CN113221774A - 人脸识别系统及考勤装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于人脸识别技术领域，具体公开了一种人脸识别系统及考勤装置，该人脸识别系统包括图像采集单元、识别单元及光照单元，图像采集单元用于间歇采集人脸识别区域内的图像，识别单元用于对比采集的图像与数据库内的图像是否一致，并输出对比结果，光照单元设有亮度采集端，用于采集环境的光照亮度，光照单元内存储有亮度阈值，当环境的光照亮度小于亮度阈值时，光照单元的亮光输出端启动，当环境的光照亮度大于亮度阈值时，光照单元的暗光输出端启动，光照单元的亮光输出端和暗光输出端均设置在人脸识别区域的中部。采用本技术方案，利用人脸识别系统和考勤装置，实现有针对性地调整相适宜的光线，提高人脸识别的准确度。

Description

人脸识别系统及考勤装置

技术领域

本发明属于人脸识别技术领域，涉及一种人脸识别系统及考勤装置。

背景技术

人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。利用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。现有的人脸识别考勤机则是运用了这项技术，来实现对员工的考勤。

目前，人脸识别考勤机通过固定在公司入口的某一处，当员工上下班时利用摄像头采集员工面部数据并与事先录入的人脸信息进行比对进行考勤，这种人脸识别考勤机在使用时，由于员工之间身高存在差异，当员工的身高与摄像头的高度差异较大时，摄像头难以采集员工面部数据，需要员工前后移动改变与摄像头之间的距离方能成功被采集面部数据，较为不便。

人的脸部特征会受到光线的影响，不同位置和亮度的光线会使人脸产生变形，所以在人脸识别过程中，光照及人体自身的肤色均会对人脸识别的准确率造成影响。光照的亮度较低或较高时，人脸识别装置采集的人体面部特征较模糊，人脸识别装置无法自采集的图像信息中提取出有效的面部特征，从而导致人脸识别失败。且研究表明，人体自身肤色越黑，人脸识别装置的识别率越低，肤色较深的人群，在普通光照下，其面部五官与其余肤色在图像中不具有较明显的区分，不利于人脸识别系统进行面部特征提取。而现有的人脸识别装置无法针对不同光照或不同肤色的情况提供相适宜的光线，造成人脸识别误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人脸识别系统及考勤装置，实现有针对性地调整相适宜的光线，提高人脸识别的准确度。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种人脸识别系统，包括：

图像采集单元，所述图像采集单元用于间歇采集人脸识别区域内的图像；

识别单元，所述识别单元的第一输入端与图像采集单元的输出端连接，识别单元的第二输入端连接有存储样本人脸图像的数据库，识别单元用于对比采集的图像与数据库内的图像是否一致，并输出对比结果；

光照单元，所述光照单元的启动端与识别单元的输出端经非门后连接，光照单元设有亮度采集端，用于采集环境的光照亮度，光照单元内存储有亮度阈值，当环境的光照亮度小于亮度阈值时，光照单元的亮光输出端启动，当环境的光照亮度大于亮度阈值时，光照单元的暗光输出端启动，光照单元的亮光输出端和暗光输出端均设置在人脸识别区域的中部。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：图像采集单元能够采集人脸识别区域内的图像，并将图像传输至识别单元，通过识别单元判断图像内是否具有数据库中对应的人像，实现人脸识别。当采集的图像与数据库中的图像对应时，识别单元输出识别成功的结果，完成人脸识别。

而当人脸识别不成功时，识别单元输出端经非门后，向光照单元的启动端输入控制信号，控制光照单元启动。光照单元采集环境的光照亮度，判断环境的光照亮度是否适宜，若光照亮度较低，则光照单元的亮光输出端启动，增强光照亮度；若光照亮度较高，则启动暗光输出端，输出暗光，降低人脸识别区域内的亮度。加之图像采集单元间歇采集图像，识别单元输出结果与光照单元下一次采集图像间具有一定时长，为光照单元的启动提供充足的时间。

进一步，还包括辅光单元，所述辅光单元设有面部亮度采集端，所述面部亮度采集端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于采集人脸部四侧的局部亮度，辅光单元连接有亮度阈值存储器，用于对比脸部局部亮度与亮度阈值的数值大小；

所述辅光单元设有辅光输出端，辅光输出端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于发出辅助光照，当一侧脸部亮度大于或小于亮度阈值时，对应侧的辅光输出端发出亮光或暗光。

