CN203366408U

CN203366408U - 一种基于fpga控制芯片功能应用的多功能门禁

Info

Publication number: CN203366408U
Application number: CN 201320290821
Authority: CN
Inventors: 唐春华
Original assignee: ZHONGSHAN ANLINGXING ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHONGSHAN ANLINGXING ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-05-24

Abstract

本实用新型公开一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，包括主控制器和手机远程终端，该主控制器有室内、室外和远程控制部分；该室内部分包括中央处理器、门铃、室内语音模块、视频显示器、室内MIC、电子门锁、开门按钮、数据存储器；该室外部分包括门铃/密码键、室外语音模块、摄像头、红外感应探头、室外MIC；该远程控制部分包括无线收发模块和远程控制按键；该手机远程终端设有遥控端中央处理器、遥控端数据存储器、遥控端无线收发模块、遥控端控制输出模块。本门禁装置基于中央处理器的人脸识别系统及远程无线控制系统，可以实现智能化识别人脸、防解码、同时也能应用于手机进行远程控制。

Description

一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁

技术领域

本实用新型涉及安防设备领域技术，尤其是指一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁。

背景技术

随着公众对十公共建筑进出安全的要求越来越高，人们除在出租屋、智能大厦、机房等场所安装门禁系统外，还安装了视频监控系统，对进出人员进行刷卡和实时录像监控，从而实现人员进出信息及视频信息的详细记录，减少安保人员，进行智能化管理。目前市场上的视频门禁装置人多数由门禁控制器、视频摄像机、前端控制器和远程控制中心组成，例如，中国专利《一种嵌入式门禁管理系统》（公开号 CN102568068 A）通过控制电路获取人脸采集器采集到的人脸信息，然后传送到服务器完成比对，同时决定电子门锁是否打开和钥匙盒是否解锁。

由于人脸图像的处理及比对运算量极大，当预先存储的人脸图像较多时更为如此，采用微处理器处理时实时性无法得到保证，采用计算机或服务器则成本过高。再者，现有基于人脸识别的门禁装置，单纯依靠采集的人脸图像进行识别，存在多个较大的缺点：

一，没有对测试者进行初步的识别判断，直接进行人脸图像采集，增加了门禁装置的额外识别工作。

二，如果他人获取合法者的人脸图像或面部模型，即可认证通过，安全性较低。

三，上述门禁管理系统功能单一，运用不方便。尤其是，如果主人不在家，但无法监控到有什么来访来曾经拜访，难以满足人们的需求。

针对于现有的人脸识别的门禁装置存在的问题，同行专业技术人员有必要提出了一种新的门禁装置。

发明内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其能实现智能化识别人脸、防解码、同时也能应用于手机进行远程控制。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，包括

一主控制器，该主控制器有室内、室外和远程控制部分；该室内部分包括中央处理器、分别连接于中央处理器的门铃、用于通话或发出提示或报警声的室内语音模块、用于监控来访者的视频显示器、用于对话的室内MIC、用于安装在大门上的电子门锁、用于手动打开电子门锁的开门按钮、用于保存视频信息的数据存储器和为主控制器供电的电源；该室外部分包括分别连接于中央处理器的门铃/密码键、用于通话的室外语音模块、用于采集来访图像信息的摄像头、用于检测来访者到来的红外感应探头、用于对话的室外MIC；该远程控制部分包括分别与中央处理器连接的无线收发模块和用于开启远程控制功能的远程控制按键；

一手机远程终端，该手机远程终端设有一遥控端中央处理器、一连接于该遥控端中央处理器的用于保存监控信号的遥控端数据存储器、一用于与主控制器实现无线通讯功能的遥控端无线收发模块、一用于控制主控制器的遥控端控制输出模块和一为遥控端中央处理器供电的电源。

优选的，所述中央处理器上连接有图像数据处理模块，该图像数据处理模块包括有图像对比分析单元和存储有家人及常交往亲友图像的图像数据库单元，该图像对比分析单元、图像数据库单元均分别连接中央处理器以及摄像头。

