CN111460997B - 一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统及识别方法 - Google Patents

一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统及识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，包括放置框架，放置框架的内部设置有中控机构，放置框架的上端安装有中部承载板，中部承载板的左右两侧通过轴承对称设置有侧边承载板。本发明可以解决现有人脸采集设备在作业中存在的以下难题，传统的人脸采集设备对人脸信息进行多方位信息采集时需要被采集人员自己控制身体调节配合人脸采集设备收集信息，操作麻烦，面部信息采集耗费时间长，传统的人脸采集设备在人体在移动时无法根据人体的动态精确的捕捉面部信息，必须在指定的位置方能完成图像采集作业，智能性差，且无法根据不同身高体型的人体进行位置调节，影响信息采集的精确性，无法对人体面部信息进行全方位动态捕捉。

Description

一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统及识别方法
技术领域
本发明涉及人脸识别技术领域，具体的说是一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统及识别方法。
背景技术
人脸识别系统融合了计算机图像处理技术与生物统计学原理于一体，利用计算机图像处理技术从视频中提取人像特征点，人脸识别系统在使用时需要对人体面部的信息进行财经，通过对采集信息的分析得到想要的信息，例如在人群集中的办公大楼，火车站、飞机站等场所采用人脸识别系统不但便于对人群的管理，同时对于社会治安起到了震慑的效果。
然而现有人脸采集设备在作业中存在的以下难题，传统的人脸采集设备对人脸信息进行多方位信息采集时需要被采集人员自己控制身体调节配合人脸采集设备收集信息，操作麻烦，面部信息采集耗费时间长，传统的人脸采集设备在人体在移动时无法根据人体的动态精确的捕捉面部信息，必须在指定的位置方能完成图像采集作业，智能性差，且无法根据不同身高体型的人体进行位置调节，影响信息采集的精确性，无法对人体面部信息进行全方位动态捕捉。
对于目前人脸采集设备在作业中存在的技术问题，相关技术领域的人员做出了调研后做出了适应的改进，如专利号为2013201224246的中国实用新型专利一种三维人脸采集装置，提高了电子商务的安全性，然而对于上述中提到的人脸采集设备在作业中存在的难题并没有提及。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统及识别方法，可以解决上述中提到的难题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，包括放置框架，放置框架的内部设置有中控机构，放置框架的上端安装有中部承载板，中部承载板的左右两侧通过轴承对称设置有侧边承载板，侧边承载板与中部承载板之间设置有调节弹簧，中部承载板的中部安装有正面采集机构，侧边承载板上安装有侧面采集机构，中部承载板的后端设置有固定框架，固定框架的后端设置有集中驱动机构，固定框架的内壁上设置有中部驱动机构，集中驱动机构的两侧对称连接在侧面采集机构上，中部驱动机构的前端连接在正面采集机构上。
所述正面采集机构包括开设在中部承载板上的一号采集滑槽，一号采集滑槽内通过滑动配合方式设置有正面滑动架，正面滑动架的前端侧壁上安装有正面采集摄像头，正面滑动架呈T型结构，且正面滑动架的后侧设置有上下贯穿的驱动孔。
所述中部驱动机构包括通过轴承对称安装在固定框架内壁上下两侧的转动柱，转动柱的的外壁上从前往后依次设置有绕线轴与转动带轮，位于固定框架上端的绕线轴与正面驱动电机的输出轴相连，正面驱动电机通过电机座安装在固定框架上，绕线轴之间连接有钢丝线，钢丝线的中部设置有驱动块，驱动块的截面呈工字型结构，且驱动块位于驱动孔的内部，转动带轮之间通过联动带相连，联动带左右两侧的外壁上对称安装有移动套架；
所述侧面采集机构包括对称开设在侧边承载板的前后两侧的二号采集滑槽，两个二号采集滑槽之间滑动连接有侧面采集架，侧面采集架的内壁上安装有侧面采集摄像头，侧面采集架的后端连接在连动支链上；
