CN111914745B - 一种缓解人脸识别设备负荷的服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，包括图像采集模块、容量扩展模块、通信模块和主控模块，图像采集模块包括微波探测电路和图像采集电路，微波探测电路用于采集人脸和设备之间的距离；主控模块，用于根据人脸与设备之间的距离，控制图像采集电路的启动与关闭；图像采集电路用于获取人脸图像数据；主控模块，用于基于图像数据根据预设算法解析图像的特征值，并通过通信模块传输到人脸识别设备，本发明通过与人脸识别设备连接，对人脸识别设备采集的图像进行特征分析，减轻人脸识别设备的运算负荷。

Description

一种缓解人脸识别设备负荷的服务器
技术领域
本发明涉及人脸识别技术，具体涉及一种缓解人脸识别设备负荷的服务器。
背景技术
目前，人脸识别功能运用越来越成熟，对硬件配置要求越来越低，但是对存储的要求依然比较高，需要大空间来保存导入的图片和人像数据，导致目前的人脸识别设备存储遇到瓶颈，并且设备的存储空间扩展不是特别方便。
现有的人脸识别设备具有以下几种缺陷：
1.自身的存储空间不够越来越多的数据存放。
2.自身工作时随时导入新的数据时CPU算力不够，易引发宕机或者一些不明原因的错误。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，包括图像采集模块、通信模块和主控模块，其中，
所述主控模块分别与图像采集模块、通信模块连接；
所述图像采集模块包括微波探测电路和图像采集电路，所述微波探测电路用于采集人脸和设备之间的距离；
所述主控模块，用于根据人脸与设备之间的距离，控制图像采集电路的启动与关闭；
所述图像采集电路用于获取人脸图像数据；
所述主控模块，用于基于图像数据根据预设算法解析图像的特征值，并通过通信模块传输到人脸识别设备。
作为上述方案的进一步优化，所述主控模块采用MCU和MPU双处理器架构。
作为上述方案的进一步优化，所述MPU处理器采用Firefly-RK3399芯片，MCU采用89C52芯片，MPU处理器通过UATR4接口引脚连接到MCU芯片。
作为上述方案的进一步优化，所述89C52芯片的引脚6和8通过一个连接器连接到MPU处理器，引脚40、41、42、43、44连接FPC-40p连接器，所述FPC-40p连接器用于连接多个模块电路。
作为上述方案的进一步优化，还包括数字输入输出接口电路，所述数字输入输出接口电路与MPU处理器芯片的通用输入输出接口引脚GPIO连接，数字输入电路中包括光电耦合器件、隔离电路和芯片保护电路。
作为上述方案的进一步优化，所述图像采集模块还包括灯光控制电路，所述微波探测电路、图像采集电路、灯光控制电路分别与MPU处理器芯片的引脚的数据传输引脚连接。
作为上述方案的进一步优化，所述通信模块包括以太网通信电路和4G通信电路，所述4G通信电路包括miniPCIe接口芯片、以及连接在miniPCIe接口芯片上的USIM卡座电路，所述miniPCIe接口芯片的引脚36和38连接到MPU处理器芯片的一个USB HOST接口，USIM卡座电路连接到miniPCIe接口芯片的引脚8、10、12、14、16，以太网通信电路连接到MPU处理器芯片的以太网接口引脚。
作为上述方案的进一步优化，还包括音频模块，用于语音播报和采集语音数据，所述音频模块连接到MPU处理器芯片I2S音频接口引脚，所述音频电路采用ALC5651芯片。
作为上述方案的进一步优化，还包括电源模块，所述电源模块包括电压提供电路、第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路，所述电压提供电路用于提供12V电源，所述第一电压转换电路用于将12V电压转换成VDD5V_EXT，所述第二电压转换电路为12V转5V电路，所述第三电压转换电路用于将5V电压转换3V电压。
作为上述方案的进一步优化，还包括容量存储扩展模块，所述容量存储扩展模块采用STAT控制器与MPU芯片的PCI-E接口引脚连接。
本发明的一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，具备如下有益效果：
