CN111833504A - 门禁系统及其控制方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种门禁系统及其控制方法、电子设备。门禁系统控制方法包括区域范围获取、发现用户、开闸控制、通行检测以及关闸控制几个步骤。门禁系统包括一种电子设备，电子设备包括处理器，通过读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行所述门禁系统控制方法中的至少一步骤。本发明可以有效缩短闸机通道的长度，节省了空间，利用摄像头判断用户在通道内的位置，降低了硬件成本和运营成本。

Description

门禁系统及其控制方法、电子设备

技术领域

本发明涉及门禁安防的技术领域，具体涉及一种门禁系统及其控制方法及电子设备。

背景技术

门禁是指门的禁止权限，广义的门是指各种可通行的各种通道，门禁系统也称通道出入管理控制系统，是一种管理人员或车辆等进出特定通道的智能化管理系统。闸机是一种常见的门禁设备，其为一种通道阻挡装置，用于管理人流并规范行人出入，主要应用于地铁闸机系统、收费检票闸机系统等，其最基本的核心功能是实现一次可通过且仅可通过一人，可用于各种收费、门禁场合的入口通道处。

现有技术多为红外式门禁系统，需要设置一个较长的通道，在通道内设置闸机，闸机具有可开合的阻拦件通道内设有多个红外传感器组，用以实现用户在通道中的位置监控，判断每一用户在闸机通道中的实时位置，再结合用户身份验证技术，实现每次过且仅过一人的效果。红外式闸机的不足之处在于，每一闸机的通道较长、占用空间较大，闸机内设大量红外传感器组，硬件成本较高，价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术的门禁系统存在的闸机占用空间较大、硬件成本较高、价格昂贵的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种门禁系统控制方法，包括如下步骤：区域范围获取步骤，获取一门禁区中每一个区域的范围，所述门禁区被分为依次相连的第一区域、第二区域及第三区域，第二区域内设有闸机；发现用户步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第一区域是否存在用户；若是，执行下一步骤；开闸控制步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域及所述第三区域是否存在用户；若是，发出报警信号，若否，发出一开闸指令至所述闸机；通行检测步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测是否有用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域；若是，执行下一步骤；以及关闸控制步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，发出一关闸指令至所述闸机，返回所述身份验证步骤。

进一步地，在所述发现用户步骤之后，还包括身份验证步骤，实时采集一身份验证信息，判断该身份验证信息是否合法；若否，发出报警信号；若是，执行所述开闸控制步骤。

进一步地，在所述区域范围获取步骤之后，还包括背景影像获取步骤，利用摄像头获取并存储所述门禁区在无用户状态下的背景影像，并定期更新所述背景影像。

进一步地，所述通行检测步骤，具体包括如下步骤： 第二区域检测步骤，在发出开闸指令后的一预设时间段内，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域是否存在用户；若是，执行下一步骤；以及第三区域检测步骤，在检测到所述第二区域内存在用户后的一预设时间段内，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第三区域是否存在用户；若是，判定有用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域。

进一步地，所述通行检测步骤，具体包括如下步骤： 用户位置获取步骤，利用摄像头实时获取一用户在所述门禁区内的位置；特定点记录步骤，实时记录所述用户身上一特定点的位置；轨迹获取步骤，获取该用户在一预设时间段内的行进轨迹，所述行进轨迹为在该预设时间段内该用户的所述特定点的位置的集合；以及轨迹判断步骤，将该用户的所述行进轨迹与所述门禁区中每一个区域的范围对比，判断所述行进轨迹是否穿过所述第二区域且延伸至所述第三区域；若是，判定该用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域。

进一步地，所述门禁区还包括第四区域，连接至所述第一区域；在所述区域范围获取步骤中，获取所述第四区域的范围；在所述开闸控制步骤之前，还包括尾随判断步骤，获取用户在所述门禁区内的位置，检测第四区域是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，执行所述开闸控制步骤。

进一步地，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置的步骤，具体包括如下步骤：实时影像采集步骤，利用摄像头实时采集所述门禁区的至少一帧实时影像；影像对比步骤，判断所述实时影像与所述门禁区在无用户状态下的背景影像是否相同，若是，判定所述门禁区内无用户，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述门禁区内存在用户；以及用户位置判断步骤，判断所述用户在所述门禁区的位置，且判断所述门禁区的每一个区域是否存在用户。

进一步地，所述影像对比步骤，具体包括如下步骤：背景影像参数获取步骤，获取所述背景影像中每一像素点的位置参数及色彩参数；实时影像参数获取步骤，获取所述实时影像中每一像素点的位置参数及色彩参数；差异像素点记录步骤，分别对比所述实时影像与所述背景影像的每一个像素点；当分别位于所述实时影像、所述背景影像的两个像素点的位置参数相同但色彩参数不同时，将其中位于所述实时影像的像素点记录为差异像素点；以及差异像素点数量判断步骤，判断所述差异像素点的数量是否小于一预设阈值，若是，判定所述实时影像与所述背景影像相同，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述实时影像与所述背景影像不同。

进一步地，所述用户位置判断步骤，具体包括如下步骤：获取所述门禁区中所述每一个区域的影像在所述背景影像中的位置参数范围；获取一用户的用户影像在所述实时影像中的位置参数范围，所述用户影像为所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点的集合；判断该用户的所述用户影像的位置参数范围是否与一个区域的位置参数范围部分重合，若是，判定该用户位于该区域内。

