CN112232110A - 一种智能化人脸温控识别装置及防疫系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人脸检测技术领域，公开了一种智能化人脸温控识别装置及防疫系统，包括摄像头以及与摄像头连接的转动调节组件，所述转动调节组件包括左右调节组和上下调节组，所述上下调节组固定在所述左右调节组上，所述摄像头固定在所述上下调节组件上；该无需人员进行移动，可自动实现人脸的跟踪定位，在对人脸定位完成后再次采集人脸图像数据及温度数据，图像数据进行特征提取分析，确定其是否佩戴口罩，对未佩戴口罩的人员进行语音报警提示，温度数据与限定区域进行对比，当不在区域内时语音报警，并上传到疫情防控中心。

Description

一种智能化人脸温控识别装置及防疫系统

技术领域

本发明涉及人脸检测技术领域，具体涉及一种智能化人脸温控识别装置及防疫系统。

背景技术

疫情防控呈现持久趋势，对于疫情的防控不可懈怠，社区、单位、火车站、机场等重点场所均是防控重点，但是基层社区面临防疫力量薄弱、工作压力大、信息化力量薄弱、监测效率低下等实际问题，过度依赖工作人员的检测方式，增加近距离接触交叉感染的风险以及人员调用的压力，增加一定量的电子检测装置可减轻基层社区工作人员的负担，但是现有的电子检测装置由于设置位置比较固定，不能适配所有人，需要人员移动去配合装置，且只能进行温度检测，智能化程度不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能化人脸温控识别装置及防疫系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能化人脸温控识别装置，包括摄像头以及与摄像头连接的转动调节组件，所述转动调节组件包括左右调节组和上下调节组，所述上下调节组固定在所述左右调节组上，所述摄像头固定在所述上下调节组件上。

在本发明中，优选的，所述左右调节装置包括左右驱动电机，左右驱动电机输出端连接有外齿轮，所述外齿轮啮合套有内齿轮，所述内齿轮上端固定连接有连接板，所述连接板上固定有支座，所述支座上架设有转动轴，所述转动轴中部固定连接所述摄像头，一端部固定套设有第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮啮合有第二驱动齿轮，第二驱动齿轮连接有上下驱动电机。

一种智能化人脸温控识别防疫系统，包括以下步骤：步骤一、检测装置(3)检测入口处人员通过情况；步骤二、依据检测结果人脸采集装置采集当下图像数据并进行处理；步骤三、依据处理结果人脸采集装置上下或左右转动进一步采集完整人脸数据；步骤四、对采集的人脸数据进行特征提取，分析是否佩戴口罩。

在本发明中，优选的，在所述步骤一中，检测装置在人员进入检测入口处接收到感应信号，并将感应信号传递到采集装置中。

在本发明中，优选的，在所述步骤二中，还包括以下步骤：步骤(2-1)、所述采集装置在接收到感应信号后采集当下时刻的图像数据；步骤(2-2)、对采集的图像数据进行显著性区域划分；步骤(2-3)、依据显著图确定人脸所在区域。

在本发明中，优选的，在所述步骤(2-3)中，图像本身会分为若干个位置区域，依据显著图确定显著性区域所对应的位置区域，位置区域分为左上、中上、右上、左中、中、右中、左下、中下和右下。

在本发明中，优选的，在所述步骤三中，依据位置区域确定采集装置转动方向，转动方向包括上下左右四个方向。

在本发明中，优选的，在所述步骤四中，包括以下步骤：步骤(4-1)、通过显著性区域划分出完整人脸；步骤(4-2)、对该显著性区域处图像数据提取出特征值；步骤(4-3)、依据特征值确定佩戴口罩情况。

在本发明中，优选的，在所述步骤三中，采集装置在采集人脸数据的同时采集温度数据。

在本发明中，优选的，在所述步骤(4-2)中，采用多层卷积神经网络算法提取特征值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的系统通过采集装置采集人像，通过提取采集图像数据的显著性区域确定人脸所在位置，然后依据人脸的位置区域通过控制转动装置带动采集装置转动向指定方向转动，从而使人脸能全部进入采集装置中，无需人员进行移动，可自动实现人脸的跟踪定位，在对人脸定位完成后再次采集人脸图像数据及温度数据，图像数据进行特征提取分析，确定其是否佩戴口罩，对未佩戴口罩的人员进行语音报警提示，温度数据与限定区域进行对比，当不在区域内时语音报警，并上传到疫情防控中心。

