CN208271279U - 一种基于人脸识别的门禁装置 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种基于人脸识别的门禁装置，包括CPU核心板模块和与之相连的摄像头模组模块、具有电源转换功能的电源模块模块、网络通讯模块、开锁模块、出门按钮模块、485通讯模块、OTG调试模块、功放模块、TF卡模块。采用有线网络或无线网络通信，基于人脸识别的门禁装置可以直接驱动电锁，消掉传统的室内终端，不仅节约成本，也减少了施工程序，缩短了工程周期，同时后期升级、维护也十分方便。

Description

一种基于人脸识别的门禁装置

技术领域

本实用新型涉及人脸识别技术和图像通信技术，具体涉及一种基于人脸识别摄像机门。

背景技术

楼宇门禁是在多层或高层建筑中实现访客、住户和物业管理中心相互通话、进行信息交流并实现对小区安全出入通道控制的设备。

现有的楼宇门禁主要分为模拟楼宇门禁系统、数字楼宇门禁系统，模拟楼宇门禁系统主要采用总线传输方式，数字楼宇门禁系统采用TCP/IP协议，采用网络(专建或借用小区局域网)传输，无论是模拟楼宇门禁系统还是数字楼宇门禁系统都需要在家中安装一台室内设备，用来接听访客的呼叫，开锁和其它功能操作。由于每户都需要一台室内设备，室内设备的成本占整个系统设备成本的70％以上。

现有的楼宇门禁用户需要进入小区大门或者楼栋大门，都需要刷卡或者拿出手机并打开APP开门，每次都需要繁琐的拿卡、刷卡等过程或拿出手机，打开APP等流程，操作十分繁琐。另外，访客需要进去小区大门或者楼栋大门，进入小区大门时需要在物业登记，并在小区大门通过门禁呼叫住户，获取同意后才能进入小区；到达单元门或楼栋门时又要通过门禁呼叫住户，获取同意后才能进去单元或者楼栋，验证和使用的过程及其不方便。而当住户或访客进入后，可能产生很多跟随进入者，对于详细的进入情况根本无法追踪。

现有的楼宇门禁设备基本挂在大门上或大门附近墙上，每次开门都要和用户直接物理接触可能会导致设备的加速损坏。如果要对楼宇门禁进行软件升级，则需要到现场进行升级，甚至需要拆机升级，由于工作量大，所以设备安装后基本无法进行软件的升级更新。

实用新型内容

本实用新型针对传统楼宇门禁存在的使用不方便、易损坏、安全性差、升级困难、成本高等问题，提供了一种基于人脸识别的门禁装置。

基于人脸识别的门禁装置包括CPU核心板、摄像头模块、开锁模块、OTG调试模块、485通讯模块、网络通讯模块、电源模块，其中：

所述CPU核心板用于加载人脸识别相关的应用程序，以及存储数据和进行数据处理；

所述摄像头模块与CPU核心板连接，用于采集图像信息；

所述网络通讯模块与CPU核心板连接，用于通过有线网络或无线网络与其他终端或云服务器进行通讯；

所述摄像头模块与CPU核心板连接，用于视频录像，以及配合CPU模块进行人脸抓拍；

所述开锁模块的输入端连接CPU核心板，用于接收CPU核心板信号并控制电锁打开；

所述OTG调试模块的输出端连接CPU核心板，用于与PC端数据交换；以及对设备进行调试；

所述485通讯模块输出端连接CPU核心板，用于其他总线设备与CPU核心板的通讯；

所述电源模块，用于将外接电源电压转换为各模块所需额定工作电压。

本方案中的CPU核心板通过加载软件实现处理信息、存储数据、视频解码、智能功耗管理、人脸特征提取、本地人脸识别等功能；还可存储小区、单元楼栋业主所在单元号、房号、关联电话号码和关联APP用户帐号、本地白名单人脸特征库等信息；485通讯模块实现其他设备如电梯等与基于人脸识别的门禁装置进行直接通讯：当电梯与485通讯模块相连时，基于人脸识别的门禁装置接收到开锁信号后，同时向电梯发送信号，使其立刻移动到指定楼层等待用户乘坐电梯，使得物业服务更加人性化。