1.本发明中通过将服务器与人脸识别设备通信连接，并且将人脸特征解析过程由服务器实现，人脸识别图像只用于人脸图像采集过程，不对图像进行识别分析，减轻了人脸识别设备的运算负担。
2.本发明中的主控模块采用MCU和MPU双处理器架构，以利用MCU的实时性和MPU上运行的稳定的网络协议和文件系统资源，MPU控制面板主要做密码刷卡等人员信息，MCU用于运行裸机程序，避免运行程序时发生异常情况，而且利用MCU实现对主MPU的隔离保护效果。
3.本发明中通过设置音频模块和体温探测模块，实现对人脸的探测以及识别，同时实现对体温的探测，当人脸识别的结果不在预设存储系统的人员名单中或者人体体温异常时都会进行语音报警提示，同时音频模块电路连接广播系统，可以实现按预设设置进行语音播报和采集语音数据的功能。
附图说明
图1为本发明的一种缓解人脸识别设备负荷的服务器的整体结构框图；
图2为整体电路框图的引脚连接关系图；
图3为MPU芯片的一部分电路原理图；
图4为MPU芯片的另一部分电路原理图；
图5为MCU芯片的电路原理图；
图6为MCU模块连接的连接器电路原理图；
图7为4路数字输入电路原理图；
图8为1路数字输出电路原理图；
图9为灯光控制电路原理图；
图10为电源提供电路的电路原理图；
图11为第一电压转换电路的电路原理图；
图12为音频模块的芯片引脚电路原理图；
图13为音频模块的各个引脚连接电路原理图；
图14为音频模块的引脚21和23连接的功率放大电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
本发明实施例提供了一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，包括图像采集模块、通信模块和主控模块，其中，
所述主控模块分别与图像采集模块、通信模块连接；
所述图像采集模块包括微波探测电路和图像采集电路，所述微波探测电路用于采集人脸和设备之间的距离；
所述主控模块，用于根据人脸与设备之间的距离，控制图像采集电路的启动与关闭；
所述图像采集电路用于获取人脸图像数据；
所述主控模块，用于基于图像数据根据预设算法解析图像的特征值，并通过通信模块传输到人脸识别设备。
本发明实施例采用缓解人脸识别设备负荷的服务器和人脸识别设备通信连接，接收人脸识别设备采集的图像，并对人脸识别设备采集的图像进行分析获取人脸识别结果，减轻了人脸识别设备的运算负荷，同时本服务器上外接大容量扩展设备，用于存储大量的图像数据，减轻了人脸识别设备的存储负担。
考虑到MPU跑的安卓系统，而安卓系统容易出现卡机等异常，所以本实施例中的主控模块采用MCU和MPU双处理器架构，以利用MCU的实时性和MPU上运行的稳定的网络协议和文件系统资源，MPU控制面板主要做密码刷卡等人员信息，MCU用于运行裸机程序，业务单一基本不会异常情况，且采用的MCU芯片价格也十分低廉并不会比使用单个MPU方案价格高，另外使用MCU也起到了隔离保护主MPU的效果。
其中MPU处理器采用Firefly-RK3399芯片，MCU采用89C52芯片，MPU处理器通过UATR4接口引脚连接到MCU芯片，具体的，本实施例中以四核Firefly-RK3399芯片作为MPU芯片进行说明，MPU的引脚58和60分别连接电阻R8和R9后连接到MCU芯片。
MCU控制面板采用的89C52芯片的引脚6和8通过一个连接器连接到MPU处理器，引脚5连接复位按键电路，引脚40、41、42、43、44连接FPC-40p连接器，FPC-40p连接器用于连接多个模块电路，比如按键电路和射频电路。
具体的，89C52芯片的引脚30到引脚37分别通过连接一个电阻后连接到电源VDD5V_EXT；
89C52芯片通过引脚40、41、42、43、44分别与FPC-40p连接器的引脚17、18、19、16、15连接；
本实施例中FPC-40p连接器连接按键电路和射频电路，具体的FPC-40p连接器的15、17、19、16、18、20引脚连接射频电路。
本发明实施例的缓解人脸识别设备负荷的服务器，还包括数字输入输出接口电路模块，所述数字输入输出接口电路模块与MPU处理器芯片的通用输入输出接口引脚GPIO连接，用于实现与外接设备的连接，数字输入电路中包括光电耦合器件、隔离电路和芯片保护电路，数字输出电路中包括开关电路用于控制与外接设备的连接和断开。
