CN115376232A - 一种门禁控制系统 - Google Patents

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CN115376232A CN202210990746.6A CN202210990746A CN115376232A CN 115376232 A CN115376232 A CN 115376232A CN 202210990746 A CN202210990746 A CN 202210990746A CN 115376232 A CN115376232 A CN 115376232A
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汤剑刚
何飞飞
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Abstract

本发明公开了一种门禁控制系统，包括控制子系统、电源子系统、感应子系统、门禁电机驱动子系统和功能子系统；通过感应子系统和控制子系统实现对门禁的预设区域内进行目标检测和判断，当满足预设条件时，控制子系统唤醒门禁电机驱动子系统和功能子系统，显著降低了门禁控制系统的能耗，所述功能子系统能够对目标自动测温，并支持门禁卡和人脸识别的解锁方式，提高了门禁控制系统的实用性和便捷性。

Description

一种门禁控制系统
技术领域
本发明涉及门禁系统技术领域，尤其涉及一种门禁控制系统。
背景技术
随着现代技术的发展，人们的安全意识不断提高，对于小区、住房或办公区域的安保管理水平的要求也随之增多，传统的机械门锁主要由机械装置组成，安全性较低，在钥匙丢失或人员更换的情况下管理比较麻烦。为了解决这些问题，逐渐出现了许多智能门锁，比如电子磁卡锁和电子密码锁，主要应用在公寓和酒店，一定程度上提高了出入人员管理效率，但是电子磁卡锁存在易被复制问题，安全系数较低，在频繁使用后也容易被磨损，从而影响正常使用，故障率较高；电子密码锁存在密码容易泄露问题，安全系数也较低。随着生物技术和感应技术的发展，出现了指纹识别门禁系统、语音识别门禁系统、人脸识别门禁系统和感应卡式门禁系统等，上述智能门禁系统无需携带钥匙，用户操作更简单、便捷，用户出入的管理也更加智能和高效，通过语音、人脸或感应卡式门禁系统，无需产生接触，使用起来也更卫生和安全。
但是现有的智能门禁系统成本普遍较高、耗电量大，比如人脸识别系统所需的摄像装置、感应式门禁卡的识别装置和辅助补光装置从系统开启后需要一直待机，对于人脸识别系统，则时刻检测区域内是否有待识别的人脸信息，从而带来了不必要的能源消耗；目前应用的门禁系统中，大都设置单一的解锁方式，当遇到识别问题或其他故障时，则无法成功开门，门禁系统的灵活性不够高；现今许多场所需要进行人员体温测量，通过人工进行体温测量耗费的时间、金钱、人力和物力都是巨大的；所以，为解决上述存在的问题，需要一种节能、低功耗、不限于一种解锁方式并带有自动测温功能的门禁控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种门禁控制系统能够解决现有门禁系统能耗高、门禁解锁方式单一和不具有测温功能的问题。
一种门禁控制系统，包括控制子系统、电源子系统、感应子系统、门禁电机驱动子系统和功能子系统；
所述感应子系统的输出端与所述控制子系统的输入端连接，所述控制子系统与所述门禁电机驱动子系统和所述功能子系统均电连接，所述电源子系统的输出端与所述控制子系统的输入端连接；
所述电源子系统，用于为所述控制子系统、所述感应子系统、所述门禁电机驱动子系统和所述功能子系统提供电源；
所述感应子系统，用于检测预设区域内是否存在移动的目标以及当存在移动的目标时，按照预设时间计时；
所述控制子系统，用于接收所述感应子系统发送的感应信号和时钟信号，根据所述感应信号和时钟信号判断并控制所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统进入相应的状态，所述状态包括工作状态和休眠状态；
所述门禁电机驱动子系统，用于驱动门禁开锁和闭锁；
所述功能子系统包括：
