CN111476930A - 一种多模态生物识别智能门锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多模态生物识别智能门锁及其使用方法，包括锁体与安装于锁体内的处理识别单元、摄像单元、开锁控制模块；摄像单元安装于锁体且朝向门的外侧，摄像单元与处理识别单元连接；摄像单元用于拍摄若干人体生物特征图像，并将人体生物特征图像传输至处理识别单元；处理识别单元还设置有人体生物特征库，用于学习并存储人体生物特征的数据；处理识别单元接收到人体生物特征图像后进行图像识别，根据人体生物特征库验证至少两种人体生物特征，发出开锁指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁。本发明使用过程中无需用户接触，直接识别人体的多种生物特征解锁，减少因解除带来的细菌或病毒感染等问题，提高实用智能门锁的安全性。

Description

一种多模态生物识别智能门锁

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种多模态生物识别智能门锁。

背景技术

随着安防技术的快速发展，智能门锁逐步进入千家万户，在智能家居中占据重要地位，智能门锁是区别于传统机械锁的锁具，可以通过密码、指纹、芯片等指令开启，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化、简便化，在智能家居领域具有广泛的应用。

现有的智能门锁通过指纹、芯片、密码等方式解锁，虽然快速便捷，但需要用户近距离操控智能门锁解锁。而老年人由于记忆力较差、指纹浅等问题容易导致无法打开快速智能门锁，给用户带来较差的体验。另外，智能门锁一般是位于房子的最外围，容易受到外界的环境影响，无法保证指纹识别区域与密码输入面板的卫生，可能出现因接触带来的细菌或病毒感染等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多模态生物识别智能门锁及其使用方法，无需用户接触，直接识别人体的多种生物特征解锁，减少因解除带来的细菌或病毒感染等问题，提高智能门锁的安全性。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种多模态生物识别智能门锁，包括安装于门上的锁体与安装于锁体内的处理识别单元、摄像单元、开锁控制模块；所述摄像单元安装于锁体且朝向门的外侧，所述摄像单元与处理识别单元连接；所述摄像单元用于拍摄若干人体生物特征图像，并将人体生物特征图像传输至处理识别单元；所述处理识别单元还设置有人体生物特征库，用于学习并存储所述人体生物特征的数据；所述处理识别单元接收到所述人体生物特征图像后进行图像识别，根据所述人体生物特征库验证至少两种人体生物特征，发出开锁指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁。

进一步地，所述处理识别单元至少验证2种人体生物特征，所述人体生物特征包括人脸、虹膜、掌纹与掌静脉。

进一步地，所述摄像单元包括近红外摄像头、高清摄像头、虹膜摄像头，所述近红外摄像头用于拍摄人体的掌纹和/或掌静脉图像，所述高清摄像头用于拍摄人脸图像，所述虹膜摄像头用于拍摄虹膜图像。

进一步地，所述处理识别单元所验证人体生物特征包括人脸、虹膜认证、掌纹、掌静脉认证及其组合。

进一步地，所述处理识别单元为DSP处理识别单元；所述锁体还包括电源模块、语音提示模块，所述电源模块与所述处理识别单元、摄像单元、开锁控制单元连接；所述语音提示模块与处理识别单元、开锁控制单元连接，提供语音提示。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，应用于如上所述的一种多模态生物识别智能门锁，包括以下步骤：

步骤S1、摄像单元拍摄若干人体生物特征图像，并转发至处理识别单元；

步骤S2、所述处理识别单元接收所述人体生物特征图像，进行图像识别，根据所述人体生物特征库判断所述人体生物特征是否为匹配的人体生物特征；若所述人体生物特征为匹配的人体生物特征，则处理识别单元控制发出控制指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁；若所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征，则所述处理识别单元不发出控制指令并记录错误次数；

步骤S3、判断所述错误次数是否大于预设数值，若大于所述预设数值，则所述摄像单元停止拍摄人体生物特征。

进一步地，所述步骤S2还包括：

步骤S21、处理识别单元判断所述人体生物特征是否为首次识别的人体生物特征；若否，则进行图像识别；若是，则接收智能门锁已绑定的移动终端允许学习信号，处理识别单元的人体生物特征库开始学习、存储所述人体生物特征的数据。

