CN209199178U - 一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，包括：物联平台，被配置为用于发送人脸采集指令、存储人脸特征数据和下发人脸特征数据；与物联平台连接的人脸采集装置，被配置为用于对人脸进行采集并将采集的人脸特征数据发送给物联平台；与物联平台连接的至少一个控制器，被配置为用于接收和传输物联平台下发的人脸特征数据；以及，与控制器无线连接的若干个人脸识别锁，被配置为用于检测有无人脸特征数据下发、接收并存储下发的人脸特征数据、捕捉人脸图像并与事先存储的人脸特征数据比对、以及驱动开锁。既具备了低功耗电池供电、联网、人脸识别的功能，又能采用防盗门锁体，集成度高、安全性高、功耗低、成本低。

Description

一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统

技术领域

本实用新型涉及人脸识别技术领域，具体涉及一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统。

背景技术

现有的人脸识别门禁主要分成两种：常外部供电的安卓系统联网门禁（如道闸或单元门的人脸识别装置）、非联网电池人脸识别锁。

常外部供电的安卓系统联网门禁功耗比较大，设备一直处于人脸识别工作状态，必须要外接电源才能工作，联网方式采用有线网络通信或WIFI，这两种通信方式也不能在低功耗下完成。非联网电池人脸识别锁采用低功耗处理器，平时空闲等待状态，触发触摸按键后才开始人脸识别，没有联网功能，电池采用锂电池或8节碱性干电池。

针对常外部供电的安卓系统联网门禁，无法采用防盗门锁体，用在防盗门和木门上就只能采用磁力锁，因开关控制部分都安装在门外，只要拿把螺丝刀把固定设备的螺丝拆掉，拔掉连接线就可以开门，因此安全性极低，同时与一把防盗锁的安装相比，施工涉及到布线，安装比较麻烦。

针对非联网电池人脸识别锁，往往用在家庭环境，而对于公租房、办公、流动人口管理等项目无法实现中心管控录入，也无法实现录入一次人脸后可以下发到其他人脸识别锁上使用，在这些场合无法满足客户的使用需求。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，该系统既具备了低功耗电池长时间供电、联网、人脸识别的功能，又能采用防盗门锁体，使得人脸识别门锁的集成度高、安全性高、功耗低、成本低、使用方便。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，包括：

物联平台，被配置为用于发送人脸采集指令、存储人脸特征数据和下发人脸特征数据；

与物联平台连接的人脸采集装置，被配置为用于对人脸进行采集并将采集的人脸特征数据发送给物联平台；

与物联平台连接的至少一个控制器，被配置为用于接收和传输物联平台下发的人脸特征数据；以及，

与控制器无线连接的若干个人脸识别锁，每个人脸识别锁被配置为用于检测有无人脸特征数据下发、接收并存储下发的人脸特征数据、捕捉人脸图像并与事先存储的人脸特征数据比对、以及驱动开锁。

进一步地，每个人脸识别锁包括处理器模块、与处理器模块连接的人脸图像采集装置以及用于与控制器进行数据交互的无线通信模块。

进一步地，所述处理器模块内集成有人脸识别算法，或，所述处理器模块包括处理器和与处理器连接的人脸识别模块。

进一步地，所述处理器包括主处理器以及与主处理器连接的副处理器。

进一步地，所述人脸图像采集装置包括可见光摄像头模组和红外摄像头模组。

进一步地，所述人脸识别锁还包括RFID读卡模块，所述RFID读卡模块与处理器模块连接，该锁还可以通过刷卡开锁，卡可以是门禁卡或身份证等。

进一步地，所述人脸识别锁还包括与处理器模块连接的红外LED，更进一步地，所述红外LED设置于识别锁外表面且与人脸图像采集装置相匹配的位置。

进一步地，所述人脸识别锁还包括与处理器模块连接的人机交互模块和唤醒模块，所述人机交互模块设置于人脸识别锁的外表面，人机交互模块包括显示屏和扬声器，所述唤醒模块被配置为用于唤醒处于休眠状态的处理器模块。

