CN111462384A - 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统 - Google Patents

一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111462384A
CN111462384A CN202010355490.2A CN202010355490A CN111462384A CN 111462384 A CN111462384 A CN 111462384A CN 202010355490 A CN202010355490 A CN 202010355490A CN 111462384 A CN111462384 A CN 111462384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raspberry
module
system based
raspberry group
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010355490.2A
Other languages
English (en)
Inventor
颜成钢
赵如彬
孙垚棋
张继勇
张勇东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN202010355490.2A priority Critical patent/CN111462384A/zh
Publication of CN111462384A publication Critical patent/CN111462384A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Collating Specific Patterns (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统。本发明系统包括树莓派、USB摄像头、LCD液晶显示屏、Arduino板以及超声波测矩模块、舵机、供电模块；所述的树莓派中部署有门禁程序，通过与树莓派连接的USB摄像头和超声波测距模块采集待检测人员的图像信息和距离信息，判断待检测人员是否为用户，所述的Arduino板与舵机连接，通过基于Arduino的嵌入式系统控制安装在门锁上的舵机实现开关门锁；树莓派连接Arduino板，发送开关指令；树莓派连接LCD液晶显示屏发送显示内容；所有模块均由供电模块供电。本发明相对于市面上的面部识别门禁，成本低廉，安装简便并且适用于几乎所有门锁。对学校宿舍等场所进行改造十分方便经济。

