CN111385440A - 具有人脸记录与查询功能的监控摄像机 - Google Patents

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王路
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Abstract

本发明提供了一种具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、存储模块、查询模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送视频流至网络接口，也发送图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块连接人脸图像识别与比对模块共同完成人脸识别并发送人脸识别信息至存储模块；查询模块通过网络接口接收查询指令并返回人脸识别查询结果。本发明可以独立地在采集到的图像中找出人脸图像并进行识别与记录；可以独立地完成人脸记录的回溯查询，有助于查找目标人物的过去行动轨迹。

Description

具有人脸记录与查询功能的监控摄像机
技术领域
本发明涉及监控摄像机领域，具体是一种具有人脸记录与查询功能的监控摄像机。
背景技术
近年来，人脸识别技术得到了迅速的发展，与其他生物特征识别技术相比，人脸识别技术在实际应用中具有独到的优势：可以通过视频或图像采集设备直接获取包含人脸的图像供识别；整个识别过程无需物理接触，迅速快捷。人脸识别安防系统、人脸识别考勤机、刷脸支付系统、刷脸进站系统、人证核验系统等采用人脸识别技术的设备和系统，已经被广泛运用在各种场合，取得了突出的经济效应和社会效应。
人脸识别技术的主要原理是通过将现场采集的人脸图像与系统中已有的人脸图像进行比对，判断人脸图像是否匹配以进行人脸识别。一般来说分为一对一识别和一对多识别两种人脸识别方案：在刷脸支付、刷脸进站、人证核验等系统中，系统通过读取使用人的身份证、车票、账号等信息确定使用人的身份，并加载数据库中使用人的证件照片，将该证件照片与现场采集的人脸图像做对比，返回匹配或不匹配的结果；在人脸识别安防系统和人脸识别考勤系统中，系统将现场采集的人脸图像与数据库中存储的所有人脸图像做比对，找出与之匹配的人脸图像，以确定现场人员的身份。
上述两种人脸识别方案在进行人脸识别之前，均需要预先在系统中存储已知的人脸图像，才可以进行人脸识别与比对。然而，在很多情况下，上述方案并不能取得显著的效果，例如：在走失儿童、走失老人的案件中，在家人报案后才可以获得走失人员的照片，需要通过对比该照片以查询走失人员过去的行动轨迹，一般由执法人员人工翻查监控录像进行查找，效率低且费时费力；另外，在执法人员对嫌疑人员的筛查中，也需要人工翻查大量的监控录像来确定嫌疑人员曾经出现的时间和地点，消耗很多人力与时间成本。上述例子的共同特点是，事先并不能获得相应的人脸图像存储在人脸识别系统中供识别，事后才得知需要查询的目标人物以及取得需要匹配人脸图像，需要在监控录像中进行回溯查询获取目标人物的过去行动轨迹，而现有的人脸识别方案在上述例子难以取得有益的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，即监控摄像机独立地完成人脸图像的采集、识别、记录与查询工作，以克服现有技术中存在的人脸识别系统无法回溯查询的缺陷。
本发明的技术解决方案是：一种具有独人脸记录与查询功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、存储模块、查询模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的光学成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送实时视频流至网络接口，也实时发送数字化图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块发送标准化人脸图像至人脸识别与比对模块；人脸图像识别与比对模块发送人脸识别信息至存储模块；查询模块通过网络接口接收查询指令并返回人脸识别查询结果。
进一步地，所述光学镜头将外界景物在图像传感器上型成光学图像，图像传感器将光学图像转换为数字化图像，并通过数据线实时地传送给数字视频控制器。
进一步地，所述数字视频控制器将传输来的数字化图像实时编码为视频流，将其发送至网络接口，以实现传统的监控摄像机的功能；同时，数字视频控制器将一定数量的数字化图像发送至人脸图像预处理模块，为该摄像机独立的人脸图像识别、记录与查询功能提供图像数据。
进一步地，所述人脸图像预处理模块对得到的数字化图像进行预处理，具体为：利用差分技术将完整数字化图像中的前景图像与背景图像进行分离；利用多任务级联卷积神经网络对前景图像进行处理，检测出图像中所有的人脸图像以及相应的人脸特征点；基于人脸特征点的位置对人脸图像进行仿射变换，使图像中的人脸对齐；最后将标准化人脸图像发送至人脸识别与比对模块。
进一步地，所述人脸图像识别与比对模块对得到的标准化人脸图像进行识别与比对，具体为：利用人脸识别神经网络模型对标准化人脸图像进行计算得到人脸特征向量；将计算出的人脸特征向量与存储模块中人脸识别数据库里所有存储的人脸特征向量进行比对，若人脸识别数据库中有与之匹配的人脸特征向量，则将新的时间、位置信息追加存入数据库中该条人脸信息中；若人脸识别数据库中没有与之匹配的人脸特征向量，则将该人脸信息，包含计算出的人脸特征向量、对应的标准化人脸图像、时间、位置等，存入该人脸识别数据库一个新的条目中。
进一步地，所述存储模块中存储有人脸识别数据库，数据库中每条人脸信息包含编号、人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置等信息。
进一步地，所述查询模块通过网络接口接收查询指令及用于查询的人脸图像，查询模块将用于查询的人脸图像发送至人脸图像预处理模块，得到标准化人脸图像；将标准化人脸图像发送至人脸识别与比对模块，计算出人脸特征向量；将人脸特征向量与人脸识别数据库中所有存储的人脸特征向量进行比对，若人脸识别数据库中有与之匹配的人脸特征向量，则将该条人脸信息，包括人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置，作为查询结果发送至网络接口。