进一步地，所述人脸识别锁还包括门禁控制器，所述门禁控制器包括电机控制器、电机和门锁联动执行机构，所述电机控制器的输入端与处理器模块连接、输出端与电机输入端连接，电机的输出端与门锁联动执行机构连接。

进一步地，所述人脸识别锁还包括电源模块，所述电源模块包括为整个人脸识别锁供电的总电源和为红外LED供电的LED电源，所述红外LED通过LED电源与处理器模块连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型对于公租房、办公、流动人口管理等项目，可实现人脸数据的中心管控录入，录入一次人脸后由物联平台统一下发到人脸识别锁上，无需每把人脸锁都去录入，既具备了低功耗电池长时间供电、联网、人脸识别的功能，又能采用防盗门锁体，使得人脸识别门锁的集成度高、安全性高、功耗低、成本低、使用方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述人脸识别门锁系统的原理框图。

图2为本实用新型实施例所述人脸识别锁的原理框图。

图3为本实用新型实施例所述人脸识别锁识别人脸开锁的流程图。

图4为本实用新型实施例所述主处理器的电路图。

图5为本实用新型实施例所述副处理器的部分电路图Ⅰ。

图6为本实用新型实施例所述副处理器的部分电路图Ⅱ。

图7为本实用新型实施例所述副处理器的部分电路图Ⅲ。

图8为本实用新型实施例所述人脸识别模块的电路图。

图9为本实用新型实施例所述红外LED控制电路的电路图。

图10为本实用新型实施例所述显示屏的电路图。

图11为本实用新型实施例所述可见光摄像头模组的电路图。

图12为本实用新型实施例所述RFID读卡模块的电路图。

图13为本实用新型实施例所述无线通信模块的电路图。

图中，1、物联平台，2、人脸采集装置，3、控制器，4、人脸识别锁，4.1、主处理器，4.2、副处理器，4.3、人脸识别模块，4.4、无线通信模块，4.5、可见光摄像头模组，4.6、红外摄像头模组，4.7、RFID读卡模块，4.8、红外LED，4.9、人机交互模块，4.91、显示屏，4.92、扬声器，4.10、唤醒模块，4.11、门禁控制器，4.111、电机控制器，4.112、电机，4.113、门锁联动执行机构，4.12、总电源，4.13、LED电源，4.14、SDRAM，4.15、FLASH。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例所述的一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，包括：

物联平台1，被配置为用于发送人脸采集指令、存储人脸特征数据和下发人脸特征数据；

与物联平台1通过串口连接的人脸采集装置2，被配置为用于对人脸进行采集并将采集的人脸特征数据发送给物联平台1；

与物联平台1连接的至少一个控制器3，被配置为用于接收和传输物联平台下发的人脸特征数据，进一步地，控制器3与物联平台1之间通过3G、4G、5G、LAN或WIFI连接；以及，

与控制器3无线连接的若干个人脸识别锁4，每个人脸识别锁被配置为用于检测有无人脸特征数据下发、接收并存储下发的人脸特征数据、捕捉人脸图像并与事先存储的人脸特征数据比对、以及驱动开锁。

所述控制器3与人脸识别锁4可以选择一对一或一对多的连接方式，故该人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统内，控制器3可以只设置一个，使其与人脸识别锁4为一对多的连接方式，即多个人脸识别锁4受一个控制器3的控制，控制器3也可以设置为与人脸识别锁4的个数相等，使其与人脸识别锁4为一对一的连接方式，即每个人脸识别锁4由一个控制器3控制。

如图2所示，每个人脸识别锁4包括处理器模块、与处理器模块连接的人脸图像采集装置以及用于与控制器进行数据交互的无线通信模块4.4。进一步地，所述无线通信模块4.4为射频电路、ZIGBEE模块或蓝牙模块中的一种，更进一步地，所述射频电路可以为2.4G射频电路或其他无线频段的低功耗无线射频电路，如433MHZ的无线射频电路，当采用2.4G射频电路时，2.4G射频电路的主芯片采用NORDIC公司的NRF24L01芯片。