具体的数字输入输出接口电路模块包括4路输入电路，参见图7，输入电路中包括光电耦合器件、隔离电路和芯片保护电路，其中隔离电路包括第一电容、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻，芯片保护电路包括第三电阻和第四电阻，光电耦合器件采用TLP521-4，所述输入电路的输入端分别连接第一电容的一端和第一稳压二极管的一端，所述第一电容的另一端分别连接第一电阻的一端、第一稳压二极管的一端和另一端、第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接24V电源，所述第二电阻的另一端连接光电耦合器件的输入端，所述第一稳压二极管的一端连接光电耦合器件的输入端，所述光电耦合器件的输出端一端输出电源VDD5V_EXT，另一端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端分别连接MPU处理器芯片的数据传输引脚和第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地，所述4路输入电路的输出端分别连接到MPU处理器芯片的引脚44、46、48、62引脚。
在光电耦合器件的输出端的电源VDD5V_EXT，还通过升压电路将VDD5V_EXT升压为24V电压，具体参见图7中下方的电路图。
其中，第一电容、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻组成的电路实现对每个输入电路的隔离保护，第三电阻、第四电阻组成的电路减少输出信号对芯片的伤害。
数字输入输出接口电路包括4路输出电路，参见图8，输出电路中包括开关电路用于控制与外接设备的连接和断开，每一路输出电路包括第五电阻、第六电阻、第一三极管、第六电阻、继电器、第一热敏电阻，所述第五电阻的一端为输出电路的输入端，第五电阻的另一端分别连接第六电阻的一端和第一三极管的基极，第六电阻的另一端和第一三极管的发射极连接后接地，第一三极管的集电极分别连接第一二极管的一端和继电器的一端，所述第一二极管的另一端连接继电器的另一端后连接第一电源，所述继电器的一端分别连接第一热敏电阻的一端和输出端的负极，继电器的另一端分别连接第一热敏电阻的另一端和输出端的正极，所述4路输出电路的输入端分别与MPU处理器芯片的引脚34、36、38、40连接。
其中的继电器由直流5V电压控制其开关，实现服务器与外接设备的连接和断开。
图像采集模块还包括灯光控制电路，本实施例中包括红外发射灯电路和补光灯电路，图像采集模块的微波探测电路、图像采集电路、灯光控制电路分别与MPU处理器芯片的引脚的数据传输引脚连接。
具体的，图像采集电路包括摄像机接口J8，摄像机接口J8连接到MPU处理器芯片的一个USB HOST接口引脚，本实施例中为引脚225和227。
灯光控制电路连接到MPU处理器芯片的的GPIO引脚，本实施例中连接到MPU芯片的66和68引脚，所述每个灯光控制电路包括第七电阻、第二三极管、第八电阻、第九电阻、第一MOS管、第二电容，所述第七电阻的一端连接MPU处理器芯片引脚，另一端连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，集电极连接第八电阻的一端，第八电阻的另一端分别连接第九电阻和第一MOS管的栅极，第九电阻的另一端和第一MOS管的源极连接后接第一电源，第一MOS管漏极连接分别连接灯接口J8的引脚和第二电容的一端，第二电容的另一端接地(第一MOS管采用AO3415A)。
该灯光控制电路用于夜晚光照条件不好时候备用。
本实施例中的通信模块包括以太网通信电路和4G通信电路，所述4G通信电路包括miniPCIe接口芯片、以及连接在miniPCIe接口芯片上的USIM卡座电路，所述miniPCIe接口芯片的引脚36和38连接到MPU处理器芯片的一个USB HOST接口，本实施例中为引脚219和221，USIM卡座电路连接到miniPCIe接口芯片的引脚8、10、12、14、16，以太网通信电路连接到MPU处理器芯片的以太网接口引脚，本实施例中连接到MPU处理器芯片引脚232和234。
