CN112330868B - 一种人脸识别及红外体温检测门禁系统 - Google Patents

一种人脸识别及红外体温检测门禁系统 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提供一种人脸识别及红外体温检测门禁系统，包括左箱体、右箱体、连杆、卡片闸机、杆a、杆b、显示屏、摄像头a、摄像头b、二自由度舵机云台、红外线测温模块、超声波测距模块。本发明改进了测温系统的结构，使其具有角度调节功能，能够更好的对准人脸，并且改进了其他的结构单元，具有结构更为科学合理、安全性更高等优点。

Description

一种人脸识别及红外体温检测门禁系统
技术领域
本发明涉及门禁设备领域，具体涉及一种人脸识别及红外体温检测门禁系统。
背景技术
目前的门禁系统综合来讲的问题有：1.安全系统不够完善，很多门禁系统的闸门经常性出现误夹伤人和用户携带的行李；2.人脸识别不够准确，效率不够高；3.人体温度温检测不精确，包括在温度的误差和检测身体部位的误差，而且实际使用发现，红外测温的距离对检测到的温度影响很大，测量同一个温度的物体，距离越远，温度测量值和实际温度相比就越低；4.“帮刷脸”问题显著，很多用户刷自己的脸帮陌生人进入现象频繁发生，且这个问题尚未得到很好的解决；5.“卡门”问题显著，很多用户在上一个人通过门禁闸门后的闸门尚未及时关闭的情况下快速用物体遮挡住门禁检测用户是否完全通过的检测传感器，导致门禁的闸门误判，闸门一直处于打开状态，从而这些用户达到免身份检测就进出门禁系统的目的。6.目前的门禁系统都是固定安装好的，不可移动，当门禁系统安装在楼道能通道处，灾害发生时会严重阻碍到人员的逃生，存在着极大地安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种人脸识别及红外体温检测门禁系统，该门禁系统改进了测温系统的结构，使其具有角度调节功能，能够更好的对准人脸，并且改进了其他的结构单元，具有结构更为科学合理、安全性更高等优点。
本发明的技术方案如下：
所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，包括左箱体、右箱体、连杆、卡片闸机、杆a、杆b、显示屏、摄像头a、摄像头b、二自由度舵机云台、红外线测温模块、超声波测距模块；
所述的左箱体、右箱体并排间隔设置，左箱体、右箱体为人行通道，所述的左箱体、右箱体之间通过连杆连接，左箱体、右箱体之间的电线从连杆内通过；所述的左箱体、右箱体内分别设有卡片闸机，卡片闸机用于封闭或打开人行通道；
所述的杆a和杆b设置在左箱体或右箱体的顶面上，所述的杆a位于在左箱体或右箱体的顶面的后部，杆b位于左箱体或右箱体的顶面的前部；
所述的杆a的顶端设有摄像头a，所述的杆b的顶端设有显示屏，所述的显示屏的顶部设有摄像头b，所述的二自由度舵机云台设于摄像头b顶面上，所述的红外线测温模块、超声波测距模块安装于二自由度舵机云台上；所述的杆a的高度大于二自由度舵机云台的高度。
所述的二自由度舵机云台包括舵机a、舵机b、U形固定片，所述的舵机a设于摄像头b顶面上，其输出轴竖直向上延伸，所述的舵机b安装于舵机a的输出轴上，能够跟随舵机a的输出轴转动，舵机b的输出轴水平设置，所述的U形固定片安装于舵机b的输出轴上，所述的红外线测温模块、超声波测距模块分别安装在U形固定片上。
所述的卡片闸机包括扇形闸板、驱动舵机；所述的左箱体、右箱体相对的侧面上分别设有闸板槽，所述的驱动舵机设于左箱体、右箱体内的下部，其输出轴上分别固定设有扇形闸板，通过驱动舵机驱动，左箱体、右箱体中的扇形闸板转动从闸板槽中伸出，两者配合封闭人行通道。
所述的扇形闸板伸出左箱体或右箱体外的圆弧角处设有向圆弧边和半径边分别延伸的缺口，该缺口上设有压力传感器，所述的压力传感器上安装补偿边，所述的补偿边对应缺口形状进行补偿，保持扇形闸板为完整的扇形结构。
所述的所述的显示屏的顶部还设有喇叭。
所述的左箱体、右箱体底板设有多个轮槽，左箱体、右箱体底板内底面对应轮槽固定设有电机，所述的电机的输出轴上固定安装有轮子，所述的轮子置于轮槽中，与地面接触；所述的轮子的滚动方向平行于人行通道的方向。