进一步地，所述处理器模块可以有多种形式。例如，第一种，所述处理器模块内集成有人脸识别算法，这样就无需再连接人脸识别模块；第二种，所述处理器模块包括处理器和与处理器连接的人脸识别模块4.3。

以上述所述的第二种处理器模块为例，更进一步地，所述处理器包括主处理器4.1和副处理器4.2，所述主处理器4.1为低功耗处理器，所述主处理器4.1与副处理器4.2通过串口连接。所述人脸图像采集装置包括可见光摄像头模组4.5和红外摄像头模组4.6，所述红外摄像头模组4.6与人脸识别模块4.3连接用于捕捉红外人脸图像，人脸识别模块4.3和无线通信模块4.4分别与主处理器4.1连接，可见光摄像头模组4.5与副处理器4.2连接用于捕捉人脸图像，所述可见光摄像头模组4.5和红外摄像头模组4.6均设置于人脸识别锁4的外表面且便于识别人脸的位置。

作为优选，所述人脸识别锁4还包括RFID读卡模块4.7，所述RFID读卡模块4.7与主处理器4.1通过SPI口连接，进一步地，RFID读卡模块4.7上设有与天线相匹配的射频接口。

本实施例所述的人脸识别锁4还包括红外LED 4.8、人机交互模块4.9、唤醒模块4.10、门禁控制器4.11、电源模块、同步动态存储器SDRAM 4.14以及闪存FLASH 4.15。

本实施例中，所述红外LED 4.8与主处理器4.1连接，优选所述红外LED 4.8设置于人脸识别锁外表面且与人脸图像采集装置相匹配的位置，当人脸识别时打开所述的红外LED 4.8以提供一定的红外光照强度。

本实施例中，所述人机交互模块4.9与副处理器4.2连接，其设置于人脸识别锁的外表面，所述人机交互模块4.9包括显示屏4.91和扬声器4.92，所述显示屏4.91用于显示人脸录入过程、人脸识别过程、门锁状态信息等，进一步地，所述显示屏4.91为触摸显示屏，无需单独设置按键，通过触摸显示屏上的菜单键可输入相关指令信息等，所述扬声器4.92与副处理器4.2内置的语音编解码器通过D/A接口连接，用于播放副处理器4.2的语音提示或警示信息等。

本实施例中，所述唤醒模块4.10与主处理器4.1连接，唤醒模块为启动按键或红外感应装置中的一种，由于低功耗主处理器4.1绝大多数时间处于休眠状态，这样可以将待机功耗降到100微安以下，故人脸录入和人脸识别时需要通过唤醒模块4.10将主处理器4.1唤醒，如果是在人脸识别锁上设置了启动按键，可以通过按下启动按键将主处理器4.1唤醒，如果是在人脸识别锁上设置了红外感应装置，当人走到人脸识别锁前红外感应装置自动将主处理器4.1唤醒，本实施例优选采用启动按键的形式。

本实施例中，所述门禁控制器4.11设置于人脸识别锁4内，其包括电机控制器4.111、电机4.112和门锁联动执行机构4.113，本实施例所述电机4.112为微型直流电机，所述电机控制器4.111的输入端通过IO口与主处理器4.1连接、输出端与电机4.112输入端连接，电机4.112的输出端与门锁联动执行机构4.113连接，当人脸识别模块4.3捕捉的人脸数据与事先注册生成的特征数据比对成功后，主处理器4.1控制电机控制器4.111开启以驱动电机4.112转动，从而使门锁联动执行机构4.113将门锁打开。

本实施例中，所述电源模块包括为整个人脸识别锁供电的总电源4.12和为红外LED供电的LED电源4.13，所述红外LED 4.8通过LED电源4.13与主处理器4.1连接，优选所述总电源和LED电源采用锂电池或碱性干电池。