红外模块，用于识别和测温，包括红外成像单元和测温单元，所述红外成像单元用于识别所述目标的红外图像，判断所述目标是否为人体，所述测温单元用于检测所述目标的温度；
信息获取模块，用于识别门禁卡信息；
交互模块，用于实现人机之间的信息交互，包括显示单元、摄像单元和语音单元，所述显示单元用于显示人机交互信息，所述摄像单元用于采集所述预设区域内的视频和图像信息，所述语音单元用于播报所述门禁的相关信息。
优选的，上述的一种门禁控制系统还包括远程服务器，所述远程服务器分别与所述交互模块和所述信息获取模块信号连接，用于存储门禁图像数据和门禁卡数据；所述控制子系统还用于判断所述温度是否在预设温度范围内；当所述温度在所述预设温度范围内时，则通过所述远程服务器进行所述门禁的身份验证；当所述温度不在所述预设温度范围内时，则通过所述显示单元和所述语音单元提示所述温度异常，所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统均进入休眠状态。
优选的，所述控制子系统包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.5—4.8V，工作电流为50—1350uA，工作频率为10.5—10.55GHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统、所述感应子系统、所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
优选的，所述控制子系统包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.7—5V，工作电流为65—80uA，工作频率为5725—5875MHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统、所述感应子系统、所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
优选的，所述电源子系统包括电源电路，所述电源电路包括外部电源、稳压芯片IC1、电容C1和电容C2，所述稳压芯片IC1的输入端通过所述电容C1连接所述外部电源，所述稳压芯片IC1的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚，所述稳压芯片IC1和所述电容C2均接地。
优选的，所述感应子系统包括感应模块和计时模块：所述感应模块包括微波感应电路，用于发送和接收感应信号；所述计时模块用于按照所述预设时间计时并发送时钟信号。
优选的，所述微波感应电路包括微波感应芯片和天线；所述微波感应芯片的输入端连接所述电源电路的输出端，所述微波感应芯片的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚；所述天线的输入端与输出端分别连接所述微控制芯片的控制引脚，所述天线用于接收微波信号。
优选的，所述门禁电机驱动子系统包括门禁电机驱动电路，所述门禁电机驱动电路包括稳压芯片IC2、电机驱动芯片、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R6和电机，所述稳压芯片IC2通过所述电阻R6连接所述电机驱动芯片，所述电机驱动芯片通过所述电容C5连接所述电机，所述电容C3和所述电容C4的一端均连接所述稳压芯片IC2，所述稳压芯片IC2、所述电容C3和所述电容C4的另一端均接地。
优选的，所述信息获取模块包括信息获取电路，所述信息获取电路包括NFC转换芯片、电容C8、电容C9、电容C10、电感器L1、电阻R1和电阻R4，所述电容C8通过所述电阻R1连接所述NFC转换芯片，所述电容C10通过所述电阻R4连接所述NFC转换芯片，所述电感器L1的输出端连接所述NFC转换芯片的输入端，所述电容C8、所述电容C9和所述电容C10均接地。
优选的，所述测温单元包括测温电路，所述测温电路包括热敏电阻器R5、电阻R2、电阻R3和电容C7，所述电阻R3通过所述电阻R2连接所述微控制芯片，所述热敏电阻器R5通过所述电阻R3接地，所述电容C7接地。
优选的，所述红外成像单元包括红外图像采集子单元和红外图像处理子单元，所述红外图像采集子单元包括红外摄像头，用于采集所述预设区域内的红外图像，所述红外图像包括目标图像和背景图像，所述红外图像处理子单元用于处理采集到的红外图像并识别所述目标图像内的目标是否为人体。