通过网络通信模块可连接到云服务器，从而向基于人脸识别的门禁装置下发所属区域的人脸白名单数据和手机开门钥匙数据，基于人脸识别的门禁装置向服务器上传开门详细记录数据；还可以对软件进行远程的升级。

另一方面，如果需要对软件进行手动升级或是对数据进行导出，则可以通过OTG调试模块来连接基于人脸识别的门禁装置和其他设备，如平板电脑、笔记本电脑等，进而无需拆机。

在实际使用中，住户进入小区大门或单元门，无需掏出IC或ID卡刷卡开门，也不需要拿出手机解锁并打开APP进行开门操作，在住户靠近基于人脸识别的门禁装置的识别区域并有走近大门的趋势时，通过摄像头模块，基于人脸识别的门禁装置会自动抓取用户头像并进行特征提取，在本地进行人脸识别后判断是否为白名单的用户，如果是则直接控制电锁开门，如果不是则记录头像抓取的时候，并上传到云服务器保存。由于无需掏出IC或ID卡刷卡开门，也不需要拿出手机解锁并打开APP进行开门操作住处进入大门或单元门非常方便简单，也不需要担心IC、ID卡丢失、手机丢失带来的其他安全隐患。

通过加载软件，白名单用户或临时访客在人脸识别开门后，所有跟随进入的人员均被摄像机抓怕并将人脸数据和对应开门信息上传到云服务器。

如有访客来访，在白名单内的用户可以通过手机APP上传访客头像信息和相关信息到云服务器，云服务器通过网络下发到白名单用户拥有开门权限的基于人脸识别的门禁装置上，当访客进入小区大门或单元门，基于人脸识别的门禁装置在检测到该访客后会自动放行。

本实用新型相对现有技术的有益效果在于：消掉传统的室内终端，不仅节约成本，也减少了施工程序，缩短了工程周期，同时后期升级、维护也十分方便。

进一步，还包括出门按钮模块，所述出门按钮模块的输出端连接CPU核心板，用于供用户出门时从门后通过按钮直接打开基于人脸识别的门禁装置所控制的大门。

方便小区内的人走出小区，无需在进行识别。

进一步，还包括功放模块，所述功放模块的输入端连接CPU核心板，用于将语音、音频信息进行信号放大并播放。

实现语音播报功能，从而可以对使用者进行语音提示。

进一步，还包括与CPU核心板连接的TF卡模块。

扩展系统缓存以及数据存储空间。

进一步，所述开锁模块包括作为开关管使用的PNP三极管。

成本低，性能稳定。

进一步，所述网络通讯模块为3G/4G通信模块。

可通过已经覆盖的3G/4G网络进行数据通信，不必单独组网，降低了成本。

进一步，还包括与CPU核心板连接的键盘模块。

方便输入信息，如密码或方面号码等。

进一步，还包括与CPU核心板连接的LCD显示模块。

可以显示图像、文字等信息，对使用者进行提示。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意性框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示：基于人脸识别的门禁装置包括CPU核心板；CPU核心板分别连接摄像头模块、电源模块、功放模块、开锁模块、OTG调试模块、485通讯模块、出门按钮模块、LCD显示模块、键盘模块、3G/4G模块、以及TF卡模块。

本实施例采用了Vortex-C3型CPU核心板，该产品是奥谷奇技术基于全志A33四核处理器打造的一款高性能ARM核心板，软件系统采用经模块化定制的Android和Linux系统，同时提供配套的EVB板、软硬件开发资料、生产测试工具，该产品丰富的接口资源也足以满足本实施例中各个模块的需求，具体的连接关系为公知技术，在此不做赘述。