所述集中驱动机构包括对称设置在中部承载板中部的上下两端的调节件，调节件的上端安装有驱动链轮，两个驱动链轮之间通过驱动链条相连，固定框架的中部通过电机座安装有侧面驱动电机，侧面驱动电机的输出轴上安装有转动链轮。
所述固定框架的左右两侧对称设置有移动槽，移动套架滑动设置在移动槽内。
所述调节件包括安装在中部承载板上的调节管，调节管前端的左右两侧对称设置有过线槽，位于调节管左右两侧的中部承载板上安装有过线管，调节管的内壁上通过轴承安装有控制螺纹杆，控制螺纹杆的上端连接在驱动链轮的内壁上，控制螺纹杆的通过螺纹啮合方式连接有调节块，调节块滑动设置在调节管的内壁上，调节块的左右两端对称设置有调节绳，调节绳依次穿过过线槽与过线管连接在侧边承载板上。
所述驱动链轮通过轴承连接在调节管的上端。
所述连动支链包括安装在中部承载板上的滑块，滑块上安装有辅助滑动架，辅助滑动架上设置有圆弧限位块，圆弧限位块的中部为空槽结构，圆弧限位块空槽的内壁之间设置有圆弧限位杆，侧面采集架的后端位于空槽内，且侧面采集架上开设有限位孔，圆弧限位杆滑动穿过限位孔，侧壁采集架与圆弧限位块内壁之间的圆弧限位杆上套设有弹簧，辅助滑动架上设置有连接杆，连接杆穿插在移动套架内。
所述侧面驱动电机与正面驱动电机均为伺服电机。
所述中控机构包括中央控制模块，与中央控制模块电连接的红外线传感模块、与中央控制模块电连接的电机驱动模块、与中央控制模块电连接的图像采集模块，驱动电机与正面驱动电机均通过电连接的方式与电机驱动模块连接，侧面采集摄像头与正面采集摄像头均通过电连接的方式与图像采集模块连接，
中央控制模块选择PLC或者单片机，红外线传感模块用于感应本发明工作区域的是否有行人经过，当有人进入到工作区域内部时红外线传感模块将信息传递给中央控制模块，中央控制模块启动开始工作，中央控制模块启动后控制电机驱动模块与图像采集模块工作，电机驱动模块用于控制电机启停，在本发明中用来控制侧面驱动电机与正面驱动电机的启停，图像采集模块用来采集图像信息，在这里用来控制两个侧面采集摄像头与正面采集摄像头采集行人的面部图像信息。
此外本发明还提供了一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统的识别方法，主要包括以下识别步骤：
步骤一感应检测、当有人进入到工作区域内部时红外线传感模块将信息传递给中央控制模块，中央控制模块启动开始工作，中央控制模块启动后控制电机驱动模块与图像采集模块工作；
步骤二调节摄像范围、根据行人与本发明的距离，电机驱动模块控制侧面驱动电机与正面驱动电机开始工作，侧面驱动电机工作控制转动链轮转动，转动链轮在转动作业中通过驱动链条控制调节件运动，调节件在运动中控制两个侧边承载板进行张合，使两个侧边承载板在基于中部承载板的基础上向外调节角度，扩大侧面采集摄像头的摄像采集范围，通过侧面驱动电机的作业控制侧面采集摄像头从远及近动态捕捉行人的侧脸图像；
步骤三调节摄像位置、根据行人的身高正面驱动电机开始工作，正面驱动电机启动后中部驱动机构开始控制正面滑动架上的正面采集摄像头进行高度调节，而中部驱动机构在作业中同步控制两个侧面采集摄像头进行交错运动，通过正面采集摄像头与两个侧面采集摄像头之间的相互配合对行人的正面与侧面进行全方位的图像采集作业。
1.本发明可以解决现有人脸采集设备在作业中存在的以下难题，传统的人脸采集设备对人脸信息进行多方位信息采集时需要被采集人员自己控制身体调节配合人脸采集设备收集信息，操作麻烦，面部信息采集耗费时间长，传统的人脸采集设备在人体在移动时无法根据人体的动态精确的捕捉面部信息，必须在指定的位置方能完成图像采集作业，智能性差，且无法根据不同身高体型的人体进行位置调节，影响信息采集的精确性，无法对人体面部信息进行全方位动态捕捉，本发明可以解决上述中存在的难题，具有意想不到的效果。
2.本发明在作业中通过侧面驱动电机工作控制转动链轮转动，转动链轮在转动作业中通过驱动链条控制调节件运动，调节件在运动中控制两个侧边承载板进行张合，使两个侧边承载板在基于中部承载板的基础上向外调节角度，扩大侧面采集摄像头的摄像采集范围，通过侧面驱动电机的作业控制侧面采集摄像头从远及近动态捕捉行人的侧脸图像。