所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，还包括定位装置，所述的定位装置包括升降驱动电机、齿轮、齿条、安装套、定位柱、卡扣、定位底座；所述的左箱体和右箱体的内侧壁上至少设有一组升降驱动电机和安装套；所述的安装套的轴向竖直设置，内套装有定位柱，安装套的外圆面上设有沿其轴向的齿条槽，所述的齿条经过该齿条槽与定位柱的上部和中部固定连接；所述的升降驱动电机位于安装套旁边，其输出轴上设有齿轮，所述的齿轮与齿条啮合；所述的左箱体和右箱体的底板上对应定位柱设有导向孔；所述的定位底座上设有对应定位柱的定位孔，定位底座事先固定安装于地面上；在升降驱动电机驱动下定位柱的下端能够经导向孔穿出左箱体或右箱体之外，伸入该定位孔中，固定左箱体和右箱体在地面上的安装位置。
所述的定位柱的外圆面下端设有卡块槽，所述的卡块槽的顶部设有卡块电机，所述的卡块电机的输出轴竖直向下设置，其输出轴的末端与弧形卡块的一端固定连接，所述的弧形卡块的另一端在卡块电机的驱动下转出卡块槽之外或者收回卡块槽内；所述的定位底座的定位孔的内侧壁上设有对应卡块的定位卡槽，卡块转动进入定位卡槽时，能够固定定位柱位置，使其不会脱离定位孔；
所述的弧形卡块连接卡块电机的输出轴的一端的宽度较窄，另外一端的宽度较宽。
所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，还包括控制系统、电池、温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块，所述的温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块检测出火灾发生时，发送信号给控制系统，由控制系统控制卡块转动收回卡块槽中，定位柱升起离开地面上的定位孔，各组电机同步启动，驱动轮子将左箱体、右箱体通过送至空旷处，留出更大的人行通道。
所述的左箱体、右箱体的顶面上设有NFC刷卡装置。
所述的左箱体或右箱体面对人行通道的内侧面的上部，位于闸板槽的两侧分别设有一组红外物体传感器。
所述的控制系统可以采用stm32主控芯片和jetson nano芯片，jetson nano芯片用于两个摄像头和HDMI屏幕，进行人脸识别等一些列识别和控制HDMI屏幕显示。stm32主控芯片用于控制其他所有电动模块的工作。
所述的温度检测模块可采用如下型号：MLX90614ESF-DCI红外线测温模块。
所述的红外物体传感器可采用如下型号：HPJ-T21红外线传感器。
所述的NFC刷卡装置可采用如下型号：MFRC-552 Rc552 RFID射频 IC卡传感器模块。
所述的压力传感器可采用如下型号：HX711Ad的压力传感器。
所述的超声波测距模块可采用如下型号：HC-SR04超声波测距模块。
所述的天然气传感模块可采用如下型号：MQ-4天然气传感模块。
所述的烟雾气敏传感器模块可采用如下型号： MQ-2烟雾气敏传感器模块。
本发明通过杆a、杆b以及摄像头a、摄像头b的结构组合，由摄像头a检测人脸进行人脸识别，摄像头b以及其上设置的超声波测距模块检测人脸距离，从而能够识别人体行为，比如退后等，针对异常行为，超声波测距模块发送信号至控制系统，由控制系统控制卡片闸机关闭。本发明通过这一基础结构为解决“帮刷脸”问题提供了基础结构平台。
本发明通过实现了二自由度舵机云台安装红外线测温模块和超声波测距模块，能够根据摄像头b人脸识别情况，调整红外线测温模块和超声波测距模块角度，更准确对准人体。同时利用超声波测距模块进行红外测温的温度补偿，解决红外线测温模块检测距离对检测到的温度的影响，从而能够克服温度检测时因为角度和对准身体部位造成的检测误差等问题。
本发明通过在扇形闸板上设置的压力传感器，实时检测闸门的受力情况，在系统出错误夹到使用者的情况下启动紧急打开；为了顺利实现这一功能，本发明巧明设计了扇形闸板上的缺口及补偿边结构，既不影响外形美观以及扇形闸板体积，同时也保证了压力传感器的顺利工作。同时，通过红外物体传感器，检测人体用户出入闸门的情况，用于初步判断用户是否完全通过闸门。