优选的，所述主控制器选用FPGA控制芯片。

优选的，所述中央处理器还设置有一时间设定模块，该时间设定模块与红外感应探头连接。

优选的，所述红外感应探头采用模拟和数字混合电路。

优选的，所述红外感应探头包括有设置于同一电路板的低功耗稳压器、热释电传感器、处理IC、低通滤波器、信号放大器、信号比较器、逻辑控制器、状态控制器和信号输出模块。

优选的，所述室内语音模块内设置报警器，该报警器内连接有一光敏电阻。

优选的，所述手机远程终端的遥控端无线收发模块与主控制器上的无线收发模块共用CDMA 3G网络相配对。

优选的，所述主控制器的室内部分安装于房子大门侧旁的内墙，室外部分安装于大门外侧旁的外墙上。

优选的，所述室外部分与大门上的电子猫眼设置为一体，该红外感应探头和摄像头设置在电子猫眼内。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，基于中央处理器的人脸识别系统及远程无线控制系统，功能强大，使用方便。其中，人脸识别系统通过按键输入预先设置好的简易密码，语音将提示采集人脸图像，图像解码器将采集到的人脸信息暂时存储在数据存储器里，中央处理器内部的人脸识别模块将采集到的图像信息与预先存储在数据存储器里的模板图像（具有门禁权限的人的人脸图像）进行预处理及比对，得到比对结果，根据比对结果决定电子门锁是否打开；若判定不是一人，则产生报警。而该远程无线控制系统可以实现手机的远程控制，包括远程解锁、实时通话、实时视频监控和远程报警功能，控制简单，并且手机远程终端直接设置在平常使用的手机上，携带方便，操作方便。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的结构原理图；

图2是本实用新型之实施例中图像数据处理模块的连接图；

图3是本实用新型之实施例中时间设定模块的连接图；

图4是本实用新型之实施例中红外感应探头的结构原理图；

图5是本实用新型之实施例中室内语音模块的结构原理图。

附图标识说明：

1、主控制器 2、手机远程终端

3、中央处理器 4、门铃

5、室内语音模块 6、开门按钮

7、视频显示器 8、室内MIC

9、语音对话按键 10、数据存储器

11电子门锁 12、电源

13、门铃/密码键 14、室外语音模块

15、摄像头 16、红外感应探头

17、室外MIC 18、无线收发模块

19、远程控制按键 20、遥控端中央处理器

21、遥控端数据存储器 22、遥控端无线收发模块

23、遥控端控制输出模块 24、电源

25、图像数据处理模块 26、图像对比分析单元

27、图像数据库单元 28、时间设定模块

29、低功耗稳压器 30、热释电传感器

31、处理IC 32、低通滤波器

33、信号放大器 34、信号比较器

35、逻辑控制器 36、状态控制器

37、信号输出模块 38、直流电源

39、报警器 40、光敏电阻

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，该门禁装置包括主控制器1和手机远程终端2，其能实现智能化识别人脸、防解码、同时也能应用于手机进行远程控制多种功能。

其中，该主控制器1有室内、室外和远程控制三部分。该室内部分包括中央处理器3、分别连接于中央处理器3的门铃4、室内语音模块5、开门按钮6、视频显示器7、电子门锁11、室内MIC 8、数据存储器10和电源24。该室外部分包括分别连接于中央处理器3的门铃/密码键13、室外语音模块14、摄像头15、红外感应探头16、室外MIC 17。

在应用中，该室内部分安装于大门侧旁的内墙，但是也可以依据主人需要安装在操作方便的其它地点。该室外部分安装于大门外侧旁的外墙上，或者直接与大门门板的电子猫眼配合设置，当将室外部分与电子猫眼设置为一体时，所述红外感应探头16和摄像头15设置在电子猫眼内。

该中央处理器3是门禁装置的核心，本实施例选用FPGA控制芯片予以实现。该中央处理器3与周边模块连接后实现以下功能：a).判断键入密码是否正确；b). 提示采集人脸图像；c).采集合适的人脸图像； d).图像对比；e).打开电子门锁11；f).发出报警信号；g).发送实时监控数据到手机远程终端2；h).接收手机远程终端2的控制信号并操作门禁装置实现对话、开门、报警等功能。

具体而言，如图2所示，该中央处理器3上连接有图像数据处理模块25，该图像数据处理模块25包括有图像对比分析单元26和图像数据库单元27，该图像数据库单元27中存储有家人及常交往的送亲朋好友的图像数据，其与该摄像头15配合使用，实现人脸识别功能。

如图3所示，所述中央处理器3还设置有一时间设定模块28，该时间设定模块28与红外感应探头16连接，主人可根据需要通过该时间设定模块28控制和设置红外感应探头16的开启和关闭时间。该红外感应探头16处于开启状态时，一旦人体进入应感应区域时，便可使门禁装置自启动；当红外感应探头16关闭时，来访者按下门铃/密码键13启动门禁装置。