优选的，所述红外图像处理子单元包括：
预处理，采用中值滤波法滤除所述预设区域内的红外图像的噪音；
图像分割，采用阈值分割法将所述目标图像与所述背景图像分割开来；
特征提取，运用梯度方向直方图特征来描述所述预设区域内的红外图像的特征；
目标识别，通过支持向量机的方法，对所述预设区域内的红外图像的进行人体目标识别；
所述预处理包括对所述预设区域内的红外图像进行灰度化处理，对灰度化处理的红外图像进行滤除噪音操作，所述中值滤波法通过设定邻域内的中值作为整个邻域的像素值的方式，消除孤立的噪声点；
所述阈值分割法，对所述预处理后的红外图像选择合适阈值将所述预设区域内的红外图像分成目标图像和背景图像；
所述梯度方向直方图特征提取，通过把所述红外图像分成细胞单元，计算细胞单元的梯度值，将若干细胞单元组成块并归一化块内梯度，集合所有块的梯度直方图组合成所述红外图像的特征向量；
所述支持向量机法，通过若干人体红外图像和若干非人体红外图像作为样本集，训练出用于识别人体目标的分类函数，把所述特征向量输入训练好的分类函数中，得到识别结果。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明的这种门禁控制系统通过感应子系统和控制子系统的信息交互和联合控制，实现了功能子系统和门禁电机驱动子系统无需时刻保持工作状态，降低了上述门禁控制系统的能耗；通过感应子系统判断上述目标的状态和红外模块对预设区域内的目标进行人体识别判断，降低了门禁控制系统因受无关的人员或物体经过影响，而误使其所有子系统均进入工作状态的概率；控制子系统中的控制电路包括微控制芯片，微控制芯片采用低功耗架构，进一步降低了门禁控制系统的能源消耗；交互模块和信息获取模块分别支持人脸识别和门禁卡的方式解锁门禁，多种解锁方式提高了门禁的解锁的成功率和便捷性；红外模块还包括测温单元，可以实现对目标的自动测温，降低了人工测温的成本，大大的提高了门禁控制系统的实用性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种门禁控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的电源电路的电路示意图；
图3是本发明实施例的门禁电机驱动电路的电路示意图；
图4是本发明实施例的信息获取电路的电路示意图；
图5是本发明实施例的测温电路的电路示意图；
图6是本发明实施例的一种门禁控制系统的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合图1—图6所示，一种门禁控制系统，包括电源子系统1、控制子系统2、感应子系统3、功能子系统4和门禁电机驱动子系统5；
所述感应子系统3的输出端与所述控制子系统2的输入端连接，所述控制子系统2与所述门禁电机驱动子系统5和所述功能子系统4均电连接，所述电源子系统1的输出端与所述控制子系统2的输入端连接；
所述电源子系统1，用于为所述控制子系统2、所述感应子系统3、所述功能子系统4和所述门禁电机驱动子系统5提供电源；
所述感应子系统3，用于检测预设区域内是否存在移动的目标以及当存在移动的目标时，按照预设时间计时；
所述控制子系统2，用于接收所述感应子系统3发送的感应信号和时钟信号，根据所述感应信号和时钟信号判断并控制所述功能子系统4和所述门禁电机驱动子系统5进入相应的状态，所述状态包括工作状态和休眠状态；
所述门禁电机驱动子系统5，用于驱动门禁开锁和闭锁。
优选的，所述预设区域的范围可以根据实际需求设置，比如设置为门外半径3米的半圆区域。
进一步地，所述功能子系统4包括：
红外模块41，用于识别和测温，包括红外成像单元411和测温单元412，所述红外成像单元411用于识别所述目标的红外图像，判断所述目标是否为人体，所述测温单元412用于检测所述目标的温度；
信息获取模块42，用于识别门禁卡信息；
交互模块43，用于实现人机之间的信息交互，包括显示单元431、摄像单元433和语音单元432，所述显示单元431用于显示人机交互信息，所述摄像单元433用于采集所述预设区域内的视频和图像信息，所述语音单元432用于播报所述门禁的相关信息。