辅光单元采集面部各区域的亮度，当某一面部区域的亮度偏离亮度阈值时，辅光单元设置在对应位置的辅光输出端发出亮光或暗光，实现对面部的局部打光，有利于人脸识别。

进一步，所述辅光单元的启动端与识别单元的输出端连接，辅光单元的启动端与识别单元输出端连接的线路上设有延时器，用于控制辅光单元滞后光照单元启动。

辅光单元需要在光照单元启动之后启动，光感单元启动进行光照亮度调整后，辅光单元才启动，采集脸部的亮度信号，根据此亮度信号判断是否需要启动辅光输出端。

进一步，还包括启动控制单元，所述启动控制单元包括红外测距传感器，所述红外测距传感器位于人脸识别区域内，红外测距传感器的输出端连接有比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接有距离阈值存储器，比较器的输出端与图像采集单元的控制端连接。

红外测距传感器用于检测人体与人脸识别区域间的距离，只有人体距离人脸识别区域在一定长度时，启动控制单元才输出控制信号至图像采集单元，控制图像采集单元启动，避免图像采集单元误启动。

本发明还提供一种人脸识别考勤装置，包括支撑架、人脸识别显示屏和升降机构，所述人脸识别显示屏上设有上述的人脸识别系统；

所述升降机构包括气缸、延伸板和至少一个滑轨，所述气缸设置在支撑架上，气缸的输出端与显示屏连接，所述滑轨竖向安装在支撑架顶部，所述延伸板上设有至少一个滑轮，滑轮与滑轨滑动连接，延伸板上设置有滑槽，人脸识别显示屏与滑槽滑动连接，滑槽与人脸识别显示屏间具有磁性连接。

人脸识别考勤装置利用人脸识别系统，对人员进行自动考勤，免去了点名人的考勤工作，有效提升了工作效率。气缸能够控制显示屏沿延伸板的滑槽滑动，而延伸板能够沿滑轨滑动，实现显示屏的高度位置调节，便于不同身高的人群使用，如公司考勤或学校学生点名，成年人与未成年学生间存在较大身高差距，可利用升降机构调整显示屏的高度。

进一步，还包括踏板，踏板位于支撑架一侧，人站在踏板上时，人面部正对显示屏。

设置踏板，提示使用者站立在恰当的位置，以便人脸识别系统正确采集图像。

进一步，所述踏板上设有压力传感器，压力传感器的第一输出端与气缸的伸出控制端连接，压力传感器与气缸伸出控制端连接的线路上串联有第一常开开关和第二常开开关，压力传感器的第二输出端与气缸的回缩控制端连接，压力传感器与气缸回缩控制端连接的线路上串联有第三常开开关；

所述人脸识别显示屏的顶部中间位置设有第一红外传感器，人脸识别显示屏的底部一侧或两侧设有第二红外传感器，第二红外传感器位于人脸的外侧，第二红外传感器可被人的身体躯干遮挡，第一红外传感器的输出端与第一常开开关的控制端连接，第二红外传感器的输出端与第二常开开关的控制端连接，第一红外传感器的输出端经非门与第三常开开关的控制端连接。

当压力传感器检测到压力信号时，若第一红外传感器与第二红外传感器均检测到信号，则第一红外传感器与第二红外传感器均受到人体的遮挡，显示屏位于人脸部的下方，此时第一常开开关和第二常开开关均闭合，压力传感器的信号输出至气缸的伸出控制端，控制气缸启动向外伸出，从而使显示屏上升。当第一红外传感器未检测到信号，则显示屏位于人脸部的上方，第一红外传感器控制第三常开开关闭合，使压力传感器输出信号至气缸的回缩控制端，气缸带动显示屏向下移动。

进一步，所述踏板设置为脚印状。

脚印状的踏板，便于定位，引导使用者踩踏在适当位置，保证使用者面部与显示屏正对。

进一步，所述支撑架上固定连接有定位板，所述定位板竖向设置；

所述定位板至少一侧设有若干横槽，横槽彼此平行，横槽内滑动连接有定位块，定位块外壁与横槽内壁贴合，定位块一侧与横槽端部间设有弹簧，定位块远离弹簧一端的顶部和底部设有斜面，定位块设置斜面的一端的纵向截面为梯形或三角形；