进一步地，所述用户位置判断步骤，具体包括如下步骤：根据所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点在实时影像中的位置参数，实时计算一用户在水平面坐标系下的坐标集，其为多个所述差异像素点在水平面坐标系下的坐标的集合；获取所述门禁区中每一个区域在水平面坐标系下的坐标集；以及判断该用户在水平面坐标系下的坐标集是否与一个区域在水平面坐标系下的坐标集存在交集，若是，判定该用户位于该区域内。

进一步地，在所述身份验证步骤之前，还包括闸机启动步骤，启动闸机，判断所述闸机是否为开闸状态；若是，执行所述关闸控制步骤。

进一步地，在所述区域范围获取步骤之前，还包括：门禁区设置步骤，设置至少一门禁区；闸机设置步骤，在每一门禁区的第二区域内设置一闸机，所述闸机包括可开合的阻拦件；以及摄像头设置步骤，在所述门禁区上方设置至少一摄像头，连接至一电子设备，所述摄像头的视野覆盖所述门禁区的全部范围。

进一步地，所述用户包括但不限于人或动物或物品；和/或，所述验证信息为用户身份识别码，包括但不限于二维码。

本发明还提供一种存储介质，存储有可执行程序代码，至少一处理器读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行所述门禁系统控制方法的至少一步骤。

本发明还提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储可执行程序代码；以及处理器，连接至所述存储器，通过读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行所述门禁系统控制方法中的至少一步骤。

本发明还提供一种门禁系统，包括所述电子设备，所述门禁系统还包括至少一门禁区、身份检测装置、至少一闸机、至少一摄像头；每一门禁区被分成依次相邻的第一区域、第二区域以及第三区域；所述身份检测装置连接至所述电子设备，且与所述第一区域或所述第二区域相对设置；每一闸机设置于每一门禁区的第二区域内，且分别连接至所述电子设备；所述摄像头设置于所述门禁区上方，且连接至所述电子设备；所述摄像头的视野覆盖所述至少一门禁区的全部范围。

进一步地，所述闸机包括：可开合的阻拦件，其两侧分别与所述第一区域、所述第三区域相对设置；动力装置，连接至所述阻拦件；当所述闸机收到一关闸指令时，所述动力装置控制所述阻拦件打开；当所述闸机收到一开闸指令时，所述动力装置控制所述阻拦件闭合；或者，锁定装置，连接至所述阻拦件；当所述闸机收到一关闸指令时，所述锁定装置锁定所述阻拦件；当所述闸机收到一开闸指令时，所述锁定装置解锁所述阻拦件。

进一步地，所述阻拦件包括但不限于三辊闸、摆闸、翼闸、旋转闸及平移闸。

本发明的有益效果在于，提供一种门禁系统及其控制方法、及电子设备，采用在通道上方设置摄像头的方案，利用计算机影像识别技术实时判断每一个用户在通道中的实时位置，控制阻拦件的关闭或打开，以实现每次可通行且仅可通行一人的效果，同时还能解决获取用户身份、防止用户逆行、防夹人、防尾随等技术问题。本发明中，硬件设备只需提供闸机和摄像头，无需使用大量红外传感器组，可以有效缩短门禁通道长度，节省空间，运营和维护成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例所述的无人便利店俯视图；

图2为本发明实施例所述门禁系统的俯视图；

图3为本发明实施例所述门禁系统的结构示意图；

图4为本发明实施例所述门禁系统的结构框图；

图5为本发明实施例1中一种门禁系统控制方法的流程图；

图6为本发明实施例1中另一种门禁系统控制方法的流程图；

图7为本发明实施例1中所述背景影像获取步骤的流程图；

图8为本发明实施例1中所述通行检测步骤的流程图；

图9为本发明实施例1中判断一个区域是否存在用户的步骤的流程图；

图10为本发明实施例1中所述影像对比步骤的流程图；

图11为本发明实施例1中一种所述用户位置判断步骤的流程图；

图12为本发明实施例1中另一种所述用户位置判断步骤的流程图；

图13为本发明实施例2中所述通行检测步骤的流程图。

图中各个部件标号如下：

1、封闭空间，11、用户入口，12、用户出口，2、货架，

3、门禁系统，31、门禁区，32、闸机，33、摄像头，

34、电子设备，35、身份检测装置，36、安装支架，37、通道，

311、第一区域，312、第二区域，313、第三区域，314、第四区域，

321、阻拦件，341、存储器，342、处理器。

具体实施方式

以下参考说明书附图完整介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的部件以相似数字标号表示。本发明所提到的方向用语，例如，上、下、前、后、左、右、内、外等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。

当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装” 或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接 “安装至”或“连接至”另一个部件。

实施例1

如图1、图2、图3所示，本实施例提供一种门禁系统，可以用于无人便利店，无人便利店为一封闭空间1，其内部摆放有多个货架2。在无人便利店的用户入口11处设置一门禁系统3，用于识别用户身份，允许合法用户进入封闭空间1，防止非法用户进入封闭空间1。在无人便利店的用户出口12处设置一门禁系统3，无需识别用户身份，允许用户走出封闭空间1，同时防止非法用户由用户出口进入封闭空间1。当然，在其他实施例中封闭空间1也可为地铁站、小区等相对封闭的空间，门禁系统3可以用于这些场合的出入口处。本实施例中，便利店入口处的门禁系统3需要实现获取用户身份信息、防止用户逆行、防夹人和防尾随的技术效果，出口处的门禁系统3只需要实现防止用户逆行、防夹人效果即可。