本发明通过电机和轮子，以及温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块，在检测到火灾的发生时，将整个门禁系统移动至空旷位置，让出人行通道。
本发明通过定位柱实现了整个门禁系统的定位稳定，以及在需要时自动解除定位，该定位柱巧明设计的独特结构的弧形卡块，使得卡位结构更为小巧，控制更为便利。
本发明的结构科学合理，安全性更高，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的人脸识别及红外体温检测门禁系统的结构示意图；
图2为本发明的人脸识别及红外体温检测门禁系统前半部的横截面剖视图；
图3为本发明的定位装置侧面透视图；
图4为本发明的定位装置俯视透视图；
图5为本发明的电路原理图；
图中各部分名称及序号如下：
1-左箱体，2-右箱体，3-连杆，4-杆a，5-杆b，6-显示屏，7-摄像头a，8 -摄像头b，9-舵机a，10-舵机b，11- U形固定片，12-红外线测温模块，13-超声波测距模块，14-扇形闸板，15-驱动舵机，16-缺口，17-压力传感器，18-补偿边， 19-喇叭，20-NFC刷卡装置，21-轮槽，22-电机，23-轮子，24-升降驱动电机，25-齿轮，26-齿条，27-安装套，28-定位柱，29-定位孔，30-定位底座，31-卡块槽，32-卡块电机，33-弧形卡块，34-齿条槽，35-定位卡槽，36-闸板槽，37-红外物体传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
如图1-5所示，人脸识别及红外体温检测门禁系统，包括左箱体1、右箱体2、连杆3、卡片闸机、杆a4、杆b5、显示屏6、摄像头a7、摄像头b8、二自由度舵机云台、红外线测温模块12、超声波测距模块13；
所述的左箱体1、右箱体2并排间隔设置，左箱体1、右箱体2为人行通道，所述的左箱体1、右箱体2之间通过连杆3连接，左箱体1、右箱体2之间的电线从连杆3内通过；所述的左箱体1、右箱体2内分别设有卡片闸机，卡片闸机用于封闭或打开人行通道；
所述的杆a4和杆b5设置在左箱体1或右箱体2的顶面上，所述的杆a4位于在左箱体1或右箱体2的顶面的后部，杆b5位于左箱体1或右箱体2的顶面的前部；
所述的杆a4的顶端设有摄像头a7，所述的杆b5的顶端设有显示屏6，所述的显示屏6的顶部设有摄像头b8，所述的二自由度舵机云台设于摄像头b8顶面上，所述的红外线测温模块12、超声波测距模块13安装于二自由度舵机云台上；所述的杆a4的高度大于二自由度舵机云台的高度。
所述的二自由度舵机云台包括舵机a9、舵机b10、U形固定片11，所述的舵机a9设于摄像头b8顶面上，其输出轴竖直向上延伸，所述的舵机b10安装于舵机a9的输出轴上，能够跟随舵机a9的输出轴转动，舵机b10的输出轴水平设置，所述的U形固定片11安装于舵机b10的输出轴上，所述的红外线测温模块12、超声波测距模块13分别安装在U形固定片11上。
超声波测距模块进行红外测温的温度补偿，补偿公式可采用如下文献记载的公式：
基于距离补偿的红外测温系统设计，葛泽勋、曹秒、安志勇，长春理工大学学报（自然科学版），2019年4月第42卷第2期。
所述的卡片闸机包括扇形闸板14、驱动舵机15；所述的左箱体1、右箱体2相对的侧面上分别设有闸板槽36，所述的驱动舵机15设于左箱体1、右箱体2内的下部，其输出轴上分别固定设有扇形闸板14，通过驱动舵机15驱动，左箱体1、右箱体2中的扇形闸板14转动从闸板槽36中伸出，两者配合封闭人行通道。
所述的扇形闸板14伸出左箱体1或右箱体2外的圆弧角处设有向圆弧边和半径边分别延伸的缺口16，该缺口16上设有压力传感器17，所述的压力传感器17上安装补偿边18，所述的补偿边18对应缺口16形状进行补偿，保持扇形闸板14为完整的扇形结构。
所述的所述的显示屏6的顶部还设有喇叭19；所述的左箱体1、右箱体2的顶面上设有NFC刷卡装置20。
所述的左箱体1、右箱体2底板设有多个轮槽21，左箱体1、右箱体2底板内底面对应轮槽21固定设有电机22，所述的电机22的输出轴上固定安装有轮子23，所述的轮子23置于轮槽21中，与地面接触；所述的轮子23的滚动方向平行于人行通道的方向。
