CN113689604A - 一种基于活体识别的门禁系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能门禁技术领域，具体涉及一种基于活体识别的门禁系统，包括有底板、底板两侧的立板以及控制处理终端，两个立板之间连接有横板，横板下侧设有升降机构，升降机构固定连接有圆环台，圆环台滑动连接有机架，圆环台加工有内齿圈，机架上侧安装有第一电机，第一电机连接有齿轮，机架下侧安装有三维扫描仪，圆环台固定连接有红外识别面板，圆环台上侧固定设有顶盖，顶盖下侧中心处安装有测距器，立板设有身份证识别端，立板前端设置有自动开关门；本发明还提供一种检测方法，能够通过多重的识别判定，有效的避免非授权人员进入该门禁系统。

Description

一种基于活体识别的门禁系统及其检测方法

技术领域

本发明属于智能门禁技术领域，具体涉及一种基于活体识别的门禁系统及其检测方法。

背景技术

智能门禁系统是新型现代化安全管理系统，集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体的智能管理系统，某些存放重要物品或者重要文件的室内，一般只能由授权访问的专人进入，通过智能门禁系统对来访人员进行鉴别，从而防止无关人员进入。

现有的智能门禁系统通常通过对人员面部扫描进行鉴别，无法有效的鉴别出非授权人员，因此，我们提出一种基于活体识别的门禁系统及其检测方法，能够多重的识别判定，有效的避免非授权人员进入该门禁系统。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种基于活体识别的门禁系统及其检测方法，能够通过多重的识别判定，有效的避免非授权人员进入该门禁系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于活体识别的门禁系统，包括有底板、固定设置于底板两侧的立板以及控制处理终端，两个所述立板之间上侧共同悬空固定连接有横板，所述横板下侧设有升降机构，所述升降机构固定连接有圆环台，所述圆环台滑动连接有机架，所述圆环台加工有内齿圈，所述机架上侧安装有第一电机，所述第一电机的输出轴固定连接有与内齿圈相啮合的齿轮，所述机架下侧安装有三维扫描仪，所述圆环台固定连接有红外识别面板，所述红外识别面板位于所述圆环台正前方，所述圆环台上侧固定设有顶盖，所述顶盖下侧中心处安装有测距器，其中一个所述立板固定设有身份证识别端，所述身份证识别端位于所述升降机构后侧，所述立板前端设置有自动开关门，所述升降机构、第一电机、三维扫描仪、红外识别面板、测距器、身份证识别端以及自动开关门均与所述控制处理终端电性连接。

底板和两个立板能够构成门禁通道；横板用于安装升降机构，升降机构能够带动圆环台进行上下升降；机架用于安装第一电机，第一电机的输出轴能够带动齿轮转动，通过齿轮与内齿圈的啮合配合，从而使机架能够沿着圆环台环绕一周；三维扫描仪能够在跟随机架沿着圆环台环绕一周的同时进行三维扫描；红外识别面板能够对进入门禁的人员进行红外活体识别；身份证识别端用于读取该人员的身份证从而获取身份信息；测距器用于检测圆环台与该人员头部之间的距离；控制处理终端能够自动控制升降机构的启停、第一电机的启停、三维扫描仪的启停以及自动开关门的开关，并接收处理三维扫描仪的扫描数据、红外识别面板的检测数据、测距器的测量数据以及身份证识别端的身份信息。

所述升降机构包括有螺杆、定位杆以及机箱，所述螺杆转动连接于所述底板与所述横板之间，所述定位杆固定设置于所述底板与所述横板之间，所述螺杆和所述定位杆分别位于两个所述立板相面对一侧，所述机箱安装于所述横板上侧，所述机箱内部安装有第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿横板与所述螺杆固定连接，所述圆环台一侧固定连接有与所述螺杆相匹配的螺纹套，所述圆环台另一侧固定连接有与所述定位杆相匹配的定位套筒，所述第二电机与所述控制处理终端电性连接。

当机箱内部的第二电机在控制处理终端的控制下工作时，能够带动螺杆转动，定位杆与定位套筒能够使圆环台的一侧定位，通过圆环台的螺纹套与螺杆的配合，从而能够带动圆环台相对于螺杆上下升降，使升降机构的结构简单，升降平稳。