如图2所示，本实施例提供一种门禁系统3，包括至少一通道37，每一通道两端分别设有入口及出口。在某些实施例中，每一通道37两侧可以设有隔离件或隔离线，在入口或出口处也设置隔离线。

如图1-图4所示，门禁系统3包括至少一门禁区31、至少一闸机32以及至少一摄像头33以及电子设备34。

每一门禁区31设于通道37内，门禁区的形状、尺寸与通道37底面的形状、尺寸相同。门禁区31通道的宽度优选0.6-1.5米，所述隔离件优选栏杆或挡板，所述隔离线为设于地面的标识线，如图2所示，本实施例中优选为具有一定宽度的隔离线，其宽度优选2-10厘米。

每一门禁区31设于一通道内的部分被分成依次相邻的第一区域311、第二区域312及第三区域313。第一区域311为入口区，第二区域312为闸机区，第三区域313为出口区。本实施例中，每一通道37的边界线为虚拟的、人眼不可见的，由工作人员将边界线的位置录入至电子设备34；在其他实施例中每一通道的边界线也可以为人眼可见的隔离件或隔离线，电子设备通过摄像头33识别门禁区的边界范围。

进一步地，门禁区31还可以从通道37的入口处延伸至通道37外部。门禁区31还可以包括第四区域314，位于所述通道37的外部，与通道入口相对设置，且连接至第一区域311，第四区域314为防尾随区，优选矩形或扇形或半圆形，其一侧边的中部连接至通道入口。一般情况下，当有用户进入至通道的入口区（第一区域311）时，通道外的第四区域314就不应有人；若第四区域314有人，闸机32就不应被打开，以实现门禁系统3防尾随的效果。

每一闸机32设置于每一门禁区31的第二区域312内，且分别连接至一电子设备34，电子设备34用于向闸机32发布开闸指令和关闸指令。闸机32包括可开合的阻拦件321，其两侧分别与第一区域311、第三区域313相对设置。当闸机32收到一开闸指令时，控制阻拦件主动或被动打开；当闸机32收到一关闸指令时，控制阻拦件321主动或被动关闭。阻拦件321包括但不限于三辊闸、摆闸、翼闸、旋转闸及平移闸。

本实施例中，闸机32还包括动力装置（未图示），连接至所述阻拦件。所述动力装置优选为电机，用于驱动所述阻拦件执行打开和关闭的动作。当闸机32收到一开闸指令时，动力装置控制阻拦件打开；当闸机32收到一关闸指令时，动力装置控制阻拦件关闭。在其他实施例中，闸机32还包括锁定装置（未图示），当闸机32收到一开闸指令时，所述锁定装置解锁阻拦件；当闸机32收到一关闸指令时，所述锁定装置锁定阻拦件。闸机32可以为现有闸机中的任一种，所述动力装置、所述锁定装置皆为现有闸机中的常见结构。

如图2、图3所示，门禁系统3还包括安装支架36，被安装至天花板下表面或地板上表面或地面，摄像头33被固定至安装支架36。至少一摄像头33设置于所述门禁区31上方，且连接至所述电子设备34；摄像头33的视野覆盖所述至少一门禁区31的全部范围，摄像头33设于门禁区31内任一区域正上方，优选地，摄像头33固定于一门禁区31内中部的正上方，摄像头33的镜头朝向门禁区31。摄像头33为二维摄像头或三维摄像头，可获取多帧二维影像或三维影像，用于采集门禁区的实时影像并传送至电子设备34。

如图4所示，电子设备34优选计算机或服务器，对摄像头33采集的影像进行影像处理，实时监控门禁区31内是否存在用户，判断采集用户在门禁区31的实时位置，进而控制闸机32的开启和关闭。相对于传统的门禁系统，不需要安装大量红外传感器来判断用户位置，可以有效减少门禁系统3的长度，节省了空间，降低了门禁系统3的硬件成本。

门禁系统3还包括身份检测装置35，用以获取用户的身份信息，连接至电子设备34，且与第一区域311或第二区域312相对设置。其中，身份检测装置35为一种身份标识识别设备，包括但不限于二维码阅读器或RFID信号读取装置或NFC信号读取装置，可选择地设于闸机32上。用户在某一手机APP完成注册后，APP会自动生成一个二维码，此即为该用户的身份标识，或者，用户可以使用内置RFID芯片的身份卡作为身份标识。当用户站在第一区域311时，可以将手机界面或身份卡靠近身份检测装置35完成扫码或读卡，身份检测装置35可以根据身份识别码获取用户的身份信息，并传送给电子设备34。

本实施例中，每个用户将与无人便利店配套使用的专用应用软件（APP）下载到移动通信终端（手机、平板电脑等）中，在应用软件（APP）中注册账号，关联至支付软件；或者，每个用户将支付软件（如微信/支付宝）下载到移动通信终端中，在支付软件中嵌入与无人便利店配套使用的小程序，在支付软件中注册账号，专用应用软件（APP）或支付软件内设有用户注册信息及电子支付信息，包括用户身份信息、银行账号信息、支付密码等。注册完成后，用户身份信息会存储于门禁系统3的用户数据库中。