如图4所示，该红外感应探头16采用模拟和数字混合电路，红外感应探头16内包括有设置于同一电路板的低功耗稳压器29、热释电传感器30、处理IC 31、低通滤波器32、信号放大器33、信号比较器34、逻辑控制器35、状态控制器36和信号输出模块37，该红外感应探头16由直流电源38供电，直流电源38经过低功耗稳压器29进行稳压滤波后，提供给热释电传感器30、处理IC 31工作，热释电传感器30感应信号后经过低通滤波器32输入处理IC 31，经过信号放大后进行信号比较、逻辑控制，实现传感器信号电压到逻辑电平的转换，最后输出控制信号电平。

另外，如图5所示，该室内语音模块5内设置报警器39，该报警器39内连接有一光敏电阻40，通过该光敏电阻40判断白天或黑夜，当光敏电组检测值为黑夜时，所述报警器39开启，此时，当图像对比分析单元26中分析到在红外感应区域内出现人物与图像数据库单元27中的人物不匹配时，报警器39则发出报警信号。

本门禁装置的自动人脸识别控制原理如下：

当人体进入红外线感应探头的感应区域或按下门铃/密码键13时，触发门禁装置启动，将人来访信号送至中央处理器3，由中央处理器3发出控制信号。

1）当来访者是不知道开门密码的陌生人时，按下门铃/密码键13中的门铃4按钮，会触使室内的门铃4响起，同时该摄像头15和视频显示器7自启动，一方面，摄像头15所拍摄的画面传输到视频显示器7进行显示，同时数据存储器10将视频数据存储起来，另一方面，摄像头15将捕捉到的人体画面送到中央处理器3内的图像数据处理模块25，由图像对比分析单元26根据摄像头15所拍摄的人体画面进行分析，并与图像数据库单元27的预存图像进行匹配对比后做出相应的判断，该图像对比分析单元26将经过分析对比后的数据传输至室内语音模块5，该室内语音模块5根据所设定的人物名字或称呼通过扬声器广播出来；如是没有在图像数据库单元27中匹配的人物出现时，则由室内语音模块5发出相应的提示陌生人来防的提示音，让主人进一步判断。

主人通过视频显示器7观看门外的画面后，若需要进一步进行了解，可以按下语音对话按键9进行对话，当按下语音对话按键9，中央处理器3发出控制信号，使开启室内MIC 8和室外MIC 17开启，并能实现对话，对话的声音分别从室外语音模块14和室内语音模块5传出，从而方便主人了解陌生人的信息，再次定是否开门。若需要开门，则可以按下开门按钮6，由中央处理器3发出解锁信号，使电子门锁11解锁。

2）当来访者是知道开门密码的家人或亲戚朋友时，该门禁装置的人脸识别方法如下：

a). 判断键入密码是否正确：中央处理器3判断使用者通过按键密码按钮键入的数字密码是否正确，如正确，执行步骤b)；如不正确，则通过室外语音模块14发出“重新输入密码”的语音提示；

b). 提示采集人脸图像：通过语音模块发出“请将脸部靠近摄像头15处”的语音提示，以便对使用者的脸部图像进行采集；

c). 采集合适的人脸图像：中央处理器3通过摄像头15获取使用者脸部的图像，通过对人脸图像上两瞳孔连线尺寸大小和倾斜度的判断，获取尺寸合适的图像；如果两瞳孔连线尺寸过小，则发出“请靠近摄像头15”的语音警告，如果两瞳孔连线尺寸过大，则发出“请远离摄像头15”的语音警告；如果两瞳孔连线向右倾斜，则发出“请将头部向左倾斜”的语音警告，如果两瞳孔连线向左倾斜，则发出“请将头部向右倾斜”的语音警告；直至采集到合适的人脸图像；

d). 图像对比：将采集到的人脸图像与预先存储的模板图像进行对比，判断模板图像中是否存在与采集到的人脸图像相一致的图像；如存在，则执行步骤e) ；如不存在，则执行步骤f) ；

e). 打开电子门锁11：中央处理器3发出控制信号，打开电子门锁11；

f). 发出报警信号：通过语音模块发出报警信号，以警示有人要非法进入。

承上，如图1所示，所述主控制器1的远程控制部分包括分别连接于中央处理器3上的无线收发模块18和远程控制按键19，该无线收发模块18用于与手机远程终端2实现信号对接及实时信息传输，该远程控制按键19用于启动无线操作功能，使中央处理器3执行手机远程终端2发送过来的控制命令。