附图说明

图1为本发明所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统的结构示意图。

图2为本发明所述的一种智能化人脸温控识别装置的结构示意图。

图3为本发明所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统的流程图。

图4为本发明所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统的结构框图。

附图中：1-摄像头、11-左右驱动电机、12-外齿轮、13-内齿轮、14-连接板、15-支座、16-转动轴、17-第一驱动齿轮、18-第二驱动齿轮、19-上下驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图4，本发明一较佳实施方式提供一种智能化人脸温控识别装置，依据需求设置在社区、机关单位、高校和公共场所等入口处，通过采集进入人员的人脸数据，且可依据进入人员调整摄像头1拍摄角度，适应能力高，包括采集组件，采集组件包括摄像头1以及与摄像头1连接的转动调节组件，转动调节装置包括左右调节组和上下调节组，上下调节组固定在左右调节组上，摄像头1固定在上下调节组件上。

在该实施方式中，左右调节装置包括左右驱动电机11，左右驱动电机11输出端连接有外齿轮12，外齿轮12啮合套有内齿轮13，内齿轮13上端固定连接有连接板14，连接板14上固定有支座15，支座15上架设有转动轴16，转动轴16中部固定连接摄像头1，一端部固定套设有第一驱动齿轮17，第一驱动齿轮17啮合有第二驱动齿轮18，第二驱动齿轮18连接有上下驱动电机19，其中左右驱动电机11和上下驱动电机19连接有主控模块，由主控模块控制其工作。

具体的，当需要摄像头1进行左右转动时，主控模块控制左右驱动电机11工作，左右驱动电机11驱动外齿轮12转动，从而通过内齿轮13带动连接板14转动，连接板14上固定的摄像头1随之转动，完成摄像头1左右转动；当需要摄像头1进行上下转动时，主控模块控制上下驱动电机19工作，上下驱动电机19驱动第二驱动齿轮18转动，第二驱动齿轮18通过第一驱动齿轮17带动转动轴16进行转动，与转动轴16固定连接的摄像头1随之上下转动。

本发明另一较佳实施方式提供一种智能化人脸温控识别防疫系统，主要配合智能化人脸温控识别装置进行实时监测过往行人体温状态及戴口罩情况，及时发现异常人员，防患于未然，且智能终端远程连接疫情防控中心，将实时数据远传给疫情防控中心，方便进行统一监管，系统还包括固定装置2、检测装置3、温度采集装置4和语音提示装置5，检测装置3固定设置在固定装置2侧壁上靠近入口位置，用来检测入口处是否有人靠近，检测范围一般在30cm-50cm；识别装置固定在固定装置2上方，其中的摄像头1可由主控模块通过转动调节组件控制其进行角度调整，以适应不同身高的人；温度采集装置4采集人物的温度信息；且主控模块除识别装置还与检测装置3、温度采集装置4、语音提示装置5，主要完成对图像数据的处理及相关装置的控制。

在本实施方式中，在主控模块中，包括以下步骤：步骤一、检测装置3检测入口处人员通过情况；步骤二、依据检测结果摄像头1采集当下图像数据并进行处理；步骤三、依据处理结果识别装置上下或左右转动进一步采集完整人脸数据；步骤四、对采集的人脸数据进行特征提取，分析是否佩戴口罩。

具体的，在步骤一中，检测装置3在人员进入检测入口处接收到感应信号，并将感应信号传递到主控模块中；相反，在没有人员通过的时候检测装置3不发送信号给主控模块，相应的识别装置无动作，即识别装置只有在检测装置3接收到感应信号的情况下工作，这样可以避免采集装置24小时工作，消耗电能。

在本实施方式中，在步骤二中，还包括以下步骤：步骤2-1、主控模块在接收到感应信号后给摄像头1信号，摄像头1采集当下时刻的图像数据；步骤2-2、对采集的图像数据进行显著性区域划分；步骤2-3、依据显著图确定人脸所在区域。

