CN111444886B - 一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统及方法，包括可穿戴设备和人脸识别系统，人脸识别系统将采集到的人脸图像与本地存储照片进行比对，或将采集到的人脸图像通过无线网络发往后台服务器进行比对，并将比对结果通过声音或图像方式进行提示，从而能够随时随地高效完成目标人员的识别，提升人员识别效率。

Description

一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统。

背景技术

人脸识别技术是是指利用分析比较的计算机技术识别人脸的技术，属于生物特征识别技术。该技术基于人的脸部特征，对输入的人脸图像或者视频流，首先判断其是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。依据这些信息，进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份，广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等；而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。

人脸识别技术包含三个部分：(1)人脸检测。面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像；(2)人脸跟踪。面貌跟踪是指对被检测到的面貌进行动态目标跟踪。具体采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法。(3)人脸比对。面貌比对是对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索，即将采样到的面像与库存的面像依次进行比对，并找出最佳的匹配对象。因此，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能，目前主要采用特征向量与面纹模板两种描述方法。

人脸识别系统主要包括人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别四个组成部分。人脸图像采集及检测部分主要自动搜索并拍摄位于拍摄范围内的人脸，并在拍摄的图像中标定出人脸的位置和大小。人脸图像预处理部分基于人脸检测结果，对图像进行处理并最终服务于特征提取。人脸图像特征提取针对人脸的某些特征进行提取，例如视觉特征、像素统计特征、人脸图像变换系数特征、人脸图像代数特征等。人脸图像匹配与识别部分将提取的人脸图像的特征数据与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，当相似度超过这一阈值，则把匹配得到的结果输出。

目前，人脸识别技术是计算机领域非常热的一个研究方向，现有产品的人脸识别成功率非常高，已经在机场/车站安检、移动支付、智慧城市等领域广泛应用。但是，由于目前人脸识别的应用场景固定，不需要在移动场景下进行人脸识别，所以设备体积相对较大且安装比较固定，在一些特殊场景不太适用，例如公安人员随时随地识别嫌疑人员、商务人士隐蔽识别失信人员等。

因此，采用较小体积的可穿戴的人脸识别系统可以随时随地较为隐蔽地识别目标人员，同时通过声音或图像方式进行提示，在一些特殊场景下，能够有效提升目标人员的识别效率；

现有技术中也有一些具备人脸识别功能的可穿戴设备，例如人脸识别眼镜，但大多数现有的人脸识别眼镜仅具有一种人脸识别工作模式，不能根据所使用的场景(即待识别目标和已知目标数量的不同)去切换适合的模式，从而导致识别效率低的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中的人脸识别系统的工作模式单一、存在不能根据所使用场景切换为适合工作模式的问题，提出一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统及方法，人脸识别系统根据不同的使用场景，将采集到的人脸图像与本地存储照片进行比对，或将采集到的人脸图像通过无线网络发往后台服务器进行比对，从而能够随时随地高效完成目标人员的识别，提升人员识别效率。

一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统，包括可穿戴设备，还包括具有多种工作模式的人脸识别系统，所述人脸识别系统包括：

存储子系统，其用于存储预知目标人员照片；

人脸图像采集子系统，其用于不间断采集人脸图像，并能够将采集到的人脸图像传输至人脸识别处理子系统和无线收发子系统；

人脸识别处理子系统，其用于将人脸图像采集子系统传输的人脸图像与从存储子系统获得的预知目标人员照片进行比对，并将对比结果传输至识别结果提示子系统；

无线收发子系统，其具有无线发送和无线接收功能，能够通过无线网络将人脸图像采集子系统传输的人脸图像发送至后台处理器，并接收后台处理器反馈的对比结果，进一步将对比结果传输至识别结果提示子系统；

工作模式控制子系统，其用于设置、切换人脸识别系统所使用的工作模式；以及

识别结果提示子系统，其能够接收来自人脸识别处理子系统和无线收发子系统传输的对比结果，并将获取的识别结果信息提供给使用者。

优选的，所述人脸图像采集子系统采用摄像头模组，摄像头模组安装在可穿戴设备上；

所述可穿戴设备上设置有用于提供电力供应的供电子系统和用于实现相关信息输入、输出的I/O接口。

优选的，根据待识别目标和预知目标的对应情况，所述人脸识别系统具有本地工作模式一、本地工作模式二以及后台工作模式三种工作模式；

当待识别目标为多个，预知目标为一个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式一；

当待识别目标为一个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式二；

当待识别目标为多个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为后台工作模式。

一种基于可穿戴设备的智能人脸识别方法，当所述工作模式控制子系统设置为本地处理模式一时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别处理子系统从存储子系统的固定存储获取预知目标的人脸图像，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某待识别目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有待识别目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；