所述定位板上设有竖向槽，竖向槽与各横槽连通，定位块上的斜面朝向竖向槽，滑轨的底端固定连接有滑块，滑块可与横槽及竖向槽滑动连接，滑轨定位时，滑块一侧与横槽一端相抵，滑块另一侧与定位块远离弹簧的一侧相抵。

滑轨通过滑块与定位板连接，定位时滑块被挤压在定位块与横槽侧壁之间，滑块可移动至竖向槽处，沿竖向槽滑动至不同高度的横槽处，再自竖向槽与横槽的连通处滑入对应的横槽中。定位块设置斜面，滑块移动时可与定位块的斜面相抵，将定位块向弹簧所在侧移动，避免定位块阻碍滑块移动。

附图说明

图1是本发明人脸识别系统的流程示意图；

图2是本发明人脸识别考勤装置的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：支撑架1、定位板2、横槽3、竖向槽4、定位块5、滑轨6、延伸板7、显示屏8、气缸9、滑块10、滑轮11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明公开了一种人脸识别系统，包括图像采集单元、识别单元及光照单元。图像采集单元用于间歇采集人脸识别区域内的图像，如摄像头等。识别单元的第一输入端与图像采集单元的输出端电性连接，识别单元的第二输入端电性连接有存储样本人脸图像的数据库，识别单元用于对比采集的图像与数据库内的图像是否一致，并输出对比结果，识别成功或识别识别。

光照单元的启动端与识别单元的输出端经非门后电性连接，当识别单元识别失败时输出低电平信号经非门转换为高电平信号，并将高电平信号传输至光照单元，控制光照单元启动。光照单元设有亮度采集端，用于采集环境的光照亮度，光照单元内存储有亮度阈值，光照单元可将采集的环境光照亮度与存储的亮度阈值进行对比。当环境的光照亮度小于亮度阈值时，光照单元的亮光输出端启动，增强人脸识别区域内环境的光照亮度。当环境的光照亮度大于亮度阈值时，光照单元的暗光输出端启动，降低人脸识别区域内环境的光照亮度，光照单元的亮光输出端和暗光输出端均设置在人脸识别区域的中部，集中对人脸识别区域进行打光，使光照可在人脸上分布均匀，有利于人脸识别。

本发明的一种优选方案中，人脸识别系统还包括辅光单元。辅光单元设有面部亮度采集端，面部亮度采集端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于采集人脸部四侧的局部亮度。辅光单元连接有亮度阈值存储器，辅光单元可用于对比脸部局部亮度与亮度阈值的数值大小。辅光单元设有辅光输出端，辅光输出端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于发出辅助光照，实现对人脸部的局部打光，避免面部局部具有阴影部分或曝光过度部分而影响人脸识别。当人体一侧的脸部亮度大于或小于亮度阈值时，辅光单元控制对应侧的辅光输出端发出亮光或暗光。

优选，辅光单元的启动端与识别单元的输出端电性连接，辅光单元的启动端与识别单元输出端连接的线路上设有延时器，用于控制辅光单元滞后光照单元启动。当光照单元启动打光之后，辅光单元才启动，首先改善环境光照，使环境光照适宜后，辅光单元启动采集人脸局部光照亮度，再判断是否需要进行局部光照调整，避免辅光单元在不必要时开启光照而增加资源浪费。

本发明的一种优选方案中，人脸识别系统还包括启动控制单元。启动控制单元包括红外测距传感器，红外测距传感器位于人脸识别区域内。红外测距传感器的输出端电性连接有比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接有距离阈值存储器，比较器的输出端与图像采集单元的控制端电性连接。红外测距传感器用于检测人体距离人脸识别区域的长度信号，并将长度信号传输至比较器，比较器将长度信号与距离阈值存储器内的距离阈值进行对比。当长度信号小于或等于距离阈值时，比较器输出控制信号至图像采集单元的控制端，图像采集单元启动。