所述圆环台上下两侧分别开设有第一环槽和第二环槽，所述机架包括有上架和下架，所述上架一端固定连接有与所述第一环槽相匹配的第一弧形滑块，所述上架另一端与所述齿轮转动连接，所述第二环槽横截面为T形，所述下架一端固定连接有与所述第二环槽相匹配的第二弧形滑块，所述第二弧形滑块横截面为T形，所述下架另一端设有安装平台，所述第一电机安装于所述安装平台上侧，所述三维扫描仪安装于所述安装平台下侧。

将第二环槽和第二弧形滑块的横截面设置为T形，能够使下架不会从圆环台下侧掉下，通过设置第一环槽、上架以及第一弧形滑块，能够使机架在相对于圆环台之间的运动更加稳定，安装平台能够第一电机和安装三维扫描仪，能够使圆环台与机架之间的连接部位的结构简单。

所述底板设有站立提示标志，所述站立提示标志位于所述圆环台正下方，任意一个所述立板安装有语音播报器，所述语音播报器与所述控制处理终端电性连接。

通过控制处理终端控制语音播报器进行播报，提示人们站立在站立提示标志上，从而使圆环台往下运动时，人的头部能够正好位于圆环台中心处。

一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

S100：在进入门禁系统前，先将身份证放置于身份证识别端并反馈至控制处理终端，通过控制处理终端读取该人员的身份信息，并控制语音播报器提示该人员站立在站立提示标志上；

S200：测距器检测该人员头部与圆环台之间的距离并反馈至控制处理终端，控制处理终端控制升降机构运动相应的距离，使圆环台往下运动至该人员头部的位置，由红外识别面板对人脸进行红外活体识别；

S300：控制处理终端控制第一电机带动三维扫描仪环绕该人员头部一周进行三维扫描，进行脸部三维识别；

S400：检测通过后，控制处理终端控制自动开关门开启，该人员即可通过门禁系统。

所述控制处理终端内置有存储器，在门禁系统使用前，将许可授权进入该门禁系统的人员的身份信息以及头部三维立体模型存储于所述存储器中。

在步骤S100中，通过识别进入门禁的人员身份证辨别该人员的身份信息进行如下判定：

①若身份信息与存储器中任意一个身份信息相符，则读取存储器中该身份信息相应的头部三维立体模型，并继续后续步骤；

②若身份信息与存储器中所有身份信息均不相符，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出外来人员报警，由守门人员进行规劝离开。

在步骤S200中，红外识别面板检测识别该人员面部，通过红外波与该人员面部的反射特性进行检测识别成像，进行如下判定：

①若红外识别面板检测出该人员面部为非活体的伪造人脸，如纸质照片、屏幕照片或视频以及立体面具等，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出冒充入侵报警，由守门人员直接拘捕调查；

②若红外识别面板检测出该人员面部为活体的真实人脸，则继续后续步骤。

在步骤S300中，三维扫描仪将环绕该人员头部一周得到的三维点集传输至控制处理终端进行三维建模，输出该人员的当前头部三维立体模型，通过与读取的头部三维立体模型进行特征对比，进行以下判定：

①若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征相符，则继续后续步骤；

②若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征不相符，则终止后续步骤，输出人物差异报警，由守门人员根据不相符合的特征，对来访人员进行询问，以及查看该人员的脸部是否存在伤疤，若确认无误后该人员即可通过，若无法确认即规劝该人员离开。

所述当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型包括以下特征对比：

眼部特征对比：

双眼位置相对于脸部的高度、双眼间距以及同侧眼眉间距；

耳部特征对比：

双耳位置相对于脸部的高度、双耳间距以及同侧眼耳间距；

鼻子特征对比：

鼻子位置相对于脸部的高度以及鼻梁隆起高度；

口部特征对比：

口部位置相对于脸部的高度以及口部宽度；

脸部特征对比：

额头位置相对于脸部的高度、双侧颧骨位置相对于脸部的高度以及双侧颧骨间距。

通过上述步骤S100的识别，能够鉴别来访人员是否具有进入该门禁系统的权限，步骤S200能够对来访人员的面部进行识别，避免来访人员冒充进入门禁系统，步骤S300能够进一步的对来访人员的头部进行三维扫描和识别，进而全面有效的对来访人员进行识别，通过上述多重的识别判定，能够有效的避免非授权人员进入该门禁系统。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种基于活体识别的门禁系统实施例的结构示意图一；