识别结果提示子系统将获取的识别结果信息提供给使用者；

当所述工作模式控制子系统设置为本地处理模式二时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别系统通过无线收发子系统连接数据库服务器，通过无线传输方式分别获取预知目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别处理子系统从存储子系统的缓存部分分别获取预知目标的人员图片，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某预知目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有预知目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；

识别结果提示子系统将获取的识别结果信息提供给使用者；

当所述工作模式控制子系统设置为后台处理模式时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别系统通过无线收发子系统连接后台服务器，通过无线传输方式分别将存储子系统内的人脸图像传输给后台处理服务器，后台处理服务器从数据库服务器分别获取预知目标的人员照片，并结合获得的待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；如果存在某预知目标与某待识别目标匹配识别成功，后台处理服务器停止进行识别，并将识别结果传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

如果所有预知目标与所有待识别目标均未匹配识别成功，后台处理服务器将识别失败对应的信息传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

识别结果提示子系统从存储子系统获取识别结果信息，并将获取的识别结果信息提供给使用者。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明考虑到不同应用场景，通过工作模式控制子系统可以实现模式切换，覆盖场景更加广泛，适用性强。

(2)本发明的人脸识别系统能够根据不同使用场景的数据处理量不同选择相应的工作模式，提高了人脸识别处理效率。

(3)可穿戴设备具有体积较小、方便携带等特点，在一些特殊场景下，为应用人员提供了随时随地较为隐蔽地识别目标人员的能力，本发明通过无线收发子系统实现可穿戴设备与后台处理器通信连接，没有连接线的限制，更方便穿戴。

附图说明

图1为现有人脸识别系统示意图；

图2为不同情况与对应处理模式示意图；

图3为本发明可穿戴智能人脸识别系统框图；

图4为本发明本地处理模式一的工作流程图；

图5为本发明本地处理模式二的工作流程图；

图6为本发明后台处理模式的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统，包括可穿戴设备和人脸识别系统，可穿戴设备为人脸识别系统软硬件运行的承载平台，所述可穿戴设备上设置有用于提供电力供应的供电子系统和用于实现相关信息输入、输出的I/O接口，本发明的可穿戴设备可以为眼镜，眼镜作为一种方便的可穿戴设备，具有携带方便等优势，本发明人脸识别系统的一些硬件与可穿戴设备之间的连接方式与现有技术中的人脸识别眼镜的连接方式相同，故不在此赘述；

供电子系统可采用纽扣电池、充电模块或外置电源，采用充电模块时可通过I/O接口进行充电；I/O接口采用具有软件驱动的硬件接口，例如MicroUSB接口；

所述人脸识别系统包括：

存储子系统，其能够用于存储预知目标人员照片；

人脸图像采集子系统，其用于不间断采集人脸图像，并能够将采集到的人脸图像传输至人脸识别处理子系统和无线收发子系统，进一步的，人脸图像采集子系统采用摄像头模组，应具备较小体积，能够安装在眼镜上，摄像头面向正前方，摄像头模组具有人脸自动锁定、多目标锁定、自动调光等功能，能够在不同光线强度下同时采集多个清晰的人脸图像；

人脸识别处理子系统，能够将人脸图像采集子系统传输的人脸图像与从存储子系统获得的预知目标人员照片进行比对，并将对比结果传输至识别结果提示子系统；无线收发子系统，其具有无线发送和无线接收功能，能够通过无线网络将人脸图像采集子系统传输的人脸图像发送至后台处理器，并接收后台处理器反馈的对比结果，进一步将对比结果传输至识别结果提示子系统；

人脸识别处理子系统、存储子系统和无线收发子系统均采用具有软件功能的相应芯片模组，例如现有的人脸识别AI芯片，Flash芯片，4G/5G终端芯片等，这些芯片模组具有完整的软件功能，能够实现目标功能，特别地，如果受限于体积、功率或健康因素，4G/5G终端芯片可以不集成在眼镜中，可以通过I/O接口连接外置设备(例如手机)，通过外置设备的数据传输功能实现无线数据传输；

识别结果提示子系统能够接收来自人脸识别处理子系统和无线收发子系统传输的对比结果，并通过声音或图像等方式将获取的识别结果信息提供给使用者；

识别结果提示子系统可采用现有AR眼镜的显示系统，通过显示系统提示图像和文字提供给使用者，实现信息的及时提示；在成功识别目标人员后，可显示识别一致的人员照片、人员关键信息、识别结果等信息。

所述人脸识别系统还包括用于控制工作模式的工作模式控制子系统；

工作模式控制子系统采用按键操作，通过相应软件功能实现工作模式切换；

根据待识别目标和预知目标的对应情况，人脸识别系统具有本地工作模式一、本地工作模式二以及后台工作模式三种工作模式；

当待识别目标为多个，预知目标为一个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式一；

当待识别目标为一个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式二；

当待识别目标为多个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为后台工作模式；

在使用人员使用具有智能人脸识别功能的眼镜时，根据使用需要通过工作模式控制子系统进行工作模式设置；假设采用按键的方式进行设置，按键一下工作模式为本地处理模式一，按键两下工作模式为本地处理模式二，按键三下工作模式为后台处理模式，按键四下工作模式又切换为本地处理模式一，以此类推，同时可以在按键上设置不同颜色的灯光指示不同的处理模式；