Description

一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统
技术领域
本发明属于人脸识别和智能门锁领域，涉及到基于树莓派和Dlib的人脸识别技术以及嵌入式系统设计和机械结构设计的技术。
背景技术
人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度；“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现了弱人工智能向强人工智能的转化。
智能门锁是在传统的机械锁基础上进行改造，在用户安全性，识别，管理性方面更加智能化简便化的锁具，是门禁系统中锁门的执行部分。使用非机械钥匙进行用户识别，比如指纹锁，虹膜识别门禁，TM卡，面部识别等。
本发明是一种低成本小规模的人脸识别门禁系统，可适用于学校宿舍，宾馆等人员数量小的场所。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统。
本发明系统运用树莓派，Dlib，超声波测距模块等工具实现低成本高稳定性的本地面部识别门禁系统，使其能在人员数量少的场所，如学校寝室，宾馆房间实现智能门禁。
一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，包括树莓派、USB摄像头、LCD液晶显示屏、Arduino板以及超声波测矩模块、舵机、供电模块；
所述的树莓派中部署有门禁程序，通过与树莓派连接的USB摄像头和超声波测距模块采集待检测人员的图像信息和距离信息，判断待检测人员是否为用户，所述的Arduino板与舵机连接，通过基于Arduino的嵌入式系统控制安装在门锁上的舵机实现开关门锁；树莓派连接Arduino板，发送开关指令；树莓派连接LCD液晶显示屏发送显示内容；所有模块均由供电模块供电。
所述的显示内容包括用户距离提示(过近，过远，合适)和识别结果(通过，未通过)，在闲置状态LCD液晶显示屏显示日期时间；
所述的树莓派中部署的门禁程序包括括：
(1).测距程序，负责读取超声波测距模块的信息，判断是否有用户靠近并且通过LED屏幕提示用户调整到采集面部图像的合适距离。
(2).dlib 64点特征点检测模型，负责在采集到的图像中找到面部信息。
(3).ResNet人脸识别模型，负责分析面部信息，生成128维特征向量。
(4).判定程序，根据ResNet人脸识别模型生成的128维特征向量判断是否通过。
进一步的，门禁控制系统还包括照明模块，所述的照明模块采用LED灯，使其能在光线黑暗的场所应用；
进一步的，门禁控制系统还包括校园卡刷卡模块，通过Arduino板的预留接口，接入校园卡刷卡模块，实现刷卡门禁的功能。
进一步的，所述的超声波测矩模块采用型号为HC-SR04；
本发明有益效果如下：
本发明相对于市面上的面部识别门禁，成本低廉，安装简便并且适用于几乎所有门锁。对学校宿舍等场所进行改造十分方便经济。
附图说明
图1为本发明的系统简图；
图2为本发明实施例中树莓派实物图；
图3为本发明实施例中USB摄像头以及照明模块实物图；
图4为本发明实施例中LCD显示屏实物图；
图5为本发明实施例中Arduino板与舵机的实物图；
图6为本发明实施例中校园卡刷卡模块实物图。
具体实施方式
以在学校宿舍的应用作为具体实例进行演示。
具体实例：
一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，包括树莓派、USB摄像头、LCD液晶显示屏、Arduino板以及超声波测矩模块、舵机、供电模块；
所述的树莓派中部署有门禁程序，通过与树莓派连接的USB摄像头和超声波测距模块采集待检测人员的图像信息和距离信息，判断待检测人员是否为用户，所述的Arduino板与舵机连接，通过基于Arduino的嵌入式系统控制安装在门锁上的舵机实现开关门锁；树莓派连接Arduino板，发送开关指令；树莓派连接LCD液晶显示屏发送显示内容；所有模块均由供电模块供电。
所述的显示内容包括用户距离提示(过近，过远，合适)和识别结果(通过，未通过)，在闲置状态LCD液晶显示屏显示日期时间；
所述的树莓派中部署的门禁程序包括括：
(1).测距程序，负责读取超声波测距模块的信息，判断是否有用户靠近并且通过LED屏幕提示用户调整到采集面部图像的合适距离。
(2).dlib 64点特征点检测模型，负责在采集到的图像中找到面部信息。
(3).ResNet人脸识别模型，负责分析面部信息，生成128维特征向量。
(4).判定程序，根据ResNet人脸识别模型生成的128维特征向量判断是否通过。
进一步的，门禁控制系统还包括照明模块，所述的照明模块采用LED灯，使其能在光线黑暗的场所应用；
进一步的，门禁控制系统还包括校园卡刷卡模块，通过Arduino板的预留接口，接入校园卡刷卡模块，实现刷卡门禁的功能。
进一步的，所述的超声波测矩模块采用型号为HC-SR04；
程序部署
(1)首先在树莓派安装raspbian系统，使用SD卡烧录后开机，再通过命令行安装PuTTY，使用GUI进行后续安装和调试。
(2)环境准备：安装python 3.7以及必要的库，sys，os，dlib，glob，numpy，cv2，time，RP i.GPIO。
(3)再将门禁程序部署至树莓派。
(4)录入用户面部信息，对每名用户取角度略微不同的五张面部图像。
图1为本发明的系统简图；
图2为本发明实施例中树莓派实物图；
图3为本发明实施例中USB摄像头以及照明模块实物图；
图4为本发明实施例中LCD显示屏实物图；
图5为本发明实施例中Arduino板与舵机的实物图；
图6为本发明实施例中校园卡刷卡模块实物图。
本发明门禁系统识别步骤如下：
首先通过超声波测距模块判断是否有人靠近并且站在摄像头前，在无人靠近时系统待机。当超声波测距模块检测到有人处于识别状态，则启动USB摄像头进行拍照。
然后利用dlib 64点特征点检测模型对采集到的图片进行特征点检测，找到面部准确位置进行放大。若没有检测到符合标准的面部信息，由LCD屏幕提示人员调整距离姿态。
将放大后的面部图像输入训练好的ResNet人脸识别模型，生成128维特征向量。
对比所采集面部图像的特征向量与库中面部数据特征向量的欧氏距离，如果低于设定阈值，判定为用户，开门。
当判定为用户时，对比所采集图像与库中面部图像的欧氏距离，如果均低于设定阈值，则用所采集图像替换库中与其余图像欧氏距离总和最大的图像，更新用户面部信息。使当用户面部信息发生细微变化时依然可以做到精准识别。
若识别失败，用户可以利用账号登陆树莓派，或刷校园卡的方式开门并对自己的面部数据进行更新。
识别通过后，由基于Arduino的嵌入式系统控制加装在门锁上的舵机开门。
本发明门禁系统的应用：
经过测试，本系统在学校宿舍场景下便利性稳定性安全性均符合标准，在一学期时间内采集超过10000次面部数据，对未注册人员没有发生一次误判，对注册人员基本可以做到一次通过，从识别到机械装置开门时间控制在两秒之内。

Claims (6)

1.一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，包括树莓派、USB摄像头、LCD液晶显示屏、Arduino板以及超声波测矩模块、舵机、供电模块；
所述的树莓派中部署有门禁程序，通过与树莓派连接的USB摄像头和超声波测距模块采集待检测人员的图像信息和距离信息，判断待检测人员是否为用户，所述的Arduino板与舵机连接，通过基于Arduino的嵌入式系统控制安装在门锁上的舵机实现开关门锁；树莓派连接Arduino板，发送开关指令；树莓派连接LCD液晶显示屏发送显示内容；所有模块均由供电模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，所述的显示内容包括用户距离提示和识别结果，在闲置状态LCD液晶显示屏显示日期时间。
3.根据权利要求2所述的一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，所述的树莓派中部署的门禁程序包括括：
(1).测距程序，负责读取超声波测距模块的信息，判断是否有用户靠近并且通过LED屏幕提示用户调整到采集面部图像的合适距离；
(2).dlib 64点特征点检测模型，负责在采集到的图像中找到面部信息；
(3).ResNet人脸识别模型，负责分析面部信息，生成128维特征向量；
(4).判定程序，根据ResNet人脸识别模型生成的128维特征向量判断是否通过。
4.根据权利要求3所述的一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，进一步的，门禁控制系统还包括照明模块，所述的照明模块采用LED灯，使其能在光线黑暗的场所应用。
5.根据权利要求4所述的一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，进一步的，门禁控制系统还包括校园卡刷卡模块，通过Arduino板的预留接口，接入校园卡刷卡模块，实现刷卡门禁的功能。
6.根据权利要求5所述的一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统，其特征在于，进一步的，所述的超声波测矩模块采用型号为HC-SR04。
CN202010355490.2A 2020-04-29 2020-04-29 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统 Pending CN111462384A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010355490.2A CN111462384A (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010355490.2A CN111462384A (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111462384A true CN111462384A (zh) 2020-07-28