本实施例中，所述SDRAM 4.14和FLASH 4.15通过数据总线分别与副处理器4.2连接。

本实施例中，如图4所示，所述主处理器4.1采用飞思卡尔的32位工业级ARM处理器KL16Z256LH4，该处理器主频为48MHZ，自带FLASH 256KB，RAM 32KB，串口3个，SPI总线2个，I2C总线2个。支持超低功耗运行，休眠时电流只有20微安。除此之外还集成看门狗。PIN1和PIN2脚（即U1_TX和U1_RX）为串口1，该口作为通信口，和电脑上位机进行通信；PIN1和PIN2脚（即U1_TX和U1_RX）为串口1，该口作为通信口，和电脑上位机进行通信；PIN11和PIN12脚（即LRXD和LTXD）为串口2，该口和副处理器4.2通信，用来进行显示控制方面的数据交互；PIN23和PIN24脚（即U0_RX和U0_TX）为串口0，该口作为与人脸识别模块4.3的通信口，用来发送模块的采集命令及数据获取；PIN35脚为GPIO口，用来控制红外LED的启闭，当输出高电平时红外LED亮，低电平时红外LED灭；PIN6~PIN8脚为通信SPI0口，连接RFID读卡模块的芯片，用来进行数据的读取；PIN62~PIN64脚为通信SPI1口，连接无线通信模块4.4的芯片，用来进行无线通信

本实施例中，所述副处理器4.2采用新唐的32位ARM处理器N32926，该处理器支持CMOS摄像头接入，支持同步数字LCD屏，最大可接入分辨率1024×768 TFT屏，主频240MHZ，64M DDR2 RAM。该芯片内置了SDRAM，并采用LQFP128封装，大大降低了PCB设计要求，减少了很多外围布线。如图5-7所示，PIN82和PIN83脚作为串口通信口，和主处理器4.1进行数据交互；PIN42~PIN49脚为液晶显示屏的数据线，PIN50~PIN54脚为液晶显示屏的控制线，这些数据控制信号连接至液晶显示屏；从PIN34~PIN41脚（即SPD7~SPD0）为摄像头数据线，PIN1脚SPCLK、PIN2脚SXCLK、PIN32脚SVSYNC、PIN33脚SHSYNC的信号线为摄像头的控制线，这些线都和摄像头P12进行连接，以获取可视图像。

本实施例中，如图8所示，所述人脸识别模块4.3的PIN1和PIN2脚为串口通信口，与主处理器4.1进行通信；PIN3和PIN4脚作为备用串口通信口，预留；PIN8和PIN10脚为USB通信口，在本实施例中未采用USB口通信。

本实施例中，红外LED的控制电路如图9所示，由可控DC-DC降压开关电源完成，PIN1脚为使能脚，高地平开启，低电平关闭；PIN4为系统5V电源输入，PIN3脚SW为开关电源开关管的输出，PIN5脚作为输出反馈，开启时开关电源开始工作，将输出电压稳定在DC1.8V，红外LED处于点亮状态，此时输出电流约在700毫安左右。

本实施例中，所述显示屏4.91采用8位mcu接口的2.8英寸TFT LCD屏，如图10所示，分别率为320×240。其中LD0~LD7为液晶显示屏的数据线，PIN10脚为帧同步信号，PIN11脚为行同步信号，PIN37脚为像素时钟，这些信号都连接至副处理器4.2。

本实施例中，如图11所示，所述可见光摄像头模组4.5的型号为OV7725，其中SPD0~SPD7为数据信号，SDA和SCL为I2C接口用来进行参数设置，PIN7脚SVSYNC为帧同步信号，PIN9脚SHSYNC为行同步信号，PIN13脚SXCLKO为像素时钟信号，这些信号均连接至副处理器4.2。

本实施例中，如图12所示，所述RFID读卡模块4.7的主芯片采用FM17550，PIN29~PIN31脚为SPI通信口，通过这个SPI口和主处理器4.1进行通信。图10的右侧为读卡天线，连接至FM17550的射频接口。

