆发的时期，急需要能在实现基于人脸的通行检测的同时，能够获取人体的体温，从而实现有效的疫情防控，做到每一个通行的人和该个体的体温的严格匹配。现有的热成像测温系统都是相对独立运行工作的测温设备，不具备人脸检测和识别功能，不能做到把人和体温的自动匹配，必须要依靠人。这样在发现有发热病人的时候，做不到基于人脸去追溯，去检索，最终找到该个体。
现有技术中并未能有将智能通行和测温统一集成的通行检测系统，在遇到突发疫情的时候，不能快速和有效的获取人和该人的体温信息。只能通过人工的方式来匹配，增加了很多工作量，甚至是不可能完成的任务。
发明内容
本发明提供一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，旨在解决现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的，一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，包括人脸成像摄像头、热电堆传感器、TOF光学测距镜头模组和环境温度补偿模块；
所述人脸成像摄像头用于采集人脸信息并检测被测人是否正脸面对所述人脸成像摄像头；
所述热电堆传感器用于在被测人的正脸面对所述人脸成像摄像头时，检测被测人的额头温度值和人脸周围的环境温度值；
所述TOF光学测距镜头模组用于检测人脸和所述热电堆传感器的距离值；
所述环境温度补偿模块用于根据所述额头温度值、人脸和所述热电堆传感器的距离值和所述环境温度值，进行温度补偿，以获得被测人人体体温值，并作为结果输出。
优选的，所述热电堆传感器采用多矩阵阵列传感器，在测得环境温度和热电堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测人的额头温度值。
优选的，在被测人的正脸面对所述人脸成像摄像头时，在预设距离范围内，被测人的额头面积大于所述热电堆传感器的最小成像网格覆盖范围。
优选的，还包括显示屏幕，所述显示屏幕用于显示所述被测人人体体温值和被测人的人脸图像。
优选的，还包括视觉处理模块，所述视觉处理模块用于对人体属性进行分析，分离出人体皮肤区域，以获取热电堆传感器在皮肤区域处的温度数据。
优选的，还包括存储模块，所述存储模块用于存储被测人的人脸图像信息及其对应的人体体温值。
优选的，还包括控制器，所述控制器根据所述人体体温值，当所述人体体温值高于一个预设温度值时，并且输出闸机不开放指令。
优选的，还包括语音报警模块，所述语音报警模块的输入端连接所述控制器的输出端，当所述人体体温值高于一个预设温度值时，所述控制器控制所述语音报警模块发出语音报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，通过设置人脸成像摄像头、热电堆传感器、TOF光学测距镜头模组和环境温度补偿模块，人脸成像摄像头用于检测和识别人脸及判断被测人是否正脸面对闸机伴侣，热电堆传感器用于在被测人的正脸面对人脸成像摄像头时，检测被测人的额头温度值和人脸周围的环境温度值，TOF光学测距镜头模组用于检测人脸和热电堆传感器的距离值，环境温度补偿模块用于根据额头被测温度值、人脸和热电堆传感器的距离值和环境温度值，进行温度补偿，以获得被测人人体体温值，并作为结果输出，从而能够在闸机进行人脸识别的同时，对被测人进行准确的体温检测，进而对通行做有效地管控。
附图说明
图1为本发明的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统的系统原理图。
图2为本发明的热电堆传感器的电路示意图。
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，此处所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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，包括人脸成像摄像头、热电堆传感器、TOF光学测距镜头模组、环境温度补偿模块、显示屏幕、视觉处理模块、存储模块、控制器和语音报警模块。
人脸成像摄像头用于采集人脸信息并检测被测人是否正脸面对人脸成像摄像头。
热电堆传感器用于在被测人的正脸面对人脸成像摄像头时，检测被测人的额头温度值和人脸周围的环境温度值。热电堆传感器采用多矩阵阵列传感器，在测得环境温度和热电堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测物体的温度，能够精准的测量热电堆阵列中每一个矩形格的温度，不需要根据特定温度要求进行频繁校准。在装配到闸机伴侣的时候，通过角度适配，和人脸成像摄像头配合，在确定的距离范围内，被测人的额头面积大于热电堆传感器的最小成像网格覆盖范围，从而实现有效的额头温度检测和校准，保证在人体温度范围内的检测精度。