优选的，所述显示单元431可以设置为触摸显示屏、液晶显示屏、水墨屏或其他有显示功能的设备，所述摄像单元433可以设置为摄像头或其他具有采集视频和图像信息的装置，所述语音单元432可以设置为音响或其他具有音频播放功能的装置。
进一步地，上述的一种门禁控制系统还包括远程服务器6，所述远程服务器6分别与所述交互模块43和所述信息获取模块42信号连接，用于存储门禁图像数据和门禁卡数据；所述控制子系统2还用于判断所述温度是否在预设温度范围内；当所述温度在所述预设温度范围内时，则通过所述远程服务器6进行所述门禁的身份验证；当所述温度不在所述预设温度范围内时，则通过所述显示单元431和所述语音单元432提示所述温度异常，所述控制子系统2向所述电源子系统1发送信号，所述电源子系统1停止向所述功能子系统4和所述门禁电机驱动子系统5上电，使其均进入休眠状态。
优选的，所述摄像单元433可以用于人脸信息采集，并将采集到的人脸信息上传到所述远程服务器6并与其存储的门禁图像数据进行匹配，如果匹配成功，则门禁解锁成功，如果匹配失败，则门禁解锁失败；所述信息获取模块42可用于采集门禁卡信息，并将采集到的门禁卡信息上传到所述远程服务器6并与其存储的门禁卡数据进行匹配，如果匹配成功，则门禁解锁成功，如果匹配失败，则门禁解锁失败。
优选的，所述门禁卡是感应式门禁卡，可以是具有NFC功能的智能设备，所述门禁控制系统可设置感应式读卡装置，内置所述信息获取模块42，当有门禁权限的来访者进入预设区域时，来访者打开具有NFC功能的智能设备，在指定读卡装置上刷一下所述智能设备，即可完成门禁解锁。
进一步地，所述控制子系统2包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.5—4.8V，工作电流为50—1350uA，工作频率为10.5—10.55GHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统1、所述感应子系统3、所述功能子系统4和所述门禁电机驱动子系统5；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
优选的，所述微控制芯片采用成熟CMOS工艺，充分利用数模混合技术，在单一芯片上同时集成了微波收发信机、雷达中频放大电路及信号处理器等，是一颗全集成SOC，与传统雷达感应模块相比具有良好一致性和超高性价比；芯片默认工作在10.5GHz—10.55GHz频段，频率灵活可配，由于片上集成自适应校准算法，可有效解决各类干扰问题，大大提高了传感器的可靠性与实用性；所述微控制芯片集成LDO并采用超低功耗架构，由于功耗低且支持宽压，因此供电方案上直接采用电池供电并保持长时间待机；芯片内部集成信号处理器，可直接输出感应控制信号，外围搭配少量元器件即形成完整的微波雷达感应传感器。
工作原理：芯片内部产生微波信号经放大后通过天线辐射出去，信号在空中遇到物体发生反射，当物体处于运动状态时，反射信号和发射信号间存在一定频率差，即多普勒效应，将接收到的反射信号和发射信号混频，可得到相应中频信号，分析该中频信号能反推出物体运动信息，从而实现传感功能。
进一步地，所述控制子系统2包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.7—5V，工作电流为65—80uA，工作频率为5725—5875MHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统1、所述感应子系统3、所述功能子系统4和所述门禁电机驱动子系统5；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
优选的，所述微控制芯片采用成熟CMOS工艺，充分利用数模混合技术，在单一芯片上同时集成了微波收发信机、雷达中频放大电路及信号处理器等，是一颗全集成SOC，与传统雷达感应模块相比具有良好一致性和超高性价比；芯片默认工作在5.8GHzISM频段，频率灵活可配，由于片上集成自适应校准算法，可有效解决各类干扰问题，大大提高了传感器的可靠性与实用性；所述微控制芯片集成LDO并采用超低功耗架构，由于功耗低且支持宽压，因此供电方案上直接采用电池供电并保持长时间待机；芯片内部集成信号处理器，可直接输出感应控制信号，外围搭配少量元器件即形成完整的微波雷达感应传感器。