CPU核心板加载有应用程序，具有处理信息、存储数据、视频解码、智能功耗管理、人脸特征提取、本地人脸识别等功能，此类程序较为现有，在此不作赘述；CPU核心板中还存储有小区、单元楼栋业主所在单元号、房号、关联电话号码和关联APP用户帐号、本地白名单人脸特征库等信息，TF卡模块则起到扩展存储空间的作用；3G/4G模块通过3G/4G无线通信网络与云服务器进行通讯；云服务器向基于人脸识别的门禁装置下发所属区域的人脸白名单数据和手机开门钥匙数据，基于人脸识别的门禁装置向服务器上传开门详细记录数据。摄像头模块与CPU核心板连接，用于视频录像和配合CPU模块进行人脸抓拍等。功放模块输入端连接CPU核心板，用于将语音、音频信息进行信号放大并播放；在设备中用户发声提示用户开门成功或失败。开锁模块输入端连接CPU核心板，其电路采用大功率PNP三极管Q1作为开关管，可接收CPU核心板信号并控制电锁开。OTG调试模块输出端连接CPU核心板，作为与PC端数据交换的一个接口，同时可作为设备的调试接口。485通讯模块输出端连接CPU核心板，用于其他总线设备与CPU核心板的通讯。出门按钮模块输出端连接CPU核心板，可供用户出门时从门后通过按钮直接打开基于人脸识别的门禁装置所控制大门。

电源模块采用降压电源电路，其输入端连接外接直流电源，其输出端分别连接CPU核心板、3G/4G模块、LCD显示模块、键盘模块、功放模块、OTG调试模块、485通讯模块，用于将外接电源电压转换为各模块所需额定工作电压，包括12V电源电路、5V电源电路、3.8V电源电路、3.3V电源电路，其中：5V电源电路最大输出电流为3.4A，持续输出电流2A，待机电流为1μA，具有热保护和过流保护功能；3.8V电源电路采用MP2307降压电路，其最大输出电流为4A，持续输出电流为3A，待机电流为1μA，具有热保护和过流保护功能；3.3V电源电路采用AN_SY8088低压差降压电路，最大输出电流为1A，持续输出电流为1A，静态电流为40μA。本实施例的电源模块可按照不同电路、元件的需求而将外接电源转换为额定工作电压12V、5V、3.8V、3.3V，因此具有十分广泛的适用范围，同时具有防雷击、防过电压、防过热、防过电流、防反接保护等功能，避免了因意外因素造成系统损坏的问题。

本实施例具有4种开锁方式：人脸识别开锁、手机APP开锁、访客临时人脸识别开锁、出门按钮开锁。

由于采用基于人脸识别的门禁装置代替以前传统的楼宇门禁设备，住户进入小区大门或单元门，无需掏出IC或ID卡刷卡开门，也不需要拿出手机解锁并打开APP进行开门操作，在住户靠近基于人脸识别的门禁装置的识别区域并有走近大门的趋势，基于人脸识别的门禁装置会自动抓取用户头像并进行特征提取，在本地进行人脸识别后判断是否为白名单的用户，如果是则直接控制电锁开门，如果不是则记录头像抓取的时候，并上传到云服务器保存。由于无需掏出IC或ID卡刷卡开门，也不需要拿出手机解锁并打开APP进行开门操作住处进入大门或单元门非常方便简单，也不需要担心IC、ID卡丢失、手机丢失带来的其他安全隐患。

白名单用户或临时访客在人脸识别开门后，所有跟随进入的人员均被摄像机抓怕并将人脸数据和对应开门信息上传到云服务器。

如有访客来访，在白名单内的用户可以通过手机APP上传访客头像信息和相关信息到云服务器，云服务器通过网络下发到白名单用户拥有开门权限的基于人脸识别的门禁装置上，当访客进入小区大门或单元门，基于人脸识别的门禁装置在检测到该访客后会自动放行。

本实施例中，485通讯模块实现电梯与基于人脸识别的门禁装置进行直接通讯：当电梯与485通讯模块相连时，基于人脸识别的门禁装置接收到开锁信号后，同时向电梯发送信号，使其立刻移动到指定楼层等待用户乘坐电梯，使得物业服务更加人性化。