图2为本发明一种基于活体识别的门禁系统实施例的结构示意图二；

图3为图2的A处结构放大示意图；

图4为本发明一种基于活体识别的门禁系统实施例圆环台的结构示意图；

图5为本发明一种基于活体识别的门禁系统实施例圆环台的局部剖面结构示意图；

图6为图5的B处结构放大示意图；

图7为本发明一种基于活体识别的门禁系统的检测方法实施例的总体流程示意图；

图8为本发明一种基于活体识别的门禁系统的检测方法实施例的电性连接结构示意图；

图9为本发明一种基于活体识别的门禁系统的检测方法实施例的识别判定流程示意图；

主要元件符号说明如下：

底板1、立板2、横板21、圆环台22、内齿圈221、螺纹套222、定位套筒223、第一环槽224、第二环槽225、机架23、第一电机231、齿轮232、三维扫描仪233、上架234、下架235、第一弧形滑块236、第二弧形滑块237、安装平台238、红外识别面板24、顶盖25、测距器251、身份证识别端26、自动开关门27、语音播报器28、螺杆31、定位杆32、机箱33。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1-图6所示，本发明的一种基于活体识别的门禁系统，包括有底板1、固定设置于底板1两侧的立板2以及控制处理终端，两个立板2之间上侧共同悬空固定连接有横板21，横板21下侧设有升降机构，升降机构固定连接有圆环台22，圆环台22滑动连接有机架23，圆环台22加工有内齿圈221，机架23上侧安装有第一电机231，第一电机231的输出轴固定连接有与内齿圈221相啮合的齿轮232，机架23下侧安装有三维扫描仪233，圆环台22固定连接有红外识别面板24，红外识别面板24位于圆环台22正前方，圆环台22上侧固定设有顶盖25，顶盖25下侧中心处安装有测距器251，其中一个立板2固定设有身份证识别端26，身份证识别端26位于升降机构后侧，立板2前端设置有自动开关门27，升降机构、第一电机231、三维扫描仪233、红外识别面板24、测距器251、身份证识别端26以及自动开关门27均与控制处理终端电性连接。

底板1和两个立板2能够构成门禁通道；横板21用于安装升降机构，升降机构能够带动圆环台22进行上下升降；机架23用于安装第一电机231，第一电机231的输出轴能够带动齿轮232转动，通过齿轮232与内齿圈221的啮合配合，从而使机架23能够沿着圆环台22环绕一周；三维扫描仪233能够在跟随机架23沿着圆环台22环绕一周的同时进行三维扫描；红外识别面板24能够对进入门禁的人员进行红外活体识别；身份证识别端26用于读取该人员的身份证从而获取身份信息；测距器251用于检测圆环台22与该人员头部之间的距离；控制处理终端能够自动控制升降机构的启停、第一电机231的启停、三维扫描仪233的启停以及自动开关门27的开关，并接收处理三维扫描仪233的扫描数据、红外识别面板24的检测数据、测距器251的测量数据以及身份证识别端26的身份信息。

请参阅图1至图4，升降机构包括有螺杆31、定位杆32以及机箱33，螺杆31转动连接于底板1与横板21之间，定位杆32固定设置于底板1与横板21之间，螺杆31和定位杆32分别位于两个立板2相面对一侧，机箱33安装于横板21上侧，机箱33内部安装有第二电机，第二电机的输出轴贯穿横板21与螺杆31固定连接，圆环台22一侧固定连接有与螺杆31相匹配的螺纹套222，圆环台22另一侧固定连接有与定位杆32相匹配的定位套筒223，第二电机与控制处理终端电性连接。

当机箱33内部的第二电机在控制处理终端的控制下工作时，能够带动螺杆31转动，定位杆32与定位套筒223能够使圆环台22的一侧定位，通过圆环台22的螺纹套222与螺杆31的配合，从而能够带动圆环台22相对于螺杆31上下升降，使升降机构的结构简单，升降平稳。

请参阅图5和图6，圆环台22上下两侧分别开设有第一环槽224和第二环槽225，机架23包括有上架234和下架235，上架234一端固定连接有与第一环槽224相匹配的第一弧形滑块236，上架234另一端与齿轮232转动连接，第二环槽225横截面为T形，下架235一端固定连接有与第二环槽225相匹配的第二弧形滑块237，第二弧形滑块237横截面为T形，下架235另一端设有安装平台238，第一电机231安装于安装平台238上侧，三维扫描仪233安装于安装平台238下侧。

将第二环槽225和第二弧形滑块237的横截面设置为T形，能够使下架235不会从圆环台22下侧掉下，通过设置第一环槽224、上架234以及第一弧形滑块236，能够使机架23在相对于圆环台22之间的运动更加稳定，安装平台238能够第一电机231和安装三维扫描仪233，能够使圆环台22与机架23之间的连接部位的结构简单。