进一步地，所述电源子系统1包括电源电路，所述电源电路包括外部电源、稳压芯片IC1、电容C1和电容C2，所述稳压芯片IC1的输入端通过所述电容C1连接所述外部电源，所述稳压芯片IC1的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚，所述稳压芯片IC1和所述电容C2均接地。
进一步地，所述感应子系统3包括感应模块31和计时模块32：所述感应模块31包括微波感应电路，用于发送和接收感应信号；所述计时模块32用于按照所述预设时间计时并发送时钟信号。
其中，所述计时模块32与所述感应模块31的工作流程包括：当所述感应模块31感应到所述预设区域内有移动的目标时，所述计时模块32开始计时；所述感应模块31持续在所述预设区域内发送信号，并向控制子系统2发送感应信号；到达预设时间后，所述计时模块32停止计时；所述控制子系统2根据接收到的感应信号和时钟信号判断在预设时间内所述目标是否远离预设区域；当所述移动目标为非远离所述预设区域时，则所述控制子系统2发送信号，电源子系统1向功能子系统4和门禁电机驱动子系统5上电使其均进入工作状态；当所述移动目标为远离所述预设区域时，则所述感应模块31继续在所述预设区域内发送信号，功能子系统4和门禁电机驱动子系统5均保持休眠状态。
进一步地，电源子系统1向功能子系统4和门禁电机驱动子系统5上电的过程包括，电源子系统1向红外成像单元411上电，红外成像单元411进入工作状态并识别所述目标是否为人体；如果识别结果是人体，则电源子系统1向测温单元412、信息获取模块42、交互模块43和门禁电机驱动子系统5上电；如果识别结果不是人体，则电源子系统1停止向功能子系统4和门禁电机驱动子系统5上电使其均进入休眠状态；当目标识别结果是人体时还包括，测温单元412进入工作状态并检测目标的温度，当温度在预设温度范围内时，信息获取模块42和交互模块43分别获取门禁卡信息和人脸信息通过远程服务器6进行门禁的身份验证；当温度不在预设温度范围内时，则显示单元431和语音单元432提示温度异常，电源子系统1停止向功能子系统4和门禁电机驱动子系统5上电使其均进入休眠状态。
进一步地，所述微波感应电路包括微波感应芯片和天线；所述微波感应芯片的输入端连接所述电源电路的输出端，所述微波感应芯片的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚；所述天线的输入端与输出端分别连接所述微控制芯片的控制引脚，所述天线用于接收微波信号。
进一步地，所述门禁电机驱动子系统5包括门禁电机驱动电路，所述门禁电机驱动电路包括稳压芯片IC2、电机驱动芯片、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R6和电机，所述稳压芯片IC2通过所述电阻R6连接所述电机驱动芯片，所述电机驱动芯片通过所述电容C5连接所述电机，所述电容C3和所述电容C4的一端均连接所述稳压芯片IC2，所述稳压芯片IC2、所述电容C3和所述电容C4的另一端均接地。
进一步地，所述信息获取模块42包括信息获取电路，所述信息获取电路包括NFC转换芯片、电容C8、电容C9、电容C10、电感器L1、电阻R1和电阻R4，所述电容C8通过所述电阻R1连接所述NFC转换芯片，所述电容C10通过所述电阻R4连接所述NFC转换芯片，所述电感器L1的输出端连接所述NFC转换芯片的输入端，所述电容C8、所述电容C9和所述电容C10均接地。
进一步地，所述测温单元412包括测温电路，所述测温电路包括热敏电阻器R5、电阻R2、电阻R3和电容C7，所述电阻R3通过所述电阻R2连接所述微控制芯片，所述热敏电阻器R5通过所述电阻R3接地，所述电容C7接地。
进一步地，所述红外成像单元411包括红外图像采集子单元4111和红外图像处理子单元4112，所述红外图像采集子单元4111包括红外摄像头，用于采集所述预设区域内的红外图像，所述红外图像包括目标图像和背景图像，所述红外图像处理子单元4112用于处理采集到的红外图像并识别所述目标图像内的目标是否为人体。
进一步地，所述红外图像处理子单元4112包括：