移动通信终端中的应用软件（APP）可以生成一二维码，该二维码内存储有用户的身份信息等，当某一用户需要从外部进入封闭空间1时，将应用软件生成的二维码正对身份检测装置35的扫描端，扫码后身份检测装置35对此二维码进行解码处理，如果二维码是可识别的，且识别出的身份信息与预先存储在用户数据库的身份信息相匹配，确定该用户身份合法，门禁系统3打开闸机32允许该用户进入门禁区31，该用户进入通道37并穿过门禁区31，门禁系统3检测到有人走过闸机32所在的第二区域312进入至第三区域313，随后自动关闭闸机32。

电子设备34包括存储器341以及处理器342，存储器341内设有一种存储介质，用于存储可执行程序代码，处理器342连接至存储器341，通过读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行一种门禁系统控制方法中的若干步骤。

如图5所示，基于前文所述的门禁系统3，本实施例还提供一种门禁系统控制方法，包括如下步骤S1-S11。

S1、门禁区设置步骤，设置至少一通道37，每一通道37两侧设有隔离件或隔离线，每一通道37两端分别设有入口及出口；在每一通道37内设置一门禁区，门禁区31被分为依次相连的第一区域311、第二区域312及第三区域313，第一区域311、第二区域312及第三区域313设于通道37内。可选择地，门禁区31还可以包括设于通道37外的第四区域314，连接至第一区域311，第四区域一侧边的中部与通道37入口相对设置，第四区域314优选矩形或扇形或半圆形。本实施例中，便利店入口处的门禁系统可以设置第四区域314，以实现防尾随的技术效果，而便利店出口处的门禁系统无需设置第四区域314，没有防尾随的需求。

S2、闸机设置步骤，在每一门禁区31的第二区域312内设置一闸机32，所述闸机32包括可开合的阻拦件，将通道37分隔成两部分。所述阻拦件包括但不限于三辊闸、摆闸、翼闸、旋转闸及平移闸。

S3、摄像头设置步骤，在每一通道37的正上方设置至少一摄像头33，连接至一电子设备34，摄像头33视野覆盖门禁区31的全部范围。摄像头33为二维摄像头或三维摄像头，可获取多帧二维影像或三维影像。

S4、区域范围获取步骤，获取一门禁区31中每一个区域的范围，本实施例中，通道37两侧设有隔离件或隔离线，通道37内各个区域之间设有隔离线，通道37两端的入口处及出口处设有隔离线，隔离件或隔离线形成各个区域的界限，电子设备34可以通过摄像头33拍照来获取各个区域的界限，进而获取各个区域的范围。在其他实施例中，也可以通过录入数据的方式将各个区域的位置和尺寸录入至电子设备34。门禁区31内建立一二维坐标系或三维坐标系，根据门禁区31内每一区域的预设尺寸及形状，计算每一区域在所述坐标系下的坐标范围。

S5、闸机启动步骤，电子设备34发出启动闸机的指令启动闸机32，再发出一关闸控制指令给闸机32，执行关闸控制步骤S11，确保无人进入通道37时，闸机32保持关闭状态。

S6、发现用户步骤，电子设备34利用摄像头33实时获取用户在门禁区31内的位置，检测第一区域311是否存在用户；若是，执行下一步骤。当有用户从通道入口处进入门禁区31后，电子设备34根据实际情况选择执行步骤S7-S9或者直接执行S9。在本实施所述的便利店中，进店之前需要验证用户身份，获取用户的身份信息，防止有人尾随；如图5所示，若将门禁系统安装在便利店入口处，在步骤S6之后需要执行步骤S7-S9。如图6所示，在出店时，无需再次验证用户身份，也不用顾虑是否有人尾随，若将门禁系统3安装在便利店出口处，在步骤S6之后可以直接执行步骤S9。

S7、身份验证步骤，电子设备34实时采集一身份验证信息，判断该身份验证信息是否合法；若否，发出报警信号；若是，执行下一步骤；所述验证信息为用户身份识别码，包括但不限于RFID信号、NFC信号及二维码。在一预设时间段内，若无法采集到任何验证信息，或者身份验证信息非法，电子设备34发出报警信号给一报警器。如果有用户站在入口处的第一区域311，但长期不扫码，就会挡住通道37，阻碍其他人正常通行；如果通道37内的用户没有使用APP软件注册过，电子设备34无法获取有效二维码，就会判断此用户是非法用户；一旦发生以上这两种情况，电子设备34就会发出报警信号进行提示，闸机32保持闭合状态。若用户使用APP软件注册过，电子设备34可以获取有效二维码，会判断此用户是合法用户，执行下述步骤S8-S9或直接执行步骤S9。在某些其他实施例中，发现用户步骤S6也可以被省略掉，在闸机启动步骤S5之后，电子设备无需监控是否有用户进入闸机通道，而是直接执行身份验证步骤S7，当识别到一合法的身份码之后，执行步骤S8-S9或步骤S9。

S8、尾随判断步骤，电子设备34利用摄像头33实时检测第四区域314是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，执行所述开闸控制步骤。尾随判断步骤是为了防止用户扫码时后面有人尾随，确保每次扫码只过一人。尾随判断步骤S8并非必要的，如果在步骤S1中没有设置第四区域314，就无需判断是否有人尾随，在步骤S7之后直接执行步骤S9即可。