进一步地，该人脸识别摄像机的网络接口为有线网络接口、无线网络接口、移动数据网络接口或它们的组合，通过网络接口，该人脸识别摄像机实时传出视频流，实现传统监控摄像机的功能；接收控制指令；接收查询指令及用于查询的人脸图像；发送查询结果。特别地，有线网络接口符合以太网供电标准，通过接入有源以太网为该人脸识别摄像机供电。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该种具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，无需远程服务器即可独立地完成人脸图像的采集、识别、记录与查询工作，节约了购买或租赁远程服务器的成本；能够独立地在采集到的高分辨率视频图像中，实时地找出人脸图像并进行识别与记录，而无需传输海量的高分辨率视频数据；可以独立地完成人脸记录的回溯查询，克服现有技术中存在的人脸识别系统无法回溯查询的缺陷，有助于查找目标人物的过去行动轨迹。
附图说明
图1是本发明具有人脸记录与查询功能的监控摄像机的主要功能结构示意图。
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描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：一种具有独人脸记录与查询功能的监控摄像机，其主要功能结构及连接关系如图1所示，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、存储模块、查询模块、网络接口等。图像传感器将光学镜头的光学成像转换为数字化图像并传输给数字视频控制器；数字视频控制器发送实时视频流至网络接口，也实时发送数字化图像到人脸图像预处理模块；人脸图像预处理模块发送标准化人脸图像至人脸识别与比对模块；人脸图像识别与比对模块发送人脸识别信息至存储模块；查询模块通过网络接口接收查询指令并返回人脸识别查询结果。该监控摄像机全部功能模块安装在符合IP67防护等级的壳体内，使用专用电源接口或有源以太网接口供电。
实施例中，光学镜头采用焦距4mm高清监控镜头，图像传感器采用原生分辨率为3840×2160的CMOS传感器。光学镜头将外界景物在图像传感器上成像，图像传感器将光学图像转换为数字化图像，并通过专用扁平数据线实时地传送给数字视频控制器。
实施例中，数字视频控制器采用H.265视频压缩标准，把图像信号编码为数字视频流，将其发送至网络接口，以实现传统的监控摄像机的功能；同时，数字视频控制器将每秒5幅数字化图像发送至人脸图像预处理模块，为该摄像机的独立人脸图像识别功能提供图像数据。
实施例中，人脸图像预处理模块利用差分技术将得到的完整数字化图像中的前景图像与背景图像分离；利用多任务级联卷积神经网络对前景图像进行处理，检测出图像中所有的人脸图像以及相应的五个人脸特征点，具体为左眼、右眼、鼻尖、左嘴角、右嘴角；基于人脸特征点的位置对人脸图像进行仿射变换，使图像中的人脸对齐；最后将对齐的人脸图像转换为分辨率为160×160的标准化人脸图像，发送至人脸识别与比对模块进行人脸识别。
实施例中，人脸图像识别与比对模块利用人脸识别神经网络模型，对得到的标准化人脸图像进行计算得到人脸特征向量；将计算出的人脸特征向量与存储模块中人脸识别数据库里所有存储的人脸特征向量进行比对，若人脸识别数据库中有与之匹配的人脸特征向量，则将新的时间、位置等人脸图像记录信息追加存入数据库中该条人脸信息中；若人脸识别数据库中没有与之匹配的人脸特征向量，则将该人脸信息，包含计算出的人脸特征向量、对应的标准化人脸图像、时间、位置等，存入该人脸识别数据库一个新的条目中。
实施例中，存储模块中以加密形式存储有人脸识别数据库，数据库中每条人脸信息包含编号、人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置等信息。
实施例中，查询模块通过网络接口接收查询指令及用于查询包含人脸的数字化图像，查询模块将用该数字化图像发送至人脸图像预处理模块，得到标准化人脸图像；将标准化人脸图像发送至人脸识别与比对模块，计算出人脸特征向量；将人脸特征向量与人脸识别数据库中所有存储的人脸特征向量进行比对，若人脸识别数据库中有与之匹配的人脸特征向量，则将该条人脸信息，包括人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置，作为查询结果发送至网络接口。
实施例中，该摄像机配备有线网络接口，具体为RJ45 10M/100M自适应以太网口。通过网络接口，该人脸识别摄像机实时传出视频流，实现传统监控摄像机的功能；接收控制指令；接收查询指令及用于查询的人脸图像；发送查询结果。同时，该有线网络接口符合IEEE 802.3af标准，通过接入有源以太网为该人脸识别摄像机供电。
以上所描述的仅为本发明一种优选实施例，并不用以限制本发明。相反，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 (4)

1.一种具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，包括光学镜头、图像传感器、数字视频控制器、人脸图像预处理模块、人脸图像识别与比对模块、网络接口等，其特征在于，该摄像机包含存储模块，其中存储有人脸识别数据库，数据库中每条人脸信息包含编号、人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置等信息。
2.如权利要求1所述的具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机在采集到的图像中找出人脸图像，将其标准化后计算人脸特征向量，并将人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置等信息合并存入本摄像机的人脸识别数据库中。
3.如权利要求1所述的具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机包含查询模块，接收查询指令及用于查询的人脸图像，计算人脸特征向量，将人脸特征向量与人脸识别数据库中所有存储的人脸特征向量进行比对，并返回与之匹配的人脸信息，包括人脸特征向量、标准化人脸图像、时间、位置等。
4.如权利要求3所述的具有人脸记录与查询功能的监控摄像机，其特征在于，该摄像机通过网络接口接收查询指令及用于查询的人脸图像，通过网络接口返回查询结果。
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