TOF光学测距镜头模组用于检测人脸和热电堆传感器的距离值。TOF技术可以通过向目标发射连续的特定波长的红外光线脉冲，再由特定传感器接收待测物体传回的光信号，计算光线往返的飞行时间或相位差，从而获取目标物体的深度信息。具体地说，使用ToF传感器后，红外激光阵列被用来发出激光脉冲，激光脉冲从它前面的物体反射回来，再反射回传感器。这样通过计算激光到达目标并返回需要多长时间，就可以计算出它离传感器有多远。TOF光学测距镜头模组通过TOF测距技术，能在检测到人脸时即计算其离热电堆传感器的距离，从而做温度补偿。因为传感器的测温数值和距离线性相关，所以基于距离的补偿，可以有效避免不同行人在通行时离闸机伴侣距离远近不同的问题。
环境温度补偿模块用于根据额头温度值、人脸和热电堆传感器的距离值、人脸在热电堆传感器画幅中的和环境温度值，进行温度补偿，以获得被测人人体体温值，并作为结果输出。环境温度补偿模块基于深度学习的环境温度补偿算法，在不同环境温度下，人的体表温度会有差异，有时候带帽子，眼镜，也会影响测量精度。热电堆传感器除了获取人脸温度外，也会获取人脸周围环境温度。通过采集大量的不同人在不同场景下(如不同环境温度，带帽子，眼镜等)的温度数据，分析各场景与温度变化的内在关联特性，拟合场景与热电堆温度变化的映射关系f：X->ΔT(
Figure BDA0002382173830000061
其中ΔT为不同场景下热电堆的温度变化，X为不同场景要素，n为要素个数)，从而对获得的温度做智能的温度补偿，从而最终实现+/-0.1度的快速、精准体温测量。
显示屏幕用于显示被测人人体体温值和被测人的人脸图像。本实施例的显示屏幕采用液晶显示屏。
视觉处理模块基于计算机视觉技术对人体属性进行分析，识别出戴帽子、眼镜、口罩等基本信息，并对此区域与人体皮肤区域进行图像分割，分离出人体皮肤区域，从而获取热电堆传感器在皮肤区域处的温度数据。
存储模块用于存储被测人的人脸图像信息及其对应的人体体温值。
控制器根据人体体温值，当人体体温值高于一个预设温度值时，并且输出闸机不开放指令，即使闸机的人脸识别成功，闸机也不开放，从而能够对通行做有效地管控。
语音报警模块的输入端连接控制器的输出端，当人体体温值高于一个预设温度值时，控制器控制语音报警模块发出语音报警。
本发明的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，基于本设计的闸机伴侣，能够在通行人员靠近时即检测到人脸，并开始做识别。热力堆传感器同时检测额头温度，根据TOF测距来补偿由于距离产生的温度差异，同时基于我们的环境温度补偿算法来补偿最终的个体体温，最后结果同步显示在屏幕上。在识别成功后，将体温和人脸识别结果一起记录保存下来。如果用户配置发热报警，则可以根据设置做语音报警，同时即使人脸识别成功，也不会开闸机放行，从而对通行做有效地管控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：包括人脸成像摄像头、热电堆传感器、TOF光学测距镜头模组和环境温度补偿模块；
所述人脸成像摄像头用于采集人脸信息并检测被测人是否正脸面对所述人脸成像摄像头；
所述热电堆传感器用于在被测人的正脸面对所述人脸成像摄像头时，检测被测人的额头温度值和人脸周围的环境温度值；
所述TOF光学测距镜头模组用于检测人脸和所述热电堆传感器的距离值；
所述环境温度补偿模块用于根据所述额头温度值、人脸和所述热电堆传感器的距离值和所述环境温度值，进行温度补偿，以获得被测人人体体温值，并作为结果输出。
2.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：所述热电堆传感器采用多矩阵阵列传感器，在测得环境温度和热电堆产生的电压后，根据斯特藩-玻尔兹曼定律来计算被测人的额头温度值。
3.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：在被测人的正脸面对所述人脸成像摄像头时，在预设距离范围内，被测人的额头面积大于所述热电堆传感器的最小成像网格覆盖范围。
4.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：还包括显示屏幕，所述显示屏幕用于显示所述被测人人体体温值和被测人的人脸图像。
5.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：还包括视觉处理模块，所述视觉处理模块用于对人体属性进行分析，分离出人体皮肤区域，以获取热电堆传感器在皮肤区域处的温度数据。
6.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：还包括存储模块，所述存储模块用于存储被测人的人脸图像信息及其对应的人体体温值。
7.如权利要求1所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：还包括控制器，所述控制器根据所述人体体温值，当所述人体体温值高于一个预设温度值时，并且输出闸机不开放指令。
8.如权利要求7所述的一套集成测温和人脸识别闸机伴侣的检测通行系统，其特征在于：还包括语音报警模块，所述语音报警模块的输入端连接所述控制器的输出端，当所述人体体温值高于一个预设温度值时，所述控制器控制所述语音报警模块发出语音报警。
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