3.本发明在作业中正面驱动电机启动后中部驱动机构开始控制正面滑动架上的正面采集摄像头进行高度调节，而中部驱动机构在作业中同步控制两个侧面采集摄像头进行交错运动，通过正面采集摄像头与两个侧面采集摄像头之间的相互配合对行人的正面与侧面进行全方位的图像采集作业。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一立体结构示意图；
图2是本发明的第二立体结构示意图；
图3是本发明的剖视图；
图4是本发明图3的A-A向剖面图；
图5是本发明图4的X向局部放大图；
图6是本发明图3的Y向局部放大图；
图7是本发明钢丝线与驱动块之间的结构示意图；
图8是本发明的中控机构（电气）示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1到图8所示，一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，包括放置框架1，放置框架1的内部设置有中控机构，放置框架1的上端安装有中部承载板2，中部承载板2的左右两侧通过轴承对称设置有侧边承载板3，侧边承载板3与中部承载板2之间设置有调节弹簧4，中部承载板2的中部安装有正面采集机构5，侧边承载板3上安装有侧面采集机构6，中部承载板2的后端设置有固定框架7，固定框架7的后端设置有集中驱动机构8，固定框架7的内壁上设置有中部驱动机构9，集中驱动机构8的两侧对称连接在侧面采集机构6上，中部驱动机构9的前端连接在正面采集机构5上。
所述中部驱动机构9包括通过轴承对称安装在固定框架7内壁上下两侧的转动柱91，转动柱91的的外壁上从前往后依次设置有绕线轴92与转动带轮93，位于固定框架7上端的绕线轴92与正面驱动电机94的输出轴相连，正面驱动电机94通过电机座安装在固定框架7上，绕线轴92之间连接有钢丝线95，钢丝线95的中部设置有驱动块96，驱动块96的截面呈工字型结构，且驱动块96位于驱动孔的内部，转动带轮93之间通过联动带97相连，联动带97左右两侧的外壁上对称安装有移动套架98；
所述固定框架7的左右两侧对称设置有移动槽，移动套架98滑动设置在移动槽内。
所述正面采集机构5包括开设在中部承载板2上的一号采集滑槽，一号采集滑槽内通过滑动配合方式设置有正面滑动架51，正面滑动架51的前端侧壁上安装有正面采集摄像头52，正面滑动架51呈T型结构，且正面滑动架51的后侧设置有上下贯穿的驱动孔。
正面驱动电机94启动后控制转动柱91进行旋转，转动柱91在旋转作业中不但控制相应的绕线轴92对钢丝线95进行卷绕，通过钢丝线95的卷绕控制正面滑动架51在一号采集滑槽内进行位置滑动，而且同步控制转动带轮93进行转动，转动带轮93在转动作业中控制联动带97进行旋转，联动带97在转动转动作业中控制移动套架98在移动槽内进行移动，通过联动带97对称设计的两个移动套架98控制两个侧面采集机构6进行高低交错调节，保证正面采集摄像头52与两个侧面采集摄像头62之间相互配合能够对人脸进行多方位信息捕捉。
所述侧面采集机构6包括对称开设在侧边承载板3的前后两侧的二号采集滑槽，两个二号采集滑槽之间滑动连接有侧面采集架61，侧面采集架61的内壁上安装有侧面采集摄像头62，侧面采集架61的后端连接在连动支链63上；
所述集中驱动机构8包括对称设置在中部承载板2中部的上下两端的调节件81，调节件81的上端安装有驱动链轮82，两个驱动链轮82之间通过驱动链条83相连，固定框架7的中部通过电机座安装有侧面驱动电机84，侧面驱动电机84的输出轴上安装有转动链轮85。侧面驱动电机84启动后控制转动链轮85进行转动，转动链轮85在驱动链轮82的辅助下控制驱动链条83同步运动，进而控制两个驱动链轮82同步进行旋转。
所述调节件81包括安装在中部承载板2上的调节管811，调节管811前端的左右两侧对称设置有过线槽，位于调节管811左右两侧的中部承载板2上安装有过线管812，调节管811的内壁上通过轴承安装有控制螺纹杆813，控制螺纹杆813的上端连接在驱动链轮82的内壁上，控制螺纹杆813的通过螺纹啮合方式连接有调节块814，调节块814滑动设置在调节管811的内壁上，调节块814的左右两端对称设置有调节绳815，调节绳815依次穿过过线槽与过线管812连接在侧边承载板3上。