Family

ID=71680374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010355490.2A Pending CN111462384A (zh) 2020-04-29 2020-04-29 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111462384A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114299652A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 杭州海康威视数字技术股份有限公司 门禁核验方法、系统、设备及存储介质
CN116030738A (zh) * 2023-02-07 2023-04-28 安徽长华智能科技有限公司 一种售餐点餐柜广告展示装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687956A (zh) * 2005-04-28 2005-10-26 上海电力学院 基于超声波测距的自主式人脸图像采集系统
CN206224632U (zh) * 2016-10-10 2017-06-06 无锡职业技术学院 一种可多方式开门的智能门禁系统
CN108765821A (zh) * 2018-06-29 2018-11-06 广州大学 一种楼宇统一管理的智能防盗系统
CN110398899A (zh) * 2019-06-24 2019-11-01 杭州电子科技大学 一种基于Kinect的智能家居控制系统
KR20190141881A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 김양현 스마트 보안 시스템
CN110852704A (zh) * 2019-10-22 2020-02-28 佛山科学技术学院 基于密集微小人脸识别的考勤方法、系统、设备及介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687956A (zh) * 2005-04-28 2005-10-26 上海电力学院 基于超声波测距的自主式人脸图像采集系统
CN206224632U (zh) * 2016-10-10 2017-06-06 无锡职业技术学院 一种可多方式开门的智能门禁系统
KR20190141881A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 김양현 스마트 보안 시스템
CN108765821A (zh) * 2018-06-29 2018-11-06 广州大学 一种楼宇统一管理的智能防盗系统
CN110398899A (zh) * 2019-06-24 2019-11-01 杭州电子科技大学 一种基于Kinect的智能家居控制系统
CN110852704A (zh) * 2019-10-22 2020-02-28 佛山科学技术学院 基于密集微小人脸识别的考勤方法、系统、设备及介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任环宇; 武坤玉; 李道全: "《基于树莓派的人脸识别智能车锁》", 《电脑知识与技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114299652A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 杭州海康威视数字技术股份有限公司 门禁核验方法、系统、设备及存储介质
CN116030738A (zh) * 2023-02-07 2023-04-28 安徽长华智能科技有限公司 一种售餐点餐柜广告展示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106204815B (zh) 一种基于人脸检测和识别的门禁系统
CN105208320B (zh) 掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统
WO2016019680A1 (zh) 指静脉识别智能楼宇可视对讲系统
US20080212849A1 (en) Method and Apparatus For Facial Image Acquisition and Recognition
CN111063067A (zh) 一种基于语音控制的智能门禁系统
WO2016127766A1 (zh) 一种采用面部识别、面部静脉认证与手指静脉认证相结合的认证装置及认证方法
CN105956520B (zh) 一种基于多模式生物识别信息的个人识别装置和方法
WO2014139416A1 (zh) 一种突发异常事件智能识别报警装置及报警系统
CN104851140A (zh) 基于人脸识别的考勤门禁系统
CN109243030A (zh) 一种夜间非接触式门禁系统的控制方法及系统
CN111462384A (zh) 一种基于树莓派和嵌入式系统的小型门禁系统
CN206431724U (zh) 一种基于人脸识别技术的门禁系统
CN106887059A (zh) 一种基于面部识别的智能电子门锁系统
CN207867580U (zh) 具有人脸识别功能的智能门
CN207129786U (zh) 一种基于人脸识别技术的电梯智能安全管控系统
CN108648312A (zh) 人脸识别智能迎宾方法及系统
CN105405196A (zh) 基于人脸识别的智能门禁系统
Bhatlawande et al. Smart home security monitoring system based on face recognition and android application
Ariansyah et al. Opening doors using internet of things (IoT) based face recognition
CN210466495U (zh) 一种多功能无障碍通行闸机
KR20110092848A (ko) 얼굴 인증 및 등록방법
Rashid et al. Intelligent intrusion prevention system for households based on system-on-chip computer
CN110751773A (zh) 一种利用生物识别技术实现智能门自动开关的方法
CN113158931A (zh) 一种基于ai智能人脸识别技术的低压集抄运维实现方法
JP2005242777A (ja) 顔照合装置および通行制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200728

RJ01 Rejection of invention patent application after publication