如图2所示，本发明还提供一种人脸识别考勤装置，包括支撑架1、人脸识别显示屏8和升降机构，人脸识别显示屏8上设有上述的人脸识别系统。升降机构包括气缸9、滑轨6和延伸板7，气缸9设置在支撑架1上，气缸9的输出端与显示屏8连接，当气缸9的伸出端竖直设置时，气缸9位于显示屏8的下方，气缸9的伸出端与显示屏8底部焊接，气缸9固定连接(如焊接、粘接、铆接等)在支撑架1上；当气缸9的伸出端倾斜设置，气缸9位于显示屏8的斜下方时，气缸9的伸出端与显示屏8铰接(如万向铰接)，气缸9与支撑架1铰接(如绕轴摆动铰接)。滑轨6竖向安装(如焊接或可拆卸连接)在支撑架1顶部，延伸板7上设有滑轮11，滑轮11与滑轨6滑动连接，延伸板7上设置有滑槽，人脸识别显示屏8与滑槽滑动连接。

更优选地，滑槽与人脸识别显示屏8具有磁性连接，如滑槽侧壁上镶嵌有磁铁，而人脸识别显示屏8上设有与磁铁相吸引的金属(如铁)。这样在初步控制显示屏8移动时，延伸板7随显示屏8同步移动，使二者同步沿滑轨6移动，当延伸板7上的滑轮11移动至滑轨6端部时，延伸板7位置受限，显示屏8继续移动，则显示屏8沿延伸板7的滑槽滑动。

优选支撑架1上固定连接有定位板2，定位板2竖向设置。定位板2至少一侧设有若干横槽3，横槽3位于不同高度位置且彼此平行。横槽3内滑动连接有定位块5，定位块5外壁与横槽3内壁贴合，定位块5一侧与横槽3端部间设有弹簧，弹簧一端与定位块5焊接，另一端与横槽3端部焊接。定位块5远离弹簧一端的顶部和底部设有斜面，定位块5设置斜面的一端的纵向截面为梯形或三角形。定位板2上设有竖向槽4，竖向槽4与各横槽3连通，定位块5上的斜面朝向竖向槽4，滑轨6的底端焊接有滑块10，滑块10可与横槽3及竖向槽4滑动连接。

滑轨6定位时，滑块10一侧与横槽3一端相抵，滑块10另一侧与定位块5远离弹簧的一侧相抵，弹簧处于压缩状态，实现对滑块10的夹紧定位。需要改变滑轨6的高度位置时，将滑块10向定位块5所在侧移动，直至移动至竖向槽4处，弹簧的压缩程度增强，滑块10沿竖向槽4滑动至不同高度的横槽3处，再自竖向槽4与横槽3的连通处滑入对应的横槽3中。滑块10滑入横槽3的过程中，滑块10挤压对应横槽3内定位块5的斜面，对定位块5施加向弹簧所在侧移动的作用力，使定位块5向弹性所在侧移动，则滑块10可自竖向槽4与横槽3的连通处进入横槽3远离弹簧的一侧，然后定位块5在弹簧的弹性作用力下复位对滑块10进行夹紧，

本发明的一种优选方案中，人脸识别考勤装置还包括踏板(图中未显示)，踏板设置为脚印状。踏板位于支撑架1一侧，人站在踏板上时，人面部正对显示屏8。踏板上设有压力传感器，压力传感器的第一输出端与气缸9的伸出控制端电性连接，压力传感器与气缸9伸出控制端连接的线路上串联有第一常开开关和第二常开开关。压力传感器的第二输出端与气缸9的回缩控制端电性连接，压力传感器与气缸9回缩控制端连接的线路上串联有第三常开开关。人脸识别显示屏8的顶部中间位置设有第一红外传感器，人脸识别显示屏8的底部一侧或两侧设有第二红外传感器，第二红外传感器位于人脸的外侧，第二红外传感器可被人的身体躯干遮挡。第一红外传感器的输出端与第一常开开关的控制端电性连接，第二红外传感器的输出端与第二常开开关的控制端电性连接，第一红外传感器的输出端经非门与第三常开开关的控制端电性连接。

当压力传感器检测到压力信号时，若第一红外传感器与第二红外传感器均检测到信号，则第一红外传感器与第二红外传感器均受到人体的遮挡，显示屏8位于人脸部的下方，此时第一常开开关和第二常开开关均闭合，压力传感器的信号输出至气缸9的伸出控制端，控制气缸9启动向外伸出，从而使显示屏8上升。当第一红外传感器未检测到信号，则显示屏8位于人脸部的上方，第一红外传感器控制第三常开开关闭合，使压力传感器输出信号至气缸9的回缩控制端，气缸9带动显示屏8向下移动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种人脸识别系统，其特征在于，包括：