所述手机远程终端2是通过在手机上安装操作软件实现远程遥控功能。该手机远程终端2上设有一遥控端中央处理器20、一连接于该遥控端中央处理器20的遥控端数据存储器1021、一遥控端无线收发模块22、一遥控端控制输出模块23和一为遥控端中央处理器20供电的电源24。

其中，该手机远程终端2的遥控端无线收发模块22与主控制器1上的无线收发模块18相配对，完成线线信号收、发功能，本实施例先用开发技术成熟的CDMA 3G信号，能够有效防止信号干扰，保证正常使用。

按下该远程控制按键19后，无线收发模块18得电开始工作。在工作过程中，无来访者的状态下，主控制器1不会向手机远程终端2发送信号，当有来访者时，主控制器1自动拨打主人手机，此状态下，手机远程终端2将有以下几种工作模式：

1、手机远程终端2控制开门：手机远程终端2的遥控端无线收发模块22将接收到主控制器1之无线收发模块18发出的无线信号，送至遥控端中央处理器20识别该信号后，命令遥控端无线收发模块22执行信号回馈，以反馈给主控制器1的中央处理器3，二者信号匹配对接后，可以用手机远程终端2直接操作控制门禁装置。例如：由手机远程终端2按下开门密码，通过无线传输发出开门信号，再由无线收发模块18接收开门信号并发送到中央处理器3，经判断是与主人手机匹配的开门信号正确的开门密码后，中央处理器3发出命令启动电子门锁11开锁动作。

2、手机远程终端2监控视频：家中无人时，来访者的信号将不用门铃4进行提示、不用视频显示器7进行显示，而是由中央处理器3将来访者信号通过无线收发模块18送到主人的手机上，若来访者是熟悉的亲友，主人可以通过手机发出开门信号，通过远程控制，开启电子门锁11；若是陌生人，则操作手机的软件界面可以与门禁装置的语音对话功能相接，开启语音通话，主人远程用手机与来访者通话，了解信息。若是非法分子，则可以通过手机控制中央处理器3，开启报警器39进行报警，实现主动报警功能。另外，非法分子强行破坏电子门锁11进入房子，也会触使中央处理器3开启报警器39，实现被动报警功能，在报警同时，中央处理器3还会通过无线收发模块18将报警信号送到主人手机及转发到附近的公安局中。

综上所述，本实用新型的设计重点在于，基于中央处理器3的人脸识别系统及远程无线控制系统，功能强大，使用方便。其中，人脸识别系统通过按键输入预先设置好的简易密码，语音将提示采集人脸图像，图像解码器将采集到的人脸信息暂时存储在数据存储器10里，中央处理器3内部的人脸识别模块将采集到的图像信息与预先存储在数据存储器10里的模板图像（具有门禁权限的人的人脸图像）进行预处理及比对，得到比对结果，根据比对结果决定电子门锁11是否打开；若判定不是一人，则产生报警。而该远程无线控制系统可以实现手机的远程控制，包括远程解锁、实时通话、实时视频监控和远程报警功能，控制简单，并且手机远程终端2直接设置在平常使用的手机上，携带方便，操作方便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述中央处理器上连接有图像数据处理模块，该图像数据处理模块包括有图像对比分析单元和存储有家人及常交往亲友图像的图像数据库单元，该图像对比分析单元、图像数据库单元均分别连接中央处理器以及摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述主控制器选用FPGA控制芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述中央处理器还设置有一时间设定模块，该时间设定模块与红外感应探头连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述红外感应探头采用模拟和数字混合电路。

6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述红外感应探头包括有设置于同一电路板的低功耗稳压器、热释电传感器、处理IC、低通滤波器、信号放大器、信号比较器、逻辑控制器、状态控制器和信号输出模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述室内语音模块内设置报警器，该报警器内连接有一光敏电阻。

8.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述手机远程终端的遥控端无线收发模块与主控制器上的无线收发模块共用CDMA 3G网络相配对。

9.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述主控制器的室内部分安装于房子大门侧旁的内墙，室外部分安装于大门外侧旁的外墙上。

10.根据权利要求1所述的一种基于FPGA控制芯片功能应用的多功能门禁，其特征在于：所述室外部分与大门上的电子猫眼设置为一体，该红外感应探头和摄像头设置在电子猫眼内。