S9、开闸控制步骤，电子设备34利用摄像头33实时判断所述第二区域312及第三区域313是否存在用户；若是，电子设备34发出报警信号，若否，电子设备34发出一开闸指令至闸机32。电子设备34若采集到一用户的身份验证信息是合法的，发出开闸指令去控制闸机32开闸。但是，在开闸前，需要确定闸机23所在的第二区域312和出口处的第三区域313都不能有人，否则可能会出现有人从通道37出口逆行、通道37拥堵的情况。

S10、通行检测步骤，电子设备34利用摄像头33实时检测是否有用户穿过第二区域312进入至第三区域313；若是，执行下一步骤。若第二区域312在一预设时间段内一直没有用户进入，发出报警信号，且执行所述关闸控制步骤。闸门打开后，若用户站在入口处的第一区域311长时间不动，就会挡住通道37，影响用户正常进出，电子设备34发出关闸且报警。

S11、关闸控制步骤，电子设备34利用摄像头33实时判断所述第二区域312是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，发出一关闸指令至闸机32，返回所述身份验证步骤。在每次闸机32关闭前，电子设备34需要及时判断第二区域312是否有人，然后才能控制闸机32关闭，以防止出现夹到人的情况。

如果便利店入口处的场地空间较小，在步骤S1中没有设置第四区域314，也不能执行步骤S8尾随判断步骤，就不能实现防尾随效果。为此，本实施例中，所述通行检测步骤S10、所述关闸控制步骤S11被执行的时间间隔可以被设置为小于或等于0.5秒。时间间隔很短的目的是做到快速关门，也可以实现防尾随的效果，以确保电子设备34每获取一个用户身份信息后，该闸机通道内仅允许通过一人。

门禁系统控制方法的上述步骤中，步骤S1-S5均为硬件设置步骤，电子设备34的处理器342通过读取可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行步骤S6-S11。本实施例中，如图5所示，当闸机32设置于便利店入口处时，电子设备34需要执行步骤S6-S11，以实现用户身份采集和合法性验证、防止用户逆行、防夹人、防尾随的技术效果；如图6所示，当闸机32设置于便利店出口处时，电子设备34只需要执行步骤S6、S9、S10及S11，只需要实现防止用户逆行、防夹人的技术效果即可。

所述门禁系统3即使被设置于室内，其光线的强度和颜色也可能受到环境影像（如自然光或人造光），导致无人状态下的门禁区31影像发生变化。例如，上午和下午的自然光的强度、方向和颜色都不相同，背景影像上每个像素点的色彩参数都会发生变化，因此背景影像需要及时更新。一种更新方法是将不同时刻的背景影像都存储至数据库中，每隔一定时间调用并更新背景影像；另一种更新方法是每隔一定时间实时采集一次背景影像，并存储至数据库。

如图5所示，本实施例所述门禁系统控制方法中，在所述区域范围获取步骤S4之后，所述尾随判断步骤S8之前，还包括步骤S20背景影像获取步骤，电子设备34利用摄像头33获取门禁区31在无用户状态下的背景影像，并将该背景影像存储至数据库。在某些场景下，环境光线随时间变化较大，同一门禁区在不同时间的色差变化较大，在一些实施例中，可以每隔一定时段定期获取一帧新的背景影像，并根据环境光线的变化定期更新数据库中的背景影像。

如图7所示，在一些实施例中，背景影像获取步骤S20具体包括如下步骤S21-S23，此为每隔一定时间实时采集一次背景影像的方案。

S21、利用摄像头采集所述门禁区31在无用户状态下的M帧实时影像；摄像头33的采集频率优选每秒30帧，即每秒可以获取30帧RGB图像。

S22、获取每一帧实时影像的每一像素点的位置参数和色彩参数；当所述位置参数为x、y时，代表该像素点在所述二维坐标系下的位置坐标；当所述位置参数为x、y、z时，代表该像素点在所述三维坐标系下的位置坐标；所述色彩参数为r、g、b，分别代表该像素点的三原色强度（RGB值）。

S23、在所述M帧实时影像中，若多帧不同的实时影像中存在位置参数相同且色彩参数相同的N个像素点，且N大于0.9*M且小于或等于M，判定该些N个像素点组成的影像为背景影像。在连续获取的多帧二维或三维影像中，如果分属于不同影像的、位置参数相同的N个像素点的色彩参数相同，或者大部分（如90%）相同，即可认定像素点为背景像素点，该像素点组成的影像即为背景影像。

在某些实施例中，在所述背景影像获取步骤S20中，可以直接采集门禁区31内的每个区域在无用户状态下的影像作为背景影像。这时，只需定期更换背景影像即可排除光线不同的影响，例如，每隔10-20分钟更新背景影像一次。

如图8所示，在本实施例中，利用在预设时间段内判断某一区域是否有人的方式，来判断是否有用户通过通道（门禁区）。所述通行检测步骤S10具体包括如下步骤S901-S902。正常情况下，闸机打开后，用户会在几秒钟内通过通道（门禁区）。

S101、第二区域检测步骤，在发出开闸指令后的一预设时间段内，利用摄像头33实时获取用户在门禁区31内的位置，检测第二区域312是否存在用户；若是，执行下一步骤。该预设时间段为一般用户从第一区域311进入第二区域312的最长时间，优选为5秒。若在预设时间段（5秒）内在第二区域312一直检测不到任何用户，说明此用户很可能从入口处退出了第一区域311或者还站在第一区域311，此时可以判断用户是否在第一区域311和/或第四区域314内，若是，发出报警信号，提示用户尽快通行；若否，执行关闸控制步骤。