本实施例的缓解人脸识别设备负荷的服务器还包括音频模块和体温探测模块，实现对人脸的探测以及识别，同时实现对体温的探测，当人脸识别的结果不在预设存储系统的人员名单中或者人体体温异常时都会进行语音报警提示，同时音频模块电路连接广播系统，可以实现按预设设置进行语音播报和采集语音数据的功能。
具体的，音频模块连接到MPU处理器芯片I2S音频接口引脚，音频电路采用ALC5651芯片，ALC5651芯片的引脚1连接MICBIAS模拟电源电路的输出端、引脚9连接模拟电源的输出端、引脚39连接数字I/O缓冲器的数字电源电路的输出端，引脚30、31、32、33、34分别与一个电阻连接后连接到MPU处理器芯片的I2S1_SDI0、I2S1_SDO0、I2S1_LRCK_RX、I2S1_LRCK_TX、I2S1_SCLK、I2S_CLK引脚，即MPU处理器芯片的引脚85、89、91、93、95、97；引脚21和23分别连接左右声道的功率放大电路，所述功率放大电路中采用lm386芯片。
本实施例中的缓解人脸识别设备负荷的服务器还包括电源模块，电源模块包括电压提供电路、第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路，所述电压提供电路用于提供12V电源，所述第一电压转换电路用于将12V电压转换成VDD5V_EXT，所述第二电压转换电路为12V转5V电路，所述第三电压转换电路用于将5V电压转换3V电压。
电压提供电路包括直流电源接口J1、熔断器、第二二极管、第三二极管、第十电阻、第三稳压二极管、第四电解电容、第二电感、第五电解电容，所述电源接口J1的引脚1连接熔断器的一端，电源接口J1的引脚2连接第二二极管的一端，熔断器的另一端分别连接第十电阻的一端、第三稳压二极管的一端、第四电解电容的一端、第二电感的一端，所述第十电阻的另一端连接第三二极管的一端，第三二极管的另一端分别连接第二二极管的另一端和第三稳压二极管的另一端，第二电感的另一端连接第五电解电容，所述第二二极管、第三二极管、第十电阻、第三稳压二极管、第四电解电容和第五电解电容的另一端接地，电源接口J1提供的电压为12V,在第五电解电容的两端输出为12V2A，该电压提供电路连接外部提供给服务器的12V电压，该电路中第三稳压二极管实现限压作用，本实施例中采用SMAJ12A，，该电路中第二二极管实现正负极防反接作用，本实施例中采用IN4007，第四电解电容、第二电感、第五电解电容组成的电路起稳压作用，整个电压提供电路实现外接12V电源的防反接和稳压限压作用。
第一电压转换电路包括LM2596芯片，第一电解电容、第二稳压二极管、第一电感、第二电解电容、第三电解电容，所述第一电解电容的一端连接12V电源，另一端连接LM2596芯片的引脚1，LM2596芯片的引脚3、5、6接地，引脚2分别连接第二稳压二极管的一端和第一电感的一端，第二稳压二极管的另一端接地，第一电感的另一端分别连接LM2596芯片的引脚4、第二电解电容的一端、第三电解电容的一端，第二电解电容的另一端和第三电解电容的另一端接地，在第三电解电容的两端之间产生的电压为VDD5V_EXT，第二电压转换电路与第一电压转换电路的结构相同。
第三电压转换电路采用RT8065芯片。
本实施例中的缓解人脸识别设备负荷的服务器还包括容量存储扩展模块，该容量存储扩展模块采用STAT控制器与MPU芯片的PCI-E接口引脚连接，用于存储大量的图像数据和人员身份信息等，减轻人脸识别设备的存储负荷。
另外MPU芯片的SDMMC引脚还连接TF卡电路模块，所述TF卡电路模块采用MS110-C10B-C16芯片。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，其特征在于：包括图像采集模块、通信模块和主控模块，其中，
所述主控模块分别与图像采集模块、通信模块、语音模块、体温探测模块连接；
所述图像采集模块包括微波探测电路和图像采集电路，所述微波探测电路用于采集人脸和设备之间的距离；
所述主控模块，用于控制图像采集电路的启动与关闭；
所述图像采集模块用于采集人脸图像数据；
所述主控模块，用于基于图像数据根据预设算法解析图像的特征值，并通过通信模块传输到人脸识别设备；所述主控模块采用MCU和MPU双处理器架构；
所述MPU处理器采用Firefly-RK3399芯片，MCU采用89C52芯片，MPU处理器通过UATR4接口引脚连接到MCU芯片；