预处理，采用中值滤波法滤除所述预设区域内的红外图像的噪音；
图像分割，采用阈值分割法将所述目标图像与所述背景图像分割开来；
特征提取，运用梯度方向直方图特征来描述所述预设区域内的红外图像的特征；
目标识别，通过支持向量机的方法，对所述预设区域内的红外图像的进行人体目标识别。
进一步地，所述预处理包括对所述预设区域内的红外图像进行灰度化处理，对灰度化处理的红外图像进行滤除噪音操作，所述中值滤波法是通过设定邻域内的中值作为整个邻域的像素值的方式，消除孤立的噪声点，其数学表达式为：
yij＝Med{xij}＝Med{x(i+r),(j+s),(r,s)∈A,(i,j∈I2)}
式中，x(i+r),(j+s)是当前点xij的邻域，实现步骤为：建立一个窗口，大小为N×N，利用该窗口在图像上按照先后列的顺序顺次移动，每次移动之后都会对窗口内的像素值重新排序，新的中心位置就是排序所得的中值。滑动窗口，依次循环上述过程，完成所有图像数据的处理。
进一步地，所述灰度化处理是把彩色图像转化为灰度化图像，将每个像素点的RGB值统一成一个值，可以采用但不限于浮点算法，其计算公式为：Gray＝R×0.3+G×0.59+B×0.11。
所述阈值分割法，对所述预处理后的红外图像选择合适阈值将所述预设区域内的红外图像分成目标图像和背景图像，现有多种阈值分割法，一种实施例中可采用迭代阈值分割法，步骤如下：
S1、定义精度ΔT；
S2、定义初始阈值T0，可以取灰度均值；
S3、根据当前阈值T，将大于T的灰度值分为一组，取其平均值设为m1；小于T的灰度值分为另一组，取其平均值设为m2。
S4、得到新的阈值T＝(m1+m2)/2。
S5、重复步骤S3和步骤S4直到前后阈值差小于ΔT，则此时的阈值T为合适的阈值。
进一步地，所述梯度方向直方图特征提取，通过把所述红外图像分成细胞单元，计算细胞单元的梯度值，将若干细胞单元组成块并归一化块内梯度，集合所有块的梯度直方图组合成所述红外图像的特征向量；
其中，所述归一化可采用如下的公式：
Figure BDA0003803824800000141
式中，V代表未归一化的向量，ε表示一个很小的常数，一般取ε＝0.1，||V||k中k是范数，k＝2；
其中，可以设8×8个像素为一个细胞单元，设2×2个细胞单元为一个块，在每个细胞单元内把所有梯度方向划分为n个通道并作为所述直方图的横轴，这里n可以取9，每个通道内的梯度值累加作为直方图的纵轴。
进一步地，所述支持向量机法，通过若干人体红外图像和若干非人体红外图像作为样本集，训练出用于识别人体目标的分类函数，把所述特征向量输入训练好的分类函数中，得到识别结果。
其中，建立分类函数的过程包括选择最优分类界面，主要依据的数学模型为：
minw,b,γ-γ
s.t.yi(<w,xi>+b)≥γ,i＝1,…,l
||w||2＝1
式中，l为训练样本数，γ是间隔，w是权矢量，b是阈值，xi为训练样量，yi是样本标记，
Figure BDA0003803824800000151
ωi指的是第i类。
根据拉格朗日函数可得：
Figure BDA0003803824800000152
对w，b，γ分别进行微分，可以得到：
Figure BDA0003803824800000153
Figure BDA0003803824800000161
Figure BDA0003803824800000162
将上述三个式子带入拉格朗日函数，可以得到：
Figure BDA0003803824800000163
进行最优化求解求得对偶拉格朗日函数：
Figure BDA0003803824800000164
把原始问题转化为最优问题：
minaL(a)
Figure BDA0003803824800000165
，根据最优理论，则ai[yi(<w,wi>+b)-γ]＝0为限制方程得出的支持向量是数据中直接反映出特征的数据。