具体的，在步骤2-1中，检测装置3将感应信号传递给主控模块，然后主控模块发送信号给摄像头1，图像采集装置采集当下时刻的图像并返回给主控模块保存；在主控模块中进行步骤2-2，先以颜色、分块相似性和位置关系作为基本特征计算多分辨率下图像中各像素的显著程度，然后依据显著程度使用插值运算对图像进行融合，从而提取出显著图，该显著图即为图像采集装置采集到的人脸。

在本实施方式中，在步骤2-3中，图像本身会分为若干个位置区域，依据显著图确定显著性区域所对应的位置区域。

具体的位置区域分为左上、中上、右上、左中、中、右中、左下、中下和右下，及图像分为九宫格，显著图确定后，依据显著图的像素点坐标确定其所在的位置区域。

在本实施方式中，在步骤三中，依据位置区域确定摄像头1转动方向，转动方向包括上下左右四个方向。

具体的，当显著图位于左上位置区域时，意味着人脸位于采集装置的左上角，对应的转动调节组件需进行向左再向上转动；当显著图位于中上位置区域时，对应的转动调节组件需进行向上转动；当显著图位于右上位置区域时，对应的转动调节组件需进行向右再向上转动；当显著图位于左中位置区域时，对应的转动调节组件需进行向左转动；当显著图位于中位置区域时，对应的转动调节组件不做动作；当显著图位于右中位置区域时，对应的转动调节组件需进行向右转动；当显著图位于左下位置区域时，对应的转动调节组件需进行向左再向下转动；当显著图位于中下位置区域时，对应的转动调节组件需进行向下转动；当显著图位于右下位置区域时，对应的转动调节组件需进行向右再向下转动，从而使得人脸能位于采集装置采集范围内，无需人员移动，便可快速的对人脸进行采集，智能化程度高。

在本实施方式中，在步骤四中，包括以下步骤：步骤4-1、通过显著性区域划分出完整人脸；步骤4-2、对该显著性区域处图像数据提取出特征值；步骤4-3、依据特征值确定佩戴口罩情况。

在本实施方式中，在步骤三中，摄像头1在转动后采集人脸数据的同时温度采集装置4采集温度数据，其中温度数据采集后输入到主控模块中存储，并与设定的范围对比，超出设定范围时主控模块控制语音提示装置5进行语音报警，提醒工作人员异常情况，同时主控模块将该异常数据保存并传给疫情防控中心，以方便疫情防控中心对范围区域内进行管控。

在本实施方式中，在步骤4-1中，对再次采集的完整图像进行同样的显著区域提取，提取出完成的人脸数据，在步骤4-2中，采用多层卷积神经网络算法对人脸提取特征值。

具体的，对人脸数据的特征提取进行三层卷积神经网络算法处理，一层神经网络首先提取出人脸内的眼睛、鼻子、嘴器官所在面部的边界区域，接着二层神经网络在边界区域内对器官进行初步的定位，然后三层神经网络对初步定位的器官进行精确的定位并提取特征值输出，对于输出的特征值，与设定的特征值进行比对，当提取的特征值比对后有与鼻子和嘴相匹配的特征值时，则主控模块输出一高电平信号给语音提示装置5，语音提示装置5进行语音报警，提示进入人员未佩戴口罩，请佩戴口罩。

进一步的，在火车站或机场等重要交通场所，除了需检测人员温度及口罩佩戴情况，还需要对人员身份进行识别与核实，在疫情期间由于佩戴口罩对于人员的识别不能通过口罩实现，基于以上智能化人脸温控识别装置以及人脸温控识别防疫系统，可在其摄像头1旁增设一虹膜采集设备，并在主控模块中增加现有的虹膜处理算法，虹膜采集设备与主控模块通讯连接，虹膜采集设备在步骤三中同摄像头1同步动作，虹膜采集设备采集人员的脸部照片，然后将采集图像传入主控模块中，由主控模块中虹膜处理算法进行处理，首先对虹膜图像进行图像处理：1、虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置，其中内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界；2、虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸；3、图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率；接着用独立成分分析方法对处理后的图像进行特征提取，并进行编码，最后将编码与特征库内的编码对比，找出相同的编码，从而确定人员的身份信息，无需人员摘掉口罩便可实现人员的身份识别，快速且安全。