所述89C52芯片的引脚6和8通过一个连接器连接到MPU处理器，引脚40、41、42、43、44连接FPC-40p连接器，所述FPC-40p连接器用于连接多个模块电路；
所述服务器还包括容量存储扩展模块，所述容量存储扩展模块采用STAT控制器与MPU芯片的PCI-E接口引脚连接；
所述服务器还包括音频模块和体温探测模块，用于实现对人脸的探测以及识别，同时实现对体温的探测；具体包括：人脸识别的结果不在预设存储系统的人员名单中或者人体体温异常时，音频模块电路基于预设设置进行语音播报和采集语音数据；
所述服务器还包括数字输入输出接口电路模块，所述数字输入输出接口电路模块与MPU 处理器芯片的通用输入输出接口引脚 GPIO 连接，数字输入电路中包括光电耦合器件、隔离电路和芯片保护电路；
所述数字输入电路具体包括：所述隔离电路包括第一电容、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻，芯片保护电路包括第三电阻和第四电阻；输入电路的输入端分别连接第一电容的一端和第一稳压二极管的一端，所述第一电容的另一端分别连接第一电阻的一端、第一稳压二极管的一端和另一端、第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接24V电源，所述第二电阻的另一端连接光电耦合器件的输入端，所述第一稳压二极管的一端连接光电耦合器件的输入端，所述光电耦合器件的输出端一端输出电源VDD5V_EXT，另一端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端分别连接MPU处理器芯片的数据传输引脚和第四电阻的一端，第四电阻的另一端接地，所述数字输入电路的输出端分别连接到MPU处理器芯片的引脚44、46、48、62引脚；
所述服务器还包括电源模块，所述电源模块包括电压提供电路、第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路，所述电压提供电路用于提供 12V 电源，所述第一电压转换电路用于将 12V 电压转换成 VDD5V_EXT，所述第二电压转换电路为 12V 转 5V 电路，所述第三电压转换电路用于将 5V 电压转换 3V 电压；
所述电压提供电路包括直流电源接口J1、熔断器、第二二极管、第三二极管、第十电阻、第三稳压二极管、第四电解电容、第二电感、第五电解电容，所述电源接口J1的引脚1连接熔断器的一端，电源接口J1的引脚2连接第二二极管的一端，熔断器的另一端分别连接第十电阻的一端、第三稳压二极管的一端、第四电解电容的一端、第二电感的一端，所述第十电阻的另一端连接第三二极管的一端，第三二极管的另一端分别连接第二二极管的另一端和第三稳压二极管的另一端，第二电感的另一端连接第五电解电容，所述第二二极管、第三二极管、第十电阻、第三稳压二极管、第四电解电容和第五电解电容的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，其特征在于：所述图像采集模块还包括灯光控制电路，所述微波探测电路、图像采集电路、灯光控制电路分别与MPU处理器芯片的引脚的数据传输引脚连接。
3.根据权利要求1所述的一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，其特征在于：所述通信模块包括以太网通信电路和4G通信电路，所述4G通信电路包括miniPCIe接口芯片、以及连接在miniPCIe接口芯片上的USIM卡座电路，所述miniPCIe接口芯片的引脚36和38连接到MPU处理器芯片的一个USB HOST 接口，USIM卡座电路连接到miniPCIe接口芯片的引脚8、10、12、14、16，以太网通信电路连接到MPU处理器芯片的以太网接口引脚。
4.根据权利要求1所述的一种缓解人脸识别设备负荷的服务器，其特征在于：还包括音频模块，用于语音播报和采集语音数据，所述音频模块连接到MPU处理器芯片I2S音频接口引脚，所述音频模块采用ALC5651芯片。
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