S102、第三区域检测步骤，在检测到所述第二区域312内存在用户后的一预设时间段内，利用摄像头33实时获取用户在门禁区31内的位置，检测所述第三区域313是否存在用户；若是，判定有用户穿过第二区域312进入至第三区域313。该预设时间段为一般用户通过第二区域312的最长时间，优选为5秒。若在预设时间段（5秒）内在第三区域313一直检测不到任何用户，说明此人很可能从入口处退出了第二区域312或者还站在第二区域312，此时可以判断用户是否在第一区域311、第二区域312及第四区域314内，若是，发出报警信号，提示用户尽快通行；若否，执行关闸控制步骤。

闸机32收到开闸指令打开后，正常情况下，站在第一区域311的用户会在5秒或10秒内穿过第二区域312进入至第三区域313，并从通道37的出口离开，这一过程可以被摄像头33完整监控到，被电子设备34识别并记录下来，从而判定有用户穿过门禁区31，完成通过通道37的动作。在通行检测步骤S10中，在用户穿过通道37之后，闸机32会尽快关闭，以实现每次仅通行一人的效果，同时还能实现防夹人、防尾随的效果。

如图9所示，在上述步骤S6、S8-S11中均存在电子设备34利用摄像头33实时获取用户在门禁区31内的位置的步骤，具体包括如下步骤S211-S213。

步骤S211、实时影像采集步骤，利用摄像头33实时采集门禁区的至少一帧实时影像。

步骤S212、影像对比步骤，判断门禁区的所述实时图片与门禁区31在无用户状态下的背景影像是否相同，若是，判定所述门禁区31内无用户，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述门禁区31内存在用户。

如图10所示，所述影像对比步骤S212具体包括如下步骤S2121-S2124。S2121、背景影像参数获取步骤，获取所述背景影像中每一像素点的位置参数及色彩参数。S2122、实时影像参数获取步骤，获取所述实时影像中每一像素点的位置参数及色彩参数。S2123、差异像素点记录步骤，分别对比所述实时影像与所述背景影像的每一个像素点；当分别位于所述实时影像、所述背景影像的两个像素点的位置参数相同但色彩参数不同时，将其中位于所述实时影像的像素点记录为差异像素点。S2124、差异像素点数量判断步骤，判断所述差异像素点的数量是否小于一预设阈值，若是，判定所述实时影像与所述背景影像相同，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述实时影像与所述背景影像不同，可以判定门禁区31内存在用户，多个差异像素点的集合即为门禁区31内的用户影像。电子设备利用摄像头33实时获取用户在门禁区31内的位置的步骤主要是使用图像对比的方式完成。通过判断该区域的所述实时图片与所述背景图片是否相同，可快速判断该区域是否有人。其中所述背景影像、所述实时影像为图片或视频。

S213、用户位置判断步骤，判断所述用户在门禁区31的位置，且判断所述门禁区31的每一个区域（第一区域、第二区域、第三区域、第四区域）是否存在用户。

如图11所示，本实施例中，所述用户位置判断步骤S213具体包括如下步骤S2131-S2133。在背景影像中找出每一个区域的范围，在实时影像中找出用户的位置范围，二者对比后既可以判断出用户位于门禁区的哪一个区域内。

S2131、获取所述门禁区中所述每一个区域的影像在所述背景影像中的位置参数范围；通过识别所述门禁区中每一个区域的边界线，获取多个边界像素点在所述背景影像中的位置参数。S2132、获取一用户的用户影像在所述实时影像中的位置参数范围，所述用户影像为所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点的集合。S2133、判断该用户的所述用户影像的位置参数范围是否与一个区域的位置参数范围部分重合，若是，判定该用户位于该区域内。

如图12所示，在其他实施例中，所述用户位置判断步骤S213具体包括如下步骤S21310- S21330。在一水平面（如地面）建立坐标系，预先存储门禁区的每一区域在此坐标系下的坐标范围至电子设备中，根据实时影像中用户的位置范围计算用户在该坐标系下的坐标范围，二者对比后既可以判断出用户位于门禁区的哪一个区域内。

S21310、根据所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点在实时影像中的位置参数，实时计算一用户在水平面坐标系下的坐标集，其为多个所述差异像素点在水平面坐标系下的坐标的集合。

S21320、获取所述门禁区中每一个区域在水平面坐标系下的坐标集。

S21330、判断该用户在水平面坐标系下的坐标集是否与一个区域在水平面坐标系下的坐标集存在交集，若是，判定该用户位于该区域内。

本实施例采用在闸机32上方设置摄像头33的方案，利用计算机影像识别技术实时判断每一个用户的实时位置，控制闸机32的关闭或打开，以实现每次仅通行一人的效果，同时还能解决获取用户身份信息、防止用户逆行、防夹人、防尾随的技术问题。硬件设备只需提供闸机32和摄像头33，无需红外传感器组等用户定位设备，可以有效缩短闸机通道长度，节省空间，运营和维护成本较低。

实施例2

实施例2的硬件结构与实施例1完全相同，实施例2的电子设备34包括存储器341以及处理器342，存储器341内设有一种存储介质，用于存储可执行程序代码，处理器342通过读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行一种门禁系统控制方法中的若干步骤。