综上所述，本发明这种门禁控制系统通过感应子系统检测门禁的预设区域内的是否存在移动的目标，当存在移动的目标时，控制子系统唤醒红外模块并对目标进行人体识别，当识别目标是人体时，控制子系统进一步唤醒功能子系统的其他模块和门禁电机驱动子系统，否则门禁电机驱动子系统和功能子系统进入休眠状态，通过各子系统的信息交互和配合工作，实现了功能子系统和门禁电机驱动子系统在需要时才进入工作状态，降低了门禁控制系统的能耗；控制子系统中的控制电路设置微控制芯片，微控制芯片采用低功耗架构，进一步降低了门禁控制系统的能源消耗；功能子系统中的交互模块和信息获取模块分别支持人脸识别和门禁卡的方式解锁门禁，提高了门禁的解锁成功率和便捷性；红外模块还包括测温单元，可以对目标自动测温，降低了人工测温的成本，显著的提高了门禁控制系统的实用性。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”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。

Claims (12)

1.一种门禁控制系统，其特征在于，包括控制子系统、电源子系统、感应子系统、门禁电机驱动子系统和功能子系统；
所述感应子系统的输出端与所述控制子系统的输入端连接，所述控制子系统与所述门禁电机驱动子系统和所述功能子系统均电连接，所述电源子系统的输出端与所述控制子系统的输入端连接；
所述电源子系统，用于为所述控制子系统、所述感应子系统、所述门禁电机驱动子系统和所述功能子系统提供电源；
所述感应子系统，用于检测预设区域内是否存在移动的目标以及当存在移动的目标时，按照预设时间计时；
所述控制子系统，用于接收所述感应子系统发送的感应信号和时钟信号，根据所述感应信号和时钟信号判断并控制所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统进入相应的状态，所述状态包括工作状态和休眠状态；
所述门禁电机驱动子系统，用于驱动门禁开锁和闭锁；
所述功能子系统包括：
红外模块，用于识别和测温，包括红外成像单元和测温单元，所述红外成像单元用于识别所述目标的红外图像，判断所述目标是否为人体，所述测温单元用于检测所述目标的温度；
信息获取模块，用于识别门禁卡信息；
交互模块，用于实现人机之间的信息交互，包括显示单元、摄像单元和语音单元，所述显示单元用于显示人机交互信息，所述摄像单元用于采集所述预设区域内的视频和图像信息，所述语音单元用于播报所述门禁的相关信息。
2.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，还包括远程服务器，所述远程服务器分别与所述交互模块和所述信息获取模块信号连接，用于存储门禁图像数据和门禁卡数据；所述控制子系统还用于判断所述温度是否在预设温度范围内；当所述温度在所述预设温度范围内时，则通过所述远程服务器进行所述门禁的身份验证；当所述温度不在所述预设温度范围内时，则通过所述显示单元和所述语音单元提示温度异常，所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统均进入休眠状态。
3.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述控制子系统包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.5—4.8V，工作电流为50—1350uA，工作频率为10.5—10.55GHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统、所述感应子系统、所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
4.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述控制子系统包括控制电路，所述控制电路包括：
微控制芯片，预设有多个控制引脚，所述微控制芯片的工作电压为2.7—5V，工作电流为65—80uA，工作频率为5725—5875MHz，所述微控制芯片通过所述多个控制引脚分别连接所述电源子系统、所述感应子系统、所述功能子系统和所述门禁电机驱动子系统；
晶振，通过一个所述控制引脚连接所述微控制芯片，用于为所述微控制芯片提供时钟频率。