一种基于可穿戴设备的智能人脸识别方法，在人脸识别系统处于不同的工作模式下所包括的步骤不同；

在使用人员通过工作模式控制子系统设置为本地处理模式一时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别处理子系统从存储子系统的固定存储获取预知目标的人脸图像，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某待识别目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有待识别目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将“未发现目标”或“识别失败”等识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；

识别结果提示子系统通过声音或图像等方式将获取的识别结果信息提供给使用者；

例如边防人员在机场拦截某边控人员时，边防人员可以将工作模式设置为本地处理模式一；在本地工作模式一下，摄像头模组开始对采集范围内的待识别目标人员进行人脸图像采集，可以同时锁定多个目标进行人脸图像采集，自动将采集到的多个人脸图像进行编号排序，传输给人脸识别芯片模组，人脸识别芯片模组自动从存储芯片模组中读取预存的预知目标人员的照片，通过现有的人脸识别算法进行识别处理，目前人脸识别算法已经非常成熟，能够实现99％的人脸识别成功率，如果存在某个待识别目标的人脸图像与预知目标人员的照片匹配成功，人脸识别芯片模组停止继续识别，并将识别结果信息(例如采集到的人脸图像、预知目标人员照片、提示信息等)传输给识别结果提示子系统；如果识别范围内的所有待识别目标的人脸图像均与预知目标人员的照片不匹配，人脸识别芯片模组停止继续识别，并将识别结果信息(例如未发现目标或识别失败等)传输给识别结果提示子系统，识别结果提示子系统将接收到的识别结果信息提供给边防人员，边防人员可以及时获取识别结果信息并采取相应的行动。

在使用人员通过工作模式控制子系统设置为本地处理模式二时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别系统通过无线收发子系统连接数据库服务器，通过无线传输方式分别获取预知目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别处理子系统从存储子系统的缓存部分分别获取预知目标的人员图片，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某预知目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有预知目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将“未发现目标”或“识别失败”等识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；识别结果提示子系统通过声音或图像等方式将获取的识别结果信息提供给使用者；

例如某商务人士第一次与合作伙伴进行合作，该商务人士可以将工作模式设置为本地处理模式二，用于识别合作伙伴是否法院公布的失信人员。在本地工作模式二下，摄像头模组开始对待识别目标人员进行人脸图像采集，并传输给人脸识别芯片模组。人脸识别芯片模组发送指令给4G/5G终端芯片模组，4G/5G终端芯片模组连接到基站，通过无线通信的方式开始进行数据传输。根据预设的网址(例如法院公布失信人员的网址)或数据库服务器地址，获取符合预设条件的所有失信人员照片(例如可以根据合作伙伴所在城市等设置预设条件)，并将获取的照片存储在存储芯片模组中。人脸识别芯片模组从存储芯片模组中以此读取存储的失信人员照片，并与获取的待识别目标人员的人脸图像进行对比识别。如果二者匹配成功，人脸识别芯片模组停止继续识别，并将识别结果信息(例如采集到的人脸图像、预知目标人员照片、提示信息等)传输给识别结果提示子系统；如果识别范围内的所有待识别目标的人脸图像均与预知目标人员的照片不匹配，人脸识别芯片模组停止继续识别，并将识别结果信息(例如未发现目标或识别失败等)传输给识别结果提示子系统。识别结果提示子系统将接收到的识别结果信息提供给该商务人士，该商务人士可以及时获取识别结果信息并做好相应的准备。

在使用人员通过工作模式控制子系统设置为后台处理模式时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别系统通过无线收发子系统连接后台服务器，通过无线传输方式分别将存储子系统内的人脸图像传输给后台处理服务器，后台处理服务器从数据库服务器分别获取预知目标的人员照片，并结合获得的待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果存在某预知目标与某待识别目标匹配识别成功，后台处理服务器停止进行识别，并将识别结果传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

如果所有预知目标与所有待识别目标均未匹配识别成功，后台处理服务器将“未发现目标”或“识别失败”等识别失败对应的信息传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