所述驱动链轮82通过轴承连接在调节管811的上端。
驱动链轮82在转动作业中带动控制螺纹杆813同步进行旋转，控制螺纹杆813在转动作业中控制调节块814进行移动调节作业，调节块814在作业中拉动调节绳815，调节绳815与调节弹簧4相互配合调节侧边承载板3的倾斜角度，从而带动侧面采集摄像头62同步进行角度调节，扩大影响采集的范围，且能够根据行人的移动轨迹相应的调节侧边承载板3的转动角度，确保能够对移动中的行人面部信息进行动态捕捉。
所述连动支链63包括安装在中部承载板2上的滑块631，滑块631上安装有辅助滑动架633，辅助滑动架633上设置有圆弧限位块634，圆弧限位块634的中部为空槽结构，圆弧限位块634空槽的内壁之间设置有圆弧限位杆635，侧面采集架61的后端位于空槽内，且侧面采集架61上开设有限位孔，圆弧限位杆635滑动穿过限位孔，侧壁采集架与圆弧限位块634内壁之间的圆弧限位杆635上套设有弹簧，辅助滑动架633上设置有连接杆636，连接杆636穿插在移动套架98内。
移动套架98在运动作业中通过连接杆636同步控制辅助滑动架633在滑块631上进行移动调节作业，从而保证正面采集摄像头与侧面采集摄像头同步进行位置调节的目的，圆弧限位块634上设计的圆弧限位杆635对角度调节中的侧边承载板3起到了导引与辅助调节的作用，同时可以确保正面采集摄像头与侧面采集摄像头之间的联动的统一性。
所述侧面驱动电机84与正面驱动电机94均为伺服电机。
所述中控机构包括中央控制模块A，与中央控制模块A电连接的红外线传感模块B、与中央控制模块A电连接的电机驱动模块C、与中央控制模块A电连接的图像采集模块D，驱动电机84与正面驱动电机94均通过电连接的方式与电机驱动模块C连接，侧面采集摄像头62与正面采集摄像头52均通过电连接的方式与图像采集模块D连接，
中央控制模块A选择PLC或者单片机，红外线传感模块B用于感应本发明工作区域的是否有行人经过，当有人进入到工作区域内部时红外线传感模块B将信息传递给中央控制模块A，中央控制模块A启动开始工作，中央控制模块A启动后控制电机驱动模块C与图像采集模块D工作，电机驱动模块C用于控制电机启停，在本发明中用来控制侧面驱动电机84与正面驱动电机94的启停，图像采集模块D用来采集图像信息，在这里用来控制两个侧面采集摄像头62与正面采集摄像头52采集行人的面部图像信息。
此外本发明还提供了一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统的识别方法，主要包括以下识别步骤：
步骤一感应检测、当有人进入到工作区域内部时红外线传感模块B将信息传递给中央控制模块A，中央控制模块A启动开始工作，中央控制模块A启动后控制电机驱动模块C与图像采集模块D工作；
步骤二调节摄像范围、根据行人与本发明的距离，电机驱动模块C控制侧面驱动电机84与正面驱动电机94开始工作，侧面驱动电机84工作控制转动链轮85转动，转动链轮85在转动作业中通过驱动链条83控制调节件81运动，调节件81在运动中控制两个侧边承载板3进行张合，使两个侧边承载板3在基于中部承载板2的基础上向外调节角度，扩大侧面采集摄像头62的摄像采集范围，通过侧面驱动电机84的作业控制侧面采集摄像头62从远及近动态捕捉行人的侧脸图像；
步骤三调节摄像位置、根据行人的身高正面驱动电机94开始工作，正面驱动电机94启动后中部驱动机构9开始控制正面滑动架51上的正面采集摄像头52进行高度调节，而中部驱动机构9在作业中同步控制两个侧面采集摄像头62进行交错运动，通过正面采集摄像头52与两个侧面采集摄像头62之间的相互配合对行人的正面与侧面进行全方位的图像采集作业。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，包括放置框架(1)，其特征在于：放置框架(1)的内部设置有中控机构，放置框架(1)的上端安装有中部承载板(2)，中部承载板(2)的左右两侧通过轴承对称设置有侧边承载板(3)，侧边承载板(3)与中部承载板(2)之间设置有调节弹簧(4)，中部承载板(2)的中部安装有正面采集机构(5)，侧边承载板(3)上安装有侧面采集机构(6)，中部承载板(2)的后端设置有固定框架(7)，固定框架(7)的后端设置有集中驱动机构(8)，固定框架(7)的内壁上设置有中部驱动机构(9)，集中驱动机构(8)的两侧对称连接在侧面采集机构(6)上，中部驱动机构(9)的前端连接在正面采集机构(5)上；