5.如权利要求3或权利要求4所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述电源子系统包括电源电路，所述电源电路包括外部电源、稳压芯片IC1、电容C1和电容C2，所述稳压芯片IC1的输入端通过所述电容C1连接所述外部电源，所述稳压芯片IC1的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚，所述稳压芯片IC1和所述电容C2均接地。
6.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述感应子系统包括感应模块和计时模块：所述感应模块包括微波感应电路，用于发送和接收感应信号；所述计时模块用于按照所述预设时间计时并发送时钟信号。
7.如权利要求5或权利要求6所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述微波感应电路包括微波感应芯片和天线；所述微波感应芯片的输入端连接所述电源电路的输出端，所述微波感应芯片的输出端连接所述微控制芯片的控制引脚；所述天线的输入端与输出端分别连接所述微控制芯片的控制引脚，所述天线用于接收微波信号。
8.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述门禁电机驱动子系统包括门禁电机驱动电路，所述门禁电机驱动电路包括稳压芯片IC2、电机驱动芯片、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R6和电机，所述稳压芯片IC2通过所述电阻R6连接所述电机驱动芯片，所述电机驱动芯片通过所述电容C5连接所述电机，所述电容C3和所述电容C4的一端均连接所述稳压芯片IC2，所述稳压芯片IC2、所述电容C3和所述电容C4的另一端均接地。
9.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述信息获取模块包括信息获取电路，所述信息获取电路包括NFC转换芯片、电容C8、电容C9、电容C10、电感器L1、电阻R1和电阻R4，所述电容C8通过所述电阻R1连接所述NFC转换芯片，所述电容C10通过所述电阻R4连接所述NFC转换芯片，所述电感器L1的输出端连接所述NFC转换芯片的输入端，所述电容C8、所述电容C9和所述电容C10均接地。
10.如权利要求3或权利要求4所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述测温单元包括测温电路，所述测温电路包括热敏电阻器R5、电阻R2、电阻R3和电容C7，所述电阻R3通过所述电阻R2连接所述微控制芯片，所述热敏电阻器R5通过所述电阻R3接地，所述电容C7接地。
11.如权利要求1所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述红外成像单元包括红外图像采集子单元和红外图像处理子单元，所述红外图像采集子单元包括红外摄像头，用于采集所述预设区域内的红外图像，所述红外图像包括目标图像和背景图像，所述红外图像处理子单元用于处理采集到的红外图像并识别所述目标图像内的目标是否为人体。
12.如权利要求11所述的一种门禁控制系统，其特征在于，所述红外图像处理子单元包括：
预处理，采用中值滤波法滤除所述预设区域内的红外图像的噪音；
图像分割，采用阈值分割法将所述目标图像与所述背景图像分割开来；
特征提取，运用梯度方向直方图特征来描述所述预设区域内的红外图像的特征；
目标识别，通过支持向量机的方法，对所述预设区域内的红外图像的进行人体目标识别；
所述预处理包括对所述预设区域内的红外图像进行灰度化处理，对灰度化处理的红外图像进行滤除噪音操作，所述中值滤波法通过设定邻域内的中值作为整个邻域的像素值的方式，消除孤立的噪声点；
所述阈值分割法，对所述预处理后的红外图像选择合适阈值将所述预设区域内的红外图像分成目标图像和背景图像；
所述梯度方向直方图特征提取，通过把所述红外图像分成细胞单元，计算细胞单元的梯度值，将若干细胞单元组成块并归一化块内梯度，集合所有块的梯度直方图组合成所述红外图像的特征向量；
所述支持向量机法，通过若干人体红外图像和若干非人体红外图像作为样本集，训练出用于识别人体目标的分类函数，把所述特征向量输入训练好的分类函数中，得到识别结果。
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