进一步地，所述人体生物特征库学习为在所述智能门锁绑定的移动终端发出允许学习信号的前提下，在预设时间内拍摄人体生物特征图像并识别，将所述人体生物特征保存于人体生物特征库中。

进一步地，所述步骤S2中根据所述人体生物特征库判断所述人体生物特征是否为匹配的人体生物特征为判断所述人体生物特征图像中至少两种人体生物特征与所述人体生物特征库已保存的人体生物特征的相似度是否不低于预设值；若不低于预设值，则所述人体生物特征为匹配的人体生物特征；若低于预设值，则所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征。

进一步地，步骤S3还包括：

步骤S31、所述处理识别单元发送提示消息至所述智能门锁已绑定的移动终端；

步骤S32、直至接收到移动终端发送的解锁信号，处理识别单元控制所述摄像单元开始拍摄人体生物特征。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种多模态生物识别智能门锁及其使用方法，人体生物特征库可学习并存储人体生物特征，智能门锁通过摄像单元拍摄用户的多种人体生物特征图像，处理识别单元根据人体生物特征库识别并验证至少两种人体生物特征，控制智能门锁打开，解决常规单一生物特征识别带来的安全性问题。提供非接触的开锁方式，为用户提供便利，减少因接触带来的细菌与病毒感染等问题，提高实用智能门锁的安全性及用户体验。

附图说明

图1为本发明所提供实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1、2所示，本发明提供了一种多模态生物识别智能门锁，包括安装于门上的锁体与安装于锁体内的处理识别单元、摄像单元、开锁控制单元，所述摄像单元安装于锁体且朝向门的外侧，所述摄像单元与处理识别单元连接；所述摄像单元用于拍摄若干人体生物特征图像，并将人体生物特征图像传输至处理识别单元；所述处理识别单元还设置有人体生物特征库，用于学习并存储所述人体生物特征的数据；所述处理识别单元接收到所述人体生物特征图像后进行图像识别，根据所述人体生物特征库验证至少两种人体生物特征，发出开锁指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁。

本发明所提供的人体生物特征库可学习并存储人体生物特征，智能门锁通过摄像单元拍摄用户的多种人体生物特征图像，处理识别单元根据人体生物特征库识别并验证至少两种人体生物特征图像，智能控制锁体执行打开智能门锁的指令，解决常规单一生物特征识别带来的安全性问题。提供非接触的开锁方式，为用户提供便利，减少因接触带来的细菌与病毒感染等问题，提高用户的使用体验。

具体的，摄像单元设置有多个摄像头，包括近红外摄像头、高清摄像头、虹膜摄像头，所述近红外摄像头用于拍摄人体的掌纹和/或掌静脉图像，所述高清摄像头用于拍摄人脸图像，所述虹膜摄像头用于拍摄虹膜图像。摄像头拍摄到人体生物特征后，将人体生物特征图片发送至处理识别单元。不同摄像头的位置设置与其功能相关。由于人脸与虹膜的位置位于人体的头部，而掌纹与掌静脉位于手掌。头部位于人体的顶部，而手掌是可以随手臂活动的，因此，高清摄像头与虹膜摄像头设置于锁体外壳较高的位置，方便用户在使用过程中轻易地对准摄像头。具体的，将高清摄像头与虹膜摄像头对用户人脸、虹膜的识别距离设置为10～50cm，而近红外摄像头设置于所述高清摄像头与虹膜摄像头的下面，与用户手掌与掌静脉的识别距离为5～30cm。

在摄像单元拍摄到人体生物特征图像后，传输至处理识别单元。处理识别单元进行图像识别，对所采集到的人体生物特征图像进行特征数据处理，包括检测人脸或人眼的位置、区分左右眼、关键点检测、掌纹、掌静脉的人体生物特征识别。将其与人体生物特征库的数据进行对比，存储于人体生物特征库的人体生物特征是唯一的，且只有至少两种人体生物特征匹配才可发出开锁指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁。

进一步的，所述处理识别单元为DSP处理识别单元。通过模数转换器将摄像单元所拍摄的人体生物特征转换为数字信号，由DSP处理识别单元进行处理，速度快、且造价低。所述锁体还包括了电源模块与语音提示模块，所述电源模块与摄像单元、处理识别单元、开锁控制模块连接，为摄像单元、处理识别单元、开锁控制模块提供适配的电压。语音提示模块与处理识别单元、开锁控制单元连接，在智能门锁学习新的人体生物特征或者开锁过程中，为用户提供语音提示。