在本实施例中，底板1设有站立提示标志，站立提示标志位于圆环台22正下方，任意一个立板2安装有语音播报器28，语音播报器28与控制处理终端电性连接。

通过控制处理终端控制语音播报器28进行播报，提示人们站立在站立提示标志上，从而使圆环台22往下运动时，人的头部能够正好位于圆环台22中心处。

一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，如图7-图9所示，检测方法包括以下步骤：

S100：控制处理终端内置有存储器，在门禁系统投入使用前，将许可授权进入该门禁系统的人员的身份信息以及头部三维立体模型存储于存储器中，在进入门禁系统前，先将身份证放置于身份证识别端26并反馈至控制处理终端，通过控制处理终端读取该人员的身份信息；

在此过程中，通过识别进入门禁的人员身份证辨别该人员的身份信息进行如下判定：

①若身份信息与存储器中任意一个身份信息相符，则读取存储器中该身份信息相应的头部三维立体模型，并继续后续步骤；

②若身份信息与存储器中所有身份信息均不相符，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出外来人员报警，由守门人员进行规劝离开。

S200：语音播报器28提示该人员站立在站立提示标志上，测距器251检测该人员头部与圆环台22之间的距离并反馈至控制处理终端，控制处理终端控制升降机构运动相应的距离，使圆环台22往下运动至该人员头部的位置，由红外识别面板24对人脸进行红外活体识别；

在此步骤中，红外识别面板24检测识别该人员面部，通过红外波与该人员面部的反射特性进行检测识别成像，进行如下判定：

①若红外识别面板24检测出该人员面部为非活体的伪造人脸，如纸质照片、屏幕照片或视频以及立体面具等，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出冒充入侵报警，由守门人员直接拘捕调查；

②若红外识别面板24检测出该人员面部为活体的真实人脸，则继续后续步骤；

S300：控制处理终端控制第一电机231带动三维扫描仪233环绕该人员头部一周进行三维扫描，进行脸部三维识别；

在此步骤中，三维扫描仪233将环绕该人员头部一周得到的三维点集传输至控制处理终端进行三维建模，输出该人员的当前头部三维立体模型，通过与读取的头部三维立体模型进行特征对比和判定：

包括以下特征对比：

①眼部特征对比：

双眼位置相对于脸部的高度、双眼间距以及同侧眼眉间距；

②耳部特征对比：

双耳位置相对于脸部的高度、双耳间距以及同侧眼耳间距；

③鼻子特征对比：

鼻子位置相对于脸部的高度以及鼻梁隆起高度；

④口部特征对比：

口部位置相对于脸部的高度以及口部宽度；

⑤脸部特征对比：

额头位置相对于脸部的高度、双侧颧骨位置相对于脸部的高度以及双侧颧骨间距。

包括以下判定：

①若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征相符，则继续后续步骤；

②若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征不相符，则终止后续步骤，输出人物差异报警，由守门人员根据不相符合的特征，对来访人员进行询问，以及查看该人员的脸部是否存在伤疤，若确认无误后该人员即可通过，若无法确认即规劝该人员离开；