本实施例中，无线通信模块4.4采用2.4G射频电路，所述2.4G射频电路的主芯片采用NORDIC公司的NRF24L01芯片，如图13所示，该芯片的PIN3~PIN5脚为SPI口，连接至主处理器4.1的SPI通信口，PIN12和PIN13脚为射频输出，通过平衡匹配网络将无线信号发射出去，T1为IPEX天线座，外置天线插在这个座上。

本实施例中，设所述低功耗主处理器4.1每隔0.25秒被唤醒一次，检测是否有RFID卡靠近，如有，则读取卡片信息。

本实施例中，设所述低功耗主处理器4.1每隔1秒被唤醒一次，通过无线通信模块4.4（本实施例优选2.4G射频电路）发送握手数据包给控制器3，用来检测有无数据下发，如果有数据下发，则处于接收状态，接收控制器3下发的数据包，如果没有数据下发，等待3毫秒后主处理器4.1和无线通信模块4.4马上进入休眠状态。

当需要人脸识别开门时，如图3所示，首先按下启动按键，主处理器4.1被中断触发，程序马上启动红外大功率LED 4.8和人脸识别模块4.3，人脸识别模块4.3根据捕捉到的图像生成特征数据，该特征数据与事先注册时生成的特征数据中的人脸模板一一比对，比对成功后，主处理器4.1控制电机控制器4.111开启以驱动电机4.112转动，从而使门锁联动执行机构4.113将门锁打开，此时完成了人脸识别开门的流程。

以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，包括：

物联平台（1），被配置为用于发送人脸采集指令、存储人脸特征数据和下发人脸特征数据；

与物联平台（1）连接的人脸采集装置（2），被配置为用于对人脸进行采集并将采集的人脸特征数据发送给物联平台（1）；

与物联平台（1）连接的至少一个控制器（3），被配置为用于接收和传输物联平台下发的人脸特征数据；以及，

与控制器（3）无线连接的若干个人脸识别锁（4），每个人脸识别锁被配置为用于检测有无人脸特征数据下发、接收并存储下发的人脸特征数据、捕捉人脸图像并与事先存储的人脸特征数据比对、以及驱动开锁。

2.根据权利要求1所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，每个人脸识别锁（4）包括处理器模块、与处理器模块连接的人脸图像采集装置以及用于与控制器进行数据交互的无线通信模块（4.4）。

3.根据权利要求2所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述处理器模块内集成有人脸识别算法，或，所述处理器模块包括处理器和与处理器连接的人脸识别模块（4.3）。

4.根据权利要求3所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述处理器包括主处理器（4.1）以及与主处理器连接的副处理器（4.2）。

5.根据权利要求2-4任一项所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸图像采集装置包括可见光摄像头模组（4.5）和红外摄像头模组（4.6）。

6.根据权利要求5所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸识别锁（4）还包括RFID读卡模块（4.7），所述RFID读卡模块（4.7）与处理器模块连接。

7.根据权利要求6所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸识别锁（4）还包括与处理器模块连接的红外LED（4.8）。

8.根据权利要求6或7所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸识别锁（4）还包括与处理器模块连接的人机交互模块（4.9）和唤醒模块（4.10），所述人机交互模块（4.9）设置于人脸识别锁的外表面，人机交互模块（4.9）包括显示屏（4.91）和扬声器（4.92），所述唤醒模块被配置为用于唤醒处于休眠状态的处理器模块。

9.根据权利要求8所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸识别锁（4）还包括门禁控制器（4.11），所述门禁控制器（4.11）包括电机控制器（4.111）、电机（4.112）和门锁联动执行机构（4.113），所述电机控制器（4.111）的输入端与处理器模块连接、输出端与电机（4.112）输入端连接，电机（4.112）的输出端与门锁联动执行机构（4.113）连接。

10.根据权利要求9所述的人脸数据可下发的低功耗联网人脸识别门锁系统，其特征在于，所述人脸识别锁（4）还包括电源模块，所述电源模块包括为整个人脸识别锁供电的总电源（4.12）和为红外LED供电的LED电源（4.13），所述红外LED（4.8）通过LED电源（4.13）与处理器模块连接。