实施例2所述门禁系统控制方法大部分技术特征与实施例1所述门禁系统控制方法相同，其区别技术特征在于，如图13所示，其通行检测步骤S10具体包括如下步骤S91-S94。

在实施例1所述的通行检测步骤S10中，采用在预设时间内判断第二区域、第三区域是否有人的方法来判断是否有人通过门禁区，其不足之处在于，如果通过闸机的用户行动不便，穿过门禁区较慢，就很可能出现闸机提前关闭，用户无法通行的问题。

在实施例2中，通行检测步骤S10不是利用在预设时间段内判断某一区域是否有人的方式，来判断是否有人通过通道，而是在一个连续时间段内获取用户在门禁区内的实时位置坐标，这些坐标按时间轴聚类后的集合就是该用户在门禁区内的轨迹，利用用户在门禁区内的轨迹来判断是否有用户通过通道（门禁区）。

S110、用户位置获取步骤，利用摄像头33实时获取一用户的位置；在所述封闭空间1内建立二维或三维坐标系。当建立二维坐标系时，以背景图片在水平方向设置X轴，在竖直方向设置Y轴，并获取所述门禁区31的每一区域（指第一区域311、第二区域312、第三区域313及第四区域314）的坐标集，在实时图片中识别用户的位置坐标集，只需判断用户的位置坐标集位于门禁区31的哪一个区域的坐标集中即可判断用户的实时位置。当建立三维坐标系时，选择封闭空间1底面（无人便利店的地面）的中心点作为坐标系原点，在水平方向设置X轴、Y轴，在竖直方向设置Z轴。由于用户身体的全部或局部在三维坐标系下占用较大的空间，因此可以用一个实时坐标集或实时坐标范围代表用户的实时位置。

S120、特定点记录步骤，记录所述用户身上一特定点的位置。考虑到位置的精确控制和计算方便，可以用该用户对应的实时坐标集或实时坐标范围中某一个特定的点的坐标代表用户的位置，例如，可以用该用户坐标集中最高的一个点（Z轴数值最大的一个点）的坐标来表示用户位置，也可以用户身体上最靠前的一个点（X轴数值最大的一个点），以通道的出口方向为前方。

S130、轨迹获取步骤，在一预设时间段内，重复所述用户位置获取步骤及所述特定点选取步骤，获取该特定点在该预设时间段内的行进轨迹。在一个预设的连续时间段内连续获取门禁区的用户身上一特定点的实时位置坐标，这些坐标按时间轴聚类后的集合就是该用户在门禁区内的行进轨迹。所述预设时间段可以设置为2-5秒内，如果将本实施例所述的门禁系统应用在地铁出入口处，用户会在开闸后的2-5秒内通过通道（门禁区）。在某些特殊场景下，用户及携带物品长度较长的，这一预设时间段可以调整为更长的时间；例如，如果将本实施例所述的门禁系统应用于高速公路收费口处，通道比较长，车体也较长，这一时间段可能需要调整成30-60秒。

S140、轨迹判断步骤，将该特定点在该预设时间段内的行进轨迹与门禁区31中每一个区域的范围对比，判断该特定点的轨迹是否穿过第二区域312且延伸至第三区域313；若是，判定该用户穿过所述第二区域312进入至所述第三区域313，执行关闸控制步骤；若否，根据其轨迹判断此用户是否还在门禁区内，准确说是判断是否在第一区域311和/或第四区域314内，若是，发出报警信号，提示用户尽快通行；若否，执行关闸控制步骤。实施例2中的所述通行检测步骤S10可以获取用户在门禁区内的实时位置和行进轨迹，从而可以精准地判断出用户的通行情况，使得门禁系统能够实现每次仅通行一人的效果，同时还能实现防夹人、防尾随的效果。本实施例采用在闸机32上方设置摄像头33的方案，利用计算机影像识别技术实时判断每一个用户的实时位置，控制闸机32的关闭或打开，以实现每次仅通行一人的效果，同时还能解决防夹人、防尾随的技术问题。硬件设备只需提供闸机32和摄像头33，无需红外传感器组等用户定位设备，可以有效缩短闸机通道长度，节省空间，运营和维护成本较低。

本实施例采用在闸机32上方设置摄像头33的方案，利用计算机影像识别技术实时判断每一个用户的实时位置，控制闸机32的关闭或打开，以实现每次仅通行一人的效果。

在本实施例2中，硬件设备只需提供闸机32和摄像头33，无需红外传感器组等用户定位设备，可以有效缩短闸机通道长度，闸机占用空间较少，门禁系统的运营和维护成本较低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明，这些实施方案并不是限制本发明的范围。对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种门禁系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

区域范围获取步骤，获取一门禁区中每一个区域的范围，所述门禁区被分为依次相连的第一区域、第二区域及第三区域，第二区域内设有闸机；

发现用户步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第一区域是否存在用户；若是，执行下一步骤；

开闸控制步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域及所述第三区域是否存在用户；若是，发出报警信号，若否，发出一开闸指令至所述闸机；

通行检测步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测是否有用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域；若是，执行下一步骤；以及

关闸控制步骤，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，发出一关闸指令至所述闸机，返回所述身份验证步骤。