识别结果提示子系统从存储子系统获取识别结果信息，并通过声音或图像的方式将获取的识别结果信息提供给使用者；

例如公安人员在公共场合进行安全检查，公安人员可以将工作模式设置为后台工作模式。在后台工作模式下，摄像头模组开始对采集范围内的待识别目标人员进行人脸图像采集，可以同时锁定多个目标进行人脸图像采集，并将采集到的人脸图像存储在存储芯片模组中。4G/5G终端芯片模组连接到基站，通过无线通信的方式开始进行数据传输，根据预设置的后台服务器地址将从存储芯片模组中读取到的人脸图像传输给后台处理服务器。后台处理服务器从连接的数据库服务器中读取预知目标人员(例如在逃通缉人员，刑满释放人员等)的照片，然后通过运行现有人脸识别算法对所有获取到的人脸图像进行识别。如果某预知目标和某待识别目标匹配成功，后台服务器在所有人脸图像进行识别完成后，将所有匹配成功的人员信息通过无线传输方式发送到4G/5G终端芯片，4G/5G终端芯片将接收的信息存储在存储芯片模组中。接收到的信息包含待识别目标人员的照片、关键信息、人员身份(例如在逃通缉人员或刑满释放人员)等。如果识别范围内的所有待识别目标的人脸图像均与预知目标人员的照片不匹配，后台处理服务器在所有人脸图像进行识别完成后，识别结果信息(例如未发现特殊人员)发送给4G/5G终端芯片，然后存储在存储芯片模组中。识别结果提示子系统从存储芯片模组中读取接收到的识别结果信息，并提供给公安人员，公安人员可以及时获取识别结果信息并根据结果采取相应的行动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统，包括可穿戴设备，其特征在于，还包括具有多种工作模式的人脸识别系统，所述人脸识别系统包括：

存储子系统，其用于存储预知目标人员照片；

人脸图像采集子系统，其用于不间断采集人脸图像，并能够将采集到的人脸图像传输至人脸识别处理子系统和无线收发子系统；

人脸识别处理子系统，其用于将人脸图像采集子系统传输的人脸图像与从存储子系统获得的预知目标人员照片进行比对，并将对比结果传输至识别结果提示子系统；

无线收发子系统，其具有无线发送和无线接收功能，能够通过无线网络将人脸图像采集子系统传输的人脸图像发送至后台处理器，并接收后台处理器反馈的对比结果，进一步将对比结果传输至识别结果提示子系统；

工作模式控制子系统，其用于设置、切换人脸识别系统所使用的工作模式；以及

识别结果提示子系统，其能够接收来自人脸识别处理子系统和无线收发子系统传输的对比结果，并将获取的识别结果信息提供给使用者；

根据待识别目标和预知目标的对应情况，所述人脸识别系统具有本地工作模式一、本地工作模式二以及后台工作模式三种工作模式；

当待识别目标为多个，预知目标为一个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式一；

当待识别目标为一个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为本地工作模式二；

当待识别目标为多个，预知目标为多个，工作模式控制子系统设置为后台工作模式。

2.如权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的智能人脸识别系统，其特征在于，所述人脸图像采集子系统采用摄像头模组，摄像头模组安装在可穿戴设备上；

所述可穿戴设备上设置有用于提供电力供应的供电子系统和用于实现相关信息输入、输出的I/O接口。

3.如权利要求1所述的一种基于可穿戴设备的智能人脸识别方法，其特征在于，当所述工作模式控制子系统设置为本地处理模式一时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别处理子系统从存储子系统的固定存储获取预知目标的人脸图像，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某待识别目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有待识别目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；

识别结果提示子系统将获取的识别结果信息提供给使用者；

当所述工作模式控制子系统设置为本地处理模式二时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统采集待识别目标的人脸图像，并传输至人脸识别处理子系统，人脸识别系统通过无线收发子系统连接数据库服务器，通过无线传输方式分别获取预知目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别处理子系统从存储子系统的缓存部分分别获取预知目标的人员图片，并结合待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；

如果对某预知目标匹配识别成功，人脸识别处理子系统停止进行识别，并将识别结果传输给识别结果提示子系统；

如果对所有预知目标均未匹配识别成功，人脸识别处理子系统将识别失败对应的信息传输给识别结果提示子系统；

识别结果提示子系统将获取的识别结果信息提供给使用者；

当所述工作模式控制子系统设置为后台处理模式时，包括如下步骤：

人脸图像采集子系统分别采集待识别目标的人脸图像，并存储在存储子系统的缓存部分，人脸识别系统通过无线收发子系统连接后台服务器，通过无线传输方式分别将存储子系统内的人脸图像传输给后台处理服务器，后台处理服务器从数据库服务器分别获取预知目标的人员照片，并结合获得的待识别目标的人脸图像进行人脸识别处理；如果存在某预知目标与某待识别目标匹配识别成功，后台处理服务器停止进行识别，并将识别结果传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

如果所有预知目标与所有待识别目标均未匹配识别成功，后台处理服务器将识别失败对应的信息传输并存储在人脸识别系统的存储子系统中；

识别结果提示子系统从存储子系统获取识别结果信息，并将获取的识别结果信息提供给使用者。

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