所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，还包括定位装置，所述的定位装置包括升降驱动电机24、齿轮25、齿条26、安装套27、定位柱28、定位底座30；所述的左箱体1和右箱体2的内侧壁上至少设有一组升降驱动电机24和安装套27；所述的安装套27的轴向竖直设置，内套装有定位柱28，安装套27的外圆面上设有沿其轴向的齿条槽34，所述的齿条26经过该齿条槽34与定位柱28的上部和中部固定连接；所述的升降驱动电机24位于安装套27旁边，其输出轴上设有齿轮25，所述的齿轮25与齿条26啮合；所述的左箱体1和右箱体2的底板上对应定位柱28设有导向孔；所述的定位底座30上设有对应定位柱28的定位孔29，定位底座30事先固定安装于地面上；在升降驱动电机24驱动下定位柱28的下端能够经导向孔穿出左箱体1或右箱体2之外，伸入该定位孔29中，固定左箱体1和右箱体2在地面上的安装位置。
所述的定位柱28的外圆面下端设有卡块槽31，所述的卡块槽31的顶部设有卡块电机32，所述的卡块电机32的输出轴竖直向下设置，其输出轴的末端与弧形卡块33的一端固定连接，所述的弧形卡块33的另一端在卡块电机32的驱动下转出卡块槽31之外或者收回卡块槽31内；所述的定位底座30的定位孔29的内侧壁上设有对应弧形卡块33的定位卡槽35，弧形卡块33转动进入定位卡槽35时，能够固定定位柱28位置，使其不会脱离定位孔29；
所述的弧形卡块33连接卡块电机32的输出轴的一端的宽度较窄，另外一端的宽度较宽。
所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，还包括控制系统、电池、温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块，所述的温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块检测出火灾发生时，发送信号给控制系统，由控制系统控制卡块转动收回卡块槽中，定位柱升起离开地面上的定位孔，各组电机22同步启动，驱动轮子23将左箱体1、右箱体2通过送至空旷处，留出更大的人行通道。
所述的左箱体1或右箱体2面对人行通道的内侧面的上部，位于闸板槽36的两侧分别设有一组红外物体传感器37。

Claims (6)

1.一种人脸识别及红外体温检测门禁系统，包括左箱体（1）、右箱体（2）、连杆（3）、卡片闸机、杆a（4）、杆b（5）、显示屏（6）、摄像头a（7）、摄像头b（8）、二自由度舵机云台、红外线测温模块（12）、超声波测距模块（13），其特征在于：
所述的左箱体（1）、右箱体（2）并排间隔设置，左箱体（1）、右箱体（2）为人行通道，所述的左箱体（1）、右箱体（2）之间通过连杆（3）连接，左箱体（1）、右箱体（2）之间的电线从连杆（3）内通过；所述的左箱体（1）、右箱体（2）内分别设有卡片闸机，卡片闸机用于封闭或打开人行通道；
所述的杆a（4）和杆b（5）设置在左箱体（1）或右箱体（2）的顶面上，所述的杆a（4）位于在左箱体（1）或右箱体（2）的顶面的后部，杆b（5）位于左箱体（1）或右箱体（2）的顶面的前部；
所述的杆a（4）的顶端设有摄像头a（7），所述的杆b（5）的顶端设有显示屏（6），所述的显示屏（6）的顶部设有摄像头b（8），所述的二自由度舵机云台设于摄像头b（8）顶面上，所述的红外线测温模块（12）、超声波测距模块（13）安装于二自由度舵机云台上；所述的杆a（4）的高度大于二自由度舵机云台的高度；
所述的左箱体（1）、右箱体（2）底板设有多个轮槽（21），左箱体（1）、右箱体（2）底板内底面对应轮槽（21）固定设有电机（22），所述的电机（22）的输出轴上固定安装有轮子（23），所述的轮子（23）置于轮槽（21）中，与地面接触；所述的轮子（23）的滚动方向平行于人行通道的方向；