2.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

在所述发现用户步骤之后，还包括

身份验证步骤，实时采集一身份验证信息，判断该身份验证信息是否合法；若否，发出报警信号；若是，执行所述开闸控制步骤。

3.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

在所述区域范围获取步骤之后，还包括

背景影像获取步骤，利用摄像头获取并存储所述门禁区在无用户状态下的背景影像。

4.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述通行检测步骤，具体包括如下步骤：

第二区域检测步骤，在发出开闸指令后的一预设时间段内，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第二区域是否存在用户；若是，执行下一步骤；以及

第三区域检测步骤，在检测到所述第二区域内存在用户后的一预设时间段内，利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置，检测所述第三区域是否存在用户；若是，判定有用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域。

5.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述通行检测步骤，具体包括如下步骤：

用户位置获取步骤，利用摄像头实时获取一用户在所述门禁区内的位置；

特定点记录步骤，实时记录所述用户身上一特定点的位置；

轨迹获取步骤，获取该用户在一预设时间段内的行进轨迹，所述行进轨迹为在该预设时间段内该用户的所述特定点的位置的集合；以及

轨迹判断步骤，将该用户的所述行进轨迹与所述门禁区中每一个区域的范围对比，判断所述行进轨迹是否穿过所述第二区域且延伸至所述第三区域；若是，判定该用户穿过所述第二区域进入至所述第三区域。

6.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述门禁区还包括第四区域，连接至所述第一区域；

在所述区域范围获取步骤中，获取所述第四区域的范围；

在所述开闸控制步骤之前，还包括

尾随判断步骤，获取用户在所述门禁区内的位置，检测第四区域是否存在用户；若是，发出报警信号；若否，执行所述开闸控制步骤。

7.如权利要求1或4或5或6所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

利用摄像头实时获取用户在所述门禁区内的位置的步骤，具体包括如下步骤：

实时影像采集步骤，利用摄像头实时采集所述门禁区的至少一帧实时影像；

影像对比步骤，判断所述实时影像与所述门禁区在无用户状态下的背景影像是否相同，若是，判定所述门禁区内无用户，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述门禁区内存在用户；以及

用户位置判断步骤，判断所述用户在所述门禁区的位置，且判断所述门禁区的每一个区域是否存在用户。

8.如权利要求7所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述影像对比步骤，具体包括如下步骤：

背景影像参数获取步骤，获取所述背景影像中每一像素点的位置参数及色彩参数；

实时影像参数获取步骤，获取所述实时影像中每一像素点的位置参数及色彩参数；

差异像素点记录步骤，分别对比所述实时影像与所述背景影像的每一个像素点；当分别位于所述实时影像、所述背景影像的两个像素点的位置参数相同但色彩参数不同时，将其中位于所述实时影像的像素点记录为差异像素点；以及

差异像素点数量判断步骤，判断所述差异像素点的数量是否小于一预设阈值，若是，判定所述实时影像与所述背景影像相同，返回所述实时影像采集步骤；若否，判定所述实时影像与所述背景影像不同。

9.如权利要求7所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述用户位置判断步骤，具体包括如下步骤：

获取所述门禁区中所述每一个区域的影像在所述背景影像中的位置参数范围；

获取一用户的用户影像在所述实时影像中的位置参数范围，所述用户影像为所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点的集合；

判断该用户的所述用户影像的位置参数范围是否与一个区域的位置参数范围部分重合，若是，判定该用户位于该区域内。

10.如权利要求7所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

所述用户位置判断步骤，具体包括如下步骤：

根据所述实时影像与所述背景影像的多个差异像素点在实时影像中的位置参数，实时计算一用户在水平面坐标系下的坐标集，其为多个所述差异像素点在水平面坐标系下的坐标的集合；

获取所述门禁区中每一个区域在水平面坐标系下的坐标集；以及

判断该用户在水平面坐标系下的坐标集是否与一个区域在水平面坐标系下的坐标集存在交集，若是，判定该用户位于该区域内。

11.如权利要求1所述的门禁系统控制方法，其特征在于，

在所述区域范围获取步骤之前，还包括：

门禁区设置步骤，设置至少一门禁区；

闸机设置步骤，在每一门禁区的第二区域内设置一闸机，所述闸机包括可开合的阻拦件；以及

摄像头设置步骤，在所述门禁区上方设置至少一摄像头，连接至一电子设备，所述摄像头的视野覆盖所述门禁区的全部范围。

12.一种电子设备，包括：

存储器，用于存储可执行程序代码；以及

处理器，连接至所述存储器，通过读取所述可执行程序代码，来运行与所述可执行程序代码对应的计算机程序，以执行如权利要求1-10中任一项所述的门禁系统控制方法。

13.一种门禁系统，包括如权利要求12所述的电子设备。

14.如权利要求13所述的门禁系统，其特征在于，还包括：

至少一门禁区，每一门禁区被分成依次相邻的第一区域、第二区域以及第三区域；

身份检测装置，连接至所述电子设备，且与所述第一区域或所述第二区域相对设置；

至少一闸机，每一闸机设置于每一门禁区的第二区域内，且分别连接至所述电子设备；以及

至少一摄像头，设置于所述门禁区上方，且连接至所述电子设备；所述摄像头的视野覆盖所述至少一门禁区的全部范围。

15.如权利要求13所述的门禁系统，其特征在于，所述闸机包括

可开合的阻拦件，其两侧分别与所述第一区域、所述第三区域相对设置；所述阻拦件包括但不限于三辊闸、摆闸、翼闸、旋转闸及平移闸。

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