S400：检测通过后，控制处理终端控制自动开关门27开启，该人员即可通过门禁系统。

通过上述步骤S100的识别，能够鉴别来访人员是否具有进入该门禁系统的权限，步骤S200能够对来访人员的面部进行识别，避免来访人员冒充进入门禁系统，步骤S300能够进一步的对来访人员的头部进行三维扫描和识别，进而全面有效的对来访人员进行识别，通过上述多重的识别判定，能够有效的避免非授权人员进入该门禁系统。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于活体识别的门禁系统，其特征在于：包括有底板、固定设置于底板两侧的立板以及控制处理终端，两个所述立板之间上侧共同悬空固定连接有横板，所述横板下侧设有升降机构，所述升降机构固定连接有圆环台，所述圆环台滑动连接有机架，所述圆环台加工有内齿圈，所述机架上侧安装有第一电机，所述第一电机的输出轴固定连接有与内齿圈相啮合的齿轮，所述机架下侧安装有三维扫描仪，所述圆环台固定连接有红外识别面板，所述红外识别面板位于所述圆环台正前方，所述圆环台上侧固定设有顶盖，所述顶盖下侧中心处安装有测距器，其中一个所述立板固定设有身份证识别端，所述身份证识别端位于所述升降机构后侧，所述立板前端设置有自动开关门，所述升降机构、第一电机、三维扫描仪、红外识别面板、测距器、身份证识别端以及自动开关门均与所述控制处理终端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于活体识别的门禁系统，其特征在于：所述升降机构包括有螺杆、定位杆以及机箱，所述螺杆转动连接于所述底板与所述横板之间，所述定位杆固定设置于所述底板与所述横板之间，所述螺杆和所述定位杆分别位于两个所述立板相面对一侧，所述机箱安装于所述横板上侧，所述机箱内部安装有第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿横板与所述螺杆固定连接，所述圆环台一侧固定连接有与所述螺杆相匹配的螺纹套，所述圆环台另一侧固定连接有与所述定位杆相匹配的定位套筒，所述第二电机与所述控制处理终端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于活体识别的门禁系统，其特征在于：所述圆环台上下两侧分别开设有第一环槽和第二环槽，所述机架包括有上架和下架，所述上架一端固定连接有与所述第一环槽相匹配的第一弧形滑块，所述上架另一端与所述齿轮转动连接，所述第二环槽横截面为T形，所述下架一端固定连接有与所述第二环槽相匹配的第二弧形滑块，所述第二弧形滑块横截面为T形，所述下架另一端设有安装平台，所述第一电机安装于所述安装平台上侧，所述三维扫描仪安装于所述安装平台下侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于活体识别的门禁系统，其特征在于：所述底板设有站立提示标志，所述站立提示标志位于所述圆环台正下方，任意一个所述立板安装有语音播报器，所述语音播报器与所述控制处理终端电性连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：

S100：在进入门禁系统前，先将身份证放置于身份证识别端并反馈至控制处理终端，通过控制处理终端读取该人员的身份信息，并控制语音播报器提示该人员站立在站立提示标志上；

S200：测距器检测该人员头部与圆环台之间的距离并反馈至控制处理终端，控制处理终端控制升降机构运动相应的距离，使圆环台往下运动至该人员头部的位置，由红外识别面板对人脸进行红外活体识别；

S300：控制处理终端控制第一电机带动三维扫描仪环绕该人员头部一周进行三维扫描，进行脸部三维识别；

S400：检测通过后，控制处理终端控制自动开关门开启，该人员即可通过门禁系统。

6.根据权利要求5所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：所述控制处理终端内置有存储器，在门禁系统使用前，将许可授权进入该门禁系统的人员的身份信息以及头部三维立体模型存储于所述存储器中。

7.根据权利要求6所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：在步骤S100中，通过识别进入门禁的人员身份证辨别该人员的身份信息进行如下判定：

①若身份信息与存储器中任意一个身份信息相符，则读取存储器中该身份信息相应的头部三维立体模型，并继续后续步骤；

②若身份信息与存储器中所有身份信息均不相符，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出外来人员报警，由守门人员进行规劝离开。

8.根据权利要求5所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：在步骤S200中，红外识别面板检测识别该人员面部，通过红外波与该人员面部的反射特性进行检测识别成像，进行如下判定：

①若红外识别面板检测出该人员面部为非活体的伪造人脸，如纸质照片、屏幕照片或视频以及立体面具等，则终止后续步骤，且直接向控制处理终端输出冒充入侵报警，由守门人员直接拘捕调查；

②若红外识别面板检测出该人员面部为活体的真实人脸，则继续后续步骤。

9.根据权利要求5所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：在步骤S300中，三维扫描仪将环绕该人员头部一周得到的三维点集传输至控制处理终端进行三维建模，输出该人员的当前头部三维立体模型，通过与读取的头部三维立体模型进行特征对比，进行以下判定：

①若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征相符，则继续后续步骤；

②若当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型特征不相符，则终止后续步骤，输出人物差异报警，由守门人员根据不相符合的特征，对来访人员进行询问，以及查看该人员的脸部是否存在伤疤，若确认无误后该人员即可通过，若无法确认即规劝该人员离开。

10.根据权利要求9所述的一种基于活体识别的门禁系统的检测方法，其特征在于：所述当前头部三维立体模型与读取的头部三维立体模型包括以下特征对比：

眼部特征对比：

双眼位置相对于脸部的高度、双眼间距以及同侧眼眉间距；

耳部特征对比：

双耳位置相对于脸部的高度、双耳间距以及同侧眼耳间距；

鼻子特征对比：

鼻子位置相对于脸部的高度以及鼻梁隆起高度；

口部特征对比：

口部位置相对于脸部的高度以及口部宽度；

脸部特征对比：

额头位置相对于脸部的高度、双侧颧骨位置相对于脸部的高度以及双侧颧骨间距。

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