在另一个实施例中，为了减少系统的计算量，采取了预先判断缩小范围的措施，本地白名单人脸特征库内的人脸特征信息与实现采集到的用户体重信息一一对应关联；摄像头前的地面上设有与CPU核心板连接的压力传感器，用于感应压力；当人走入摄像头进行用户头像抓取的范围内的同时也进入了压力传感器的感应范围，CPU核心板内的程序通过接收到的压力数据计算当前用户的体重；并根据该体重查找本地白名单人脸特征库内的人脸特征信息，由于人的体重存在着变化，需要查找出对应的用户体重信息所表征的体重与当前计算的体重较接近的那些人脸特征信息，以这里的较近采用一个范围值来实现，如正负2.5～5公斤；本实施例将需要进行比对的人脸特征信息从全本地白名单人脸特征库，缩小到了部分本地白名单人脸特征库，而查找单一的体重数据的计算量要大大的小于直接比对人脸特征信息的计算量，所以整体的运算量得以降低，计算时间减少，系统的实时性得以提高。当人脸识别成功后，该用户的体重信息则会更新为当前的计算数据，保证用户的体重变化可以得到及时更新。另外，由于小孩子常常需要成年人常会抱着进入门禁，此时对成年人的称重会不准；所以如果成年人家中有小孩子，怎还需提前录入小孩的重量，而此户人家的所有成年人的人脸特征信息将会对应两个重量，第一个是其自己的体重，第二个则是其自己的体重加上小孩子的体重，如此，便可以通过第二个重量查找到该成年人的人脸特征信息，从而避免当成年人抱着小孩子时无法进入；第二个重量也会每次更新。

另外，还可以增设一个用于称重的压力传感器，并与采用不同的端口连接CPU核心板连接以区别于对人体进行称重的压力传感器；该传感器与用于对用户随身的物品进行称重，用户进如小区时，很可能是购物归来或取了包裹，对这些物品进行称重，并设定一个阈值，当这些物品的重量超过某阈值时，CPU核心板控制解锁门边的推车，推车的电子锁是通过485接口模块与CPU核心板连接的，于是用户可以使用该推车运载物品，已达到推车的合理分配，使得有需要的人使用推车，而非人认可用；另外，由于进行开门时还要匹配用户的人脸特征信息，所以该用户的年龄信息甚至身体健康状况信息都可以实现存储，如果发现当前用户的年龄较大(高于某个年龄)，或属于行动不便的人群，则降低物品重量的阈值，这样使得便弱势人群可以得到相应的优待。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：包括CPU核心板、摄像头模块、开锁模块、OTG调试模块、485通讯模块、网络通讯模块、电源模块，其中：

所述CPU核心板用于加载人脸识别相关的应用程序，以及存储数据和进行数据处理；

所述摄像头模块与CPU核心板连接，用于采集图像信息；

所述网络通讯模块与CPU核心板连接，用于通过有线网络或无线网络与其他终端或云服务器进行通讯；

所述摄像头模块与CPU核心板连接，用于视频录像，以及配合CPU模块进行人脸抓拍；

所述开锁模块的输入端连接CPU核心板，用于接收CPU核心板信号并控制电锁打开；

所述OTG调试模块的输出端连接CPU核心板，用于与PC端数据交换；以及对设备进行调试；

所述485通讯模块输出端连接CPU核心板，用于其他总线设备与CPU核心板的通讯；

所述电源模块，用于将外接电源电压转换为各模块所需额定工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：还包括出门按钮模块，所述出门按钮模块的输出端连接CPU核心板，用于供用户出门时从门后通过按钮直接打开基于人脸识别的门禁装置所控制的大门。

3.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：还包括功放模块，所述功放模块的输入端连接CPU核心板，用于将语音、音频信息进行信号放大并播放。

4.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：还包括与CPU核心板连接的TF卡模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：所述开锁模块包括作为开关管使用的PNP三极管。

6.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：所述网络通讯模块为3G/4G通信模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：还包括与CPU核心板连接的键盘模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的门禁装置，其特征在于：还包括与CPU核心板连接的LCD显示模块。