所述正面采集机构(5)包括开设在中部承载板(2)上的一号采集滑槽，一号采集滑槽内通过滑动配合方式设置有正面滑动架(51)，正面滑动架(51)的前端侧壁上安装有正面采集摄像头(52)，正面滑动架(51)呈T型结构，且正面滑动架(51)的后侧设置有上下贯穿的驱动孔
所述中部驱动机构(9)包括通过轴承对称安装在固定框架(7)内壁上下两侧的转动柱(91)，转动柱(91)的的外壁上从前往后依次设置有绕线轴(92)与转动带轮(93)，位于固定框架(7)上端的绕线轴(92)与正面驱动电机(94)的输出轴相连，正面驱动电机(94)通过电机座安装在固定框架(7)上，绕线轴(92)之间连接有钢丝线(95)，钢丝线(95)的中部设置有驱动块(96)，驱动块(96)的截面呈工字型结构，且驱动块(96)位于驱动孔的内部，转动带轮(93)之间通过联动带(97)相连，联动带(97)左右两侧的外壁上对称安装有移动套架(98)；
所述侧面采集机构(6)包括对称开设在侧边承载板(3)的前后两侧的二号采集滑槽，两个二号采集滑槽之间滑动连接有侧面采集架(61)，侧面采集架(61)的内壁上安装有侧面采集摄像头(62)，侧面采集架(61)的后端连接在连动支链(63)上；
所述集中驱动机构(8)包括对称设置在中部承载板(2)中部的上下两端的调节件(81)，调节件(81)的上端安装有驱动链轮(82)，两个驱动链轮(82)之间通过驱动链条(83)相连，固定框架(7)的中部通过电机座安装有侧面驱动电机(84)，侧面驱动电机(84)的输出轴上安装有转动链轮(85)。
2.根据权利要求1所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述固定框架(7)的左右两侧对称设置有移动槽，移动套架(98)滑动设置在移动槽内。
3.根据权利要求1所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述调节件(81)包括安装在中部承载板(2)上的调节管(811)，调节管(811)前端的左右两侧对称设置有过线槽，位于调节管(811)左右两侧的中部承载板(2)上安装有过线管(812)，调节管(811)内壁上，控制螺纹杆(813)的通过螺纹啮合方式连接有调节块(814)，调节块(814)的左右两端对称设置有调节绳(815)，调节绳(815)依次穿过过线槽与过线管(812)连接在侧边承载板(3)上。
4.根据权利要求3所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述驱动链轮(82)通过轴承连接在调节管(811)的上端。
5.根据权利要求1所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述连动支链(63)包括安装在中部承载板(2)上的滑块(631)，滑块(631)上安装有辅助滑动架(633)，辅助滑动架(633)上设置有圆弧限位块(634)，圆弧限位块(634)的中部为空槽结构，圆弧限位块(634)空槽的内壁之间设置有圆弧限位杆(635)，侧面采集架(61)的后端位于空槽内，且侧面采集架(61)上开设有限位孔，圆弧限位杆(635)滑动穿过限位孔，侧壁采集架与圆弧限位块(634)内壁之间的圆弧限位杆(635)上套设有弹簧，辅助滑动架(633)上设置有连接杆(636)，连接杆(636)穿插在移动套架(98)内。
6.根据权利要求1所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述侧面驱动电机(84)与正面驱动电机(94)均为伺服电机。
7.根据权利要求1所述的一种基于全方位动态捕捉的人脸识别系统，其特征在于：所述中控机构包括中央控制模块(A)，与中央控制模块(A)电连接的红外线传感模块(B)、与中央控制模块(A)电连接的电机驱动模块(C)、与中央控制模块(A)电连接的图像采集模块(D)。
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