图像采集单元，所述图像采集单元用于间歇采集人脸识别区域内的图像；

识别单元，所述识别单元的第一输入端与图像采集单元的输出端连接，识别单元的第二输入端连接有存储样本人脸图像的数据库，识别单元用于对比采集的图像与数据库内的图像是否一致，并输出对比结果；

光照单元，所述光照单元的启动端与识别单元的输出端经非门后连接，光照单元设有亮度采集端，用于采集环境的光照亮度，光照单元内存储有亮度阈值，当环境的光照亮度小于亮度阈值时，光照单元的亮光输出端启动，当环境的光照亮度大于亮度阈值时，光照单元的暗光输出端启动，光照单元的亮光输出端和暗光输出端均设置在人脸识别区域的中部。

2.如权利要求1所述的人脸识别系统，其特征在于，还包括辅光单元，所述辅光单元设有面部亮度采集端，所述面部亮度采集端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于采集人脸部四侧的局部亮度，辅光单元连接有亮度阈值存储器，用于对比脸部局部亮度与亮度阈值的数值大小；

所述辅光单元设有辅光输出端，辅光输出端分别位于人脸识别区域内的上、下、左、右四侧，用于发出辅助光照，当一侧脸部亮度大于或小于亮度阈值时，对应侧的辅光输出端发出亮光或暗光。

3.如权利要求2所述的人脸识别系统，其特征在于，所述辅光单元的启动端与识别单元的输出端连接，辅光单元的启动端与识别单元输出端连接的线路上设有延时器，用于控制辅光单元滞后光照单元启动。

4.如权利要求1所述的人脸识别系统，其特征在于，还包括启动控制单元，所述启动控制单元包括红外测距传感器，所述红外测距传感器位于人脸识别区域内，红外测距传感器的输出端连接有比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接有距离阈值存储器，比较器的输出端与图像采集单元的控制端连接。

5.一种人脸识别考勤装置，其特征在于，包括支撑架、人脸识别显示屏和升降机构，所述人脸识别显示屏上设有权利要求1-4之一所述的人脸识别系统；

所述升降机构包括气缸、滑轨和延伸板，所述气缸设置在支撑架上，气缸的输出端与显示屏连接，所述滑轨竖向安装在支撑架顶部，所述延伸板上设有滑轮，滑轮与滑轨滑动连接，延伸板上设置有滑槽，人脸识别显示屏与滑槽滑动连接，滑槽与人脸识别显示屏间具有磁性连接。

6.如权利要求5所述的人脸识别考勤装置，其特征在于，还包括踏板，踏板位于支撑架一侧，人站在踏板上时，人面部正对显示屏。

7.如权利要求6所述的人脸识别考勤装置，其特征在于，所述踏板上设有压力传感器，压力传感器的第一输出端与气缸的伸出控制端连接，压力传感器与气缸伸出控制端连接的线路上串联有第一常开开关和第二常开开关，压力传感器的第二输出端与气缸的回缩控制端连接，压力传感器与气缸回缩控制端连接的线路上串联有第三常开开关；

所述人脸识别显示屏的顶部中间位置设有第一红外传感器，人脸识别显示屏的底部一侧或两侧设有第二红外传感器，第二红外传感器位于人脸的外侧，第二红外传感器可被人的身体躯干遮挡，第一红外传感器的输出端与第一常开开关的控制端连接，第二红外传感器的输出端与第二常开开关的控制端连接，第一红外传感器的输出端经非门与第三常开开关的控制端连接。

8.如权利要求6所述的人脸识别考勤装置，其特征在于，所述踏板设置为脚印状。

9.如权利要求5所述的人脸识别考勤装置，其特征在于，所述支撑架上固定连接有定位板，所述定位板竖向设置；

所述定位板至少一侧设有若干横槽，横槽彼此平行，横槽内滑动连接有定位块，定位块外壁与横槽内壁贴合，定位块一侧与横槽端部间设有弹簧，定位块远离弹簧一端的顶部和底部设有斜面，定位块设置斜面的一端的纵向截面为梯形或三角形；

所述定位板上设有竖向槽，竖向槽与各横槽连通，定位块上的斜面朝向竖向槽，滑轨的底端固定连接有滑块，滑块可与横槽及竖向槽滑动连接，滑轨定位时，滑块一侧与横槽一端相抵，滑块另一侧与定位块远离弹簧的一侧相抵。

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