基于相同的发明思想，如图2所示，本申请还提供了上述多模态生物识别智能门锁的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1、摄像单元拍摄若干人体生物特征图像，并转发至处理识别单元。用户保持在所述摄像单元的拍摄区域内，摄像单元拍摄完成后语音提示用户：“拍摄完成”，将人体生物特征图像转发至处理识别单元。

步骤S2、所述处理识别单元接收所述人体生物特征图像，进行图像识别，根据所述人体生物特征库判断所述人体生物特征是否为匹配的人体生物特征；若所述人体生物特征为匹配的人体生物特征，则处理识别单元控制发出控制指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁；若所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征，则所述处理识别单元不发出控制指令并记录错误次数。处理识别单元将解析后的人体生物特征与人体生物特征库的数据进行比对，判断所述人体生物特征图像中至少两种人体生物特征与所述人体生物特征库已保存的人体生物特征的相似度是否不低于预设值；若不低于预设值，则所述人体生物特征为匹配的人体生物特征；若低于预设值，则所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征。在本实施例中，预设值为80％。若不少于两种的人体生物特征与已保存的人体生物特征相似度低于80％，则所述处理识别单元不发出控制指令并记录错误次数。

处理识别单元接收到所述人体生物特征图像后，进行图像识别，还包括以下步骤：

步骤S21、处理识别单元判断所述人体生物特征是否为首次识别的人体生物特征；若否，则进行图像识别；若是，则接收智能门锁已绑定的移动终端允许学习信号，处理识别单元的人体生物特征库开始学习、存储所述人体生物特征的数据。处理识别单元一直处于工作状态中，当接收到人体生物特征后则进行识别，将接收到的人体生物特征图像与人体生物特征库内数据相比较。若人体生物特征为首次识别，则为该用户未曾将人体生物特征保存人体生物特征库，由处理识别单元进行学习。学习具体为在所述智能门锁绑定的移动终端发出允许学习信号的前提下，在预设时间内拍摄人体生物特征图像并识别，将所述人体生物特征保存于人体生物特征库中。一般会拍摄人脸、虹膜、掌纹及掌静脉四种人体生物特征，以便在使用过程中通过多种识别组合配合，提高智能门锁的安全性。在本实施例中，预设时间为3秒，在3秒内，若是用户没有位于摄像单元的拍摄的区域内，则结束学习。更重要的是，在每次学习之前都需要智能门锁绑定的移动终端发出允许学习的信号，表示智能门锁的主人知晓且同意新的人体生物特征学习。智能门锁的主人可充分了解智能门锁的人体生物特征库的情况，避免他人进行学习产生安全隐患。在学习的过程中，语音提示模块会播报语音信息，方便用户确认人体生物特征保存成功。

步骤S3、判断所述错误次数是否大于预设数值，若大于所述预设数值，则所述摄像单元停止拍摄人体生物特征。在本实施例中，预设次数为3。若用户一直位于拍摄区域内，可能是操作不当或者非法人员在尝试打开智能门锁等情况，需要智能门锁的用户及时进行查看。因此处理识别单元及时锁定，摄像单元停止拍摄人体生物特征，智能门锁暂时无法通过人体生物特征识别开门，只能通过其他方式，如指纹、密码等方式解锁，提高智能门锁的安全性。同时高清摄像头打开，智能门锁的画面进行拍摄、录像，方便用户及时通过移动终端了解情况。

另外，步骤S3还包括：

步骤S31、所述处理识别单元发送提示消息至所述智能门锁已绑定的移动终端；处理识别单元发送提示消息已绑定的移动终端，告知用户智能门锁的情况，方便用户及时了解并进行相关操作。

步骤S32、直至接收到移动终端发送的解锁信号，处理识别单元控制所述摄像单元开始拍摄人体生物特征图像。用户通过移动终端了解智能门锁的相关信息后，确认无异常，则可以通过移动终端发送解锁信号至智能门锁，恢复设想单元与处理识别单元的工作，通过人体生物特征识别打开智能门锁。