还包括定位装置，所述的定位装置包括升降驱动电机（24）、齿轮（25）、齿条（26）、安装套（27）、定位柱（28）、定位底座（30）；所述的左箱体（1）和右箱体（2）的内侧壁上至少设有一组升降驱动电机（24）和安装套（27）；所述的安装套（27）的轴向竖直设置，内套装有定位柱（28），安装套（27）的外圆面上设有沿其轴向的齿条槽（34），所述的齿条（26）经过该齿条槽（34）与定位柱（28）的上部和中部固定连接；所述的升降驱动电机（24）位于安装套（27）旁边，其输出轴上设有齿轮（25），所述的齿轮（25）与齿条（26）啮合；所述的左箱体（1）和右箱体（2）的底板上对应定位柱（28）设有导向孔；所述的定位底座（30）上设有对应定位柱（28）的定位孔（29），定位底座（30）事先固定安装于地面上；在升降驱动电机（24）驱动下定位柱（28）的下端能够经导向孔穿出左箱体（1）或右箱体（2）之外，伸入该定位孔（29）中，固定左箱体（1）和右箱体（2）在地面上的安装位置；
所述的定位柱（28）的外圆面下端设有卡块槽（31），所述的卡块槽（31）的顶部设有卡块电机（32），所述的卡块电机（32）的输出轴竖直向下设置，其输出轴的末端与弧形卡块（33）的一端固定连接，所述的弧形卡块（33）的另一端在卡块电机（32）的驱动下转出卡块槽（31）之外或者收回卡块槽（31）内；所述的定位底座（30）的定位孔（29）的内侧壁上设有对应弧形卡块（33）的定位卡槽（35），弧形卡块（33）转动进入定位卡槽（35）时，能够固定定位柱（28）位置，使其不会脱离定位孔（29）；
所述的弧形卡块（33）连接卡块电机（32）的输出轴的一端的宽度较窄，另外一端的宽度较宽；
还包括控制系统、电池、温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块，所述的温度检测模块、天然气传感模块、烟雾气敏传感器模块检测出火灾发生时，发送信号给控制系统，由控制系统控制卡块转动收回卡块槽中，定位柱升起离开地面上的定位孔，各组电机（22）同步启动，驱动轮子（23）将左箱体（1）、右箱体（2）通过送至空旷处，留出更大的人行通道。
2.如权利要求1所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，其特征在于：所述的二自由度舵机云台包括舵机a（9）、舵机b（10）、U形固定片（11），所述的舵机a（9）设于摄像头b（8）顶面上，其输出轴竖直向上延伸，所述的舵机b（10）安装于舵机a（9）的输出轴上，能够跟随舵机a（9）的输出轴转动，舵机b（10）的输出轴水平设置，所述的U形固定片（11）安装于舵机b（10）的输出轴上，所述的红外线测温模块（12）、超声波测距模块（13）分别安装在U形固定片（11）上。
3.如权利要求1所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，其特征在于：所述的卡片闸机包括扇形闸板（14）、驱动舵机（15）；所述的左箱体（1）、右箱体（2）相对的侧面上分别设有闸板槽（36），所述的驱动舵机（15）设于左箱体（1）、右箱体（2）内的下部，其输出轴上分别固定设有扇形闸板（14），通过驱动舵机（15）驱动，左箱体（1）、右箱体（2）中的扇形闸板（14）转动从闸板槽（36）中伸出，两者配合封闭人行通道。
4.如权利要求3所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，其特征在于：所述的扇形闸板（14）伸出左箱体（1）或右箱体（2）外的圆弧角处设有向圆弧边和半径边分别延伸的缺口（16），该缺口（16）上设有压力传感器（17），所述的压力传感器（17）上安装补偿边（18），所述的补偿边（18）对应缺口（16）形状进行补偿，保持扇形闸板（14）为完整的扇形结构。
5.如权利要求1所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，其特征在于：所述的所述的显示屏（6）的顶部还设有喇叭（19）；所述的左箱体（1）、右箱体（2）的顶面上设有NFC刷卡装置（20）。
6.如权利要求3所述的人脸识别及红外体温检测门禁系统，其特征在于：所述的左箱体（1）或右箱体（2）面对人行通道的内侧面的上部，位于闸板槽（36）的两侧分别设有一组红外物体传感器（37）。
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