工作原理：

系统整体用于社区、机关单位、高校和公共场所等入口处，检测装置3用来检测入口处是否有人靠近，当有人接近入口处时，检测装置3检测到该信号输入到主控模块中，主控模块控制图像摄像头1采集当前时刻的图像数据，接着主控模块先通过对图像数据进行显著性区域提取，提取出显著图，该显著图即为人脸图，然后通过定位显著图在采集图像中的位置区域，依据该位置区域确定转动调节组件转动方向，接着主控模块控制转动调节组件带动摄像头1转动，转动后摄像头1再次进行采集，采集人脸图像后再次输入到主控模块内，主控模块对于完整的图像数据首先进行显著区域提取，提取出完整的人脸数据，通过多层卷积神经网络对人脸数据的器官进行特征提取，提取后的特征值与设定值对比，当有与鼻子和嘴巴的特征值比对成功的，说明检测人员未佩戴口罩，主控模块发送信号给语音提示装置5，语音提示装置5发出报警，提示人员佩戴口罩；同时温度采集装置4采集其温度，温度数据进入主控模块，主控模块将其与设定的范围对比，如超出范围则说明体温异常，主控模块控制语音报警装置报警，提示相关工作人员处理，并将异常发送给疫情防控中心报备，以方便疫情防控中心对范围区域内疫情进行管控。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种智能化人脸温控识别装置，其特征在于，包括摄像头(1)以及与摄像头(1)连接的转动调节组件，所述转动调节组件包括左右调节组和上下调节组，所述上下调节组固定在所述左右调节组上，所述摄像头(1)固定在所述上下调节组件上。

2.根据权利要求1所述的一种智能化人脸温控识别装置，其特征在于，所述左右调节装置包括左右驱动电机(11)，左右驱动电机(11)输出端连接有外齿轮(12)，所述外齿轮(12)啮合套有内齿轮(13)，所述内齿轮(13)上端固定连接有连接板(14)，所述连接板(14)上固定有支座(15)，所述支座(15)上架设有转动轴(16)，所述转动轴(16)中部固定连接所述摄像头(1)，一端部固定套设有第一驱动齿轮(17)，所述第一驱动齿轮(17)啮合有第二驱动齿轮(18)，第二驱动齿轮(18)连接有上下驱动电机(19)。

3.一种智能化人脸温控识别防疫系统，基于上述权利要求1-2任意一项所述的一种智能化人脸温控识别装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、检测装置(3)检测入口处人员通过情况；步骤二、依据检测结果摄像头(1)采集当下图像数据并进行处理；步骤三、依据处理结果识别装置上下或左右转动进一步采集完整人脸数据；步骤四、对采集的人脸数据进行特征提取，分析是否佩戴口罩。

4.根据权利要求3所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤一中，检测装置(3)在人员进入检测入口处接收到感应信号，并将感应信号传递到主控模块中。

5.根据权利要求4所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤二中，还包括以下步骤：步骤(2-1)、所述主控模块在接收到感应信号后给摄像头(1)信号，摄像头(1)采集当下时刻的图像数据；步骤(2-2)、对采集的图像数据进行显著性区域划分；步骤(2-3)、依据显著图确定人脸所在区域。

6.根据权利要求5所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤(2-3)中，图像本身会分为若干个位置区域，依据显著图确定显著性区域所对应的位置区域，位置区域分为左上、中上、右上、左中、中、右中、左下、中下和右下。

7.根据权利要求3所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤三中，依据位置区域确定转动调节组件转动方向，转动方向包括上下左右四个方向。

8.根据权利要求3所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤四中，包括以下步骤：步骤(4-1)、通过显著性区域划分出完整人脸；步骤(4-2)、对该显著性区域处图像数据提取出特征值；步骤(4-3)、依据特征值确定佩戴口罩情况。

9.根据权利要求3所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤三中，采集装置在采集人脸数据的同时采集温度数据。

10.根据权利要求8所述的一种智能化人脸温控识别防疫系统，其特征在于，在所述步骤(4-2)中，采用多层卷积神经网络算法提取特征值。

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