本申请所提供的多模态生物识别智能门锁及其使用方法，通过识别多种人体生物特征组合，实现无接触、方便快捷地打开智能门锁。另外设置多种人物生物特征，可以解决常规单一生物特征识别带来的安全性问题。提供非接触的开锁方式，为用户提供便利，减少因接触带来的细菌与病毒感染等问题，提高用户的使用体验。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种多模态生物识别智能门锁，其特征在于，包括安装于门上的锁体与安装于锁体内的处理识别单元、摄像单元、开锁控制模块；所述摄像单元安装于锁体且朝向门的外侧，所述摄像单元与处理识别单元连接；所述摄像单元用于拍摄若干人体生物特征图像，并将人体生物特征图像传输至处理识别单元；所述处理识别单元还设置有人体生物特征库，用于学习并存储所述人体生物特征的数据；所述处理识别单元接收到所述人体生物特征图像后进行图像识别，根据所述人体生物特征库验证至少两种人体生物特征，发出开锁指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁。

2.如权利要求1所述的一种多模态生物识别智能门锁，其特征在于，所述处理识别单元至少验证2种人体生物特征，所述人体生物特征包括人脸、虹膜、掌纹与掌静脉。

3.如权利要求2所述的一种多模态生物识别智能门锁，其特征在于，所述摄像单元包括近红外摄像头、高清摄像头、虹膜摄像头，所述近红外摄像头用于拍摄人体的掌纹和/或掌静脉图像，所述高清摄像头用于拍摄人脸图像，所述虹膜摄像头用于拍摄虹膜图像。

4.如权利要求3所述的一种多模态生物识别智能门锁，其特征在于，所述处理识别单元所验证人体生物特征包括人脸、虹膜认证、掌纹、掌静脉认证及其组合。

5.如权利要求3所述的一种多模态生物识别智能门锁，其特征在于，所述处理识别单元为DSP处理识别单元；所述锁体还包括电源模块、语音提示模块，所述电源模块与所述处理识别单元、摄像单元、开锁控制单元连接；所述语音提示模块与处理识别单元、开锁控制单元连接，提供语音提示。

6.一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5任一所述的一种多模态生物识别智能门锁，包括以下步骤：

步骤S1、摄像单元拍摄若干人体生物特征图像，并转发至处理识别单元；

步骤S2、所述处理识别单元接收所述人体生物特征图像，进行图像识别，根据所述人体生物特征库判断所述人体生物特征是否为匹配的人体生物特征；若所述人体生物特征为匹配的人体生物特征，则处理识别单元控制发出控制指令至开锁控制模块，由开锁控制模块打开智能门锁；若所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征，则所述处理识别单元不发出控制指令并记录错误次数；

步骤S3、判断所述错误次数是否大于预设数值，若大于所述预设数值，则所述摄像单元停止拍摄人体生物特征。

7.如权利要求6所述的一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

步骤S21、处理识别单元判断所述人体生物特征是否为首次识别的人体生物特征；若否，则进行图像识别；若是，则接收智能门锁已绑定的移动终端允许学习信号，处理识别单元的人体生物特征库开始学习、存储所述人体生物特征的数据。

8.如权利要求7所述的一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，其特征在于，所述人体生物特征库学习为在所述智能门锁绑定的移动终端发出允许学习信号的前提下，在预设时间内拍摄人体生物特征图像并识别，将所述人体生物特征保存于人体生物特征库中。

9.如权利要求8所述的一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，其特征在于，所述步骤S2中根据所述人体生物特征库判断所述人体生物特征是否为匹配的人体生物特征为判断所述人体生物特征图像中至少两种人体生物特征与所述人体生物特征库已保存的人体生物特征的相似度是否不低于预设值；若不低于预设值，则所述人体生物特征为匹配的人体生物特征；若低于预设值，则所述人体生物特征为不匹配的人体生物特征。

10.如权利要求9所述的一种多模态生物识别智能门锁的使用方法，其特征在于，步骤S3还包括：

步骤S31、所述处理识别单元发送提示消息至所述智能门锁已绑定的移动终端；

步骤S32、直至接收到移动终端发送的解锁信号，处理识别单元控制所述摄像单元开始拍摄人体生物特征。

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