CN209785104U - 一种人脸识别宿舍门禁查寝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，包括摄像头、显示屏、操作面板、控制器、舵机、门锁、后台服务器以及短信报警器，其中，摄像头的输出端连接到控制器的第一输入端，操作面板连接到控制器的第二输入端，后台服务器的输出端连接到控制器的第三输入端，控制器的第一输出端与摄像头的输入端连接，控制器的第二输出端连接到显示屏，控制器的第三输出端通过舵机连接到门锁，控制器的第四输出端与短信报警器连接，控制器的第五输出端连接到后台服务器的输入端。与现有技术相比，本实用新型系统结构简单，操作便利，结合了门禁解锁与查寝的功能，能有效提高查寝的有效性与准确性，为校园安全提供可靠保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及门禁技术领域，尤其是涉及一种人脸识别宿舍门禁查寝系统。
背景技术
校园安全一直是社会大众比较关注的问题，尤其对全封闭式学校而言，安全问题尤为重要，夜晚宿舍查寝是这些学校都需要进行的工作，对于规模较大的学校，宿舍管理员每天晚上都要对每层楼每个房间每个床位的学生进行确认，导致查寝工作的时间长、效率低，尽管目前出现了刷卡查寝方式，但这存在一定的不准确性：比如，A同学完全可以让B同学代替其完成打卡的工作，这显然会降低查寝的准确性。
中国专利CN201710672621.8提出了一种基于指纹、照片和学生卡比对的宿舍门禁系统，该门禁系统需要分别采集指纹、照片和学生卡的数据并进行后台的多项比对，在实际应用中存在系统连接复杂、操作繁琐的缺点；中国专利CN201620025104.2和CN201720307006.2分别公开了一种智能查寝系统和一种学生宿舍人数统计管理系统，其均采用设置于宿舍内床位上的红外传感器进行宿舍人数的确定，这种方法同样存在一定的不准确性，即使红外传感器能够检测到人的存在，但也无法确定该人是否为该宿舍内的学生，并且以上专利对于发生学生未到寝现象时，均未提及如何及时可靠地通知宿舍管理员进行进一步的处理，也就无法真正保障校园安全。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种人脸识别宿舍门禁查寝系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，包括摄像头、显示屏、操作面板、控制器、舵机、门锁、后台服务器以及短信报警器，所述摄像头的输出端连接到控制器的第一输入端，所述操作面板连接到控制器的第二输入端，所述后台服务器的输出端连接到控制器的第三输入端，所述控制器的第一输出端与摄像头的输入端连接，所述控制器的第二输出端连接到显示屏，所述控制器的第三输出端通过舵机连接到门锁，所述控制器的第四输出端与短信报警器连接，所述控制器的第五输出端连接到后台服务器的输入端，
所述摄像头用于采集人脸图像；
所述显示屏用于显示采集的人脸图像、解锁提示信息以及查寝打卡提示信息；
所述控制器用于进行人脸检测，并分别输出解锁信号给舵机、输出报警信号给短信报警器；
所述舵机用于驱动门锁进行解锁动作；
所述后台服务器用于存储、处理数据以及进行人脸识别；
所述短信报警器用于自动发送未到寝的报警短信。
进一步的，所述控制器为树莓派三代B+控制器。
进一步的，所述摄像头为USB摄像头，所述摄像头通过USB接口与控制器连接。
进一步的，所述显示屏为IPS显示屏，所述显示屏通过HDMI接口与控制器连接。
进一步的，所述舵机为SG90舵机，其转动角度设置为60度，所述舵机通过GPIO接口与控制器连接。
进一步的，所述后台服务器内存储有宿舍所有入住学生的人脸图像及对应的学号，所述后台服务器与控制器之间通过无线网络进行连接。
进一步的，所述短信报警器为SC-GSM24短信报警器。
进一步的，所述操作面板上设有解锁、撤销和查寝的按键。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
一、本实用新型结合了宿舍门禁解锁以及查寝的功能，通过人脸识别控制门锁的解锁与查寝，既能避免宿舍发生非法进入现象，也能提高查寝的准确性及效率。
二、本实用新型采用树莓派作为控制器，减小了系统的体积与成本，此外，本实用新型将人脸图像采集、人脸检测、人脸识别及控制的硬件部分各自独立，使系统的构建更加简洁、实际操作更加便利。
三、本实用新型采用短信报警器自动进行未到寝的报警短信发送，保证查寝发生异常时能够及时有效通知宿舍管理员，为校园安全提供可靠保障。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图；
图2为实施例中控制器的连接示意图；
其中：1、摄像头，2、显示屏，3、操作面板，4、控制器，5、舵机，6、门锁，7、后台服务器，8、短信报警器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，包括摄像头1、显示屏2、操作面板3、控制器4、舵机5、门锁6、后台服务器7以及短信报警器8，摄像头1的输出端连接到控制器4的第一输入端，操作面板3连接到控制器4的第二输入端，后台服务器7的输出端连接到控制器4的第三输入端，控制器4的第一输出端与摄像头1的输入端连接，控制器4的第二输出端连接到显示屏2，控制器4的第三输出端通过舵机5连接到门锁6，控制器4的第四输出端与短信报警器8连接，控制器4的第五输出端连接到后台服务器7的输入端，
其中，摄像头1用于采集人脸图像；
显示屏2用于显示采集的人脸图像、解锁提示信息以及查寝打卡提示信息；
控制器4用于进行人脸检测，并分别输出解锁信号给舵机5、输出报警信号给短信报警器8；
舵机5用于驱动门锁6进行解锁动作；
后台服务器7用于存储、处理数据以及进行人脸识别；
短信报警器8用于自动发送未到寝的报警短信。
本实施例中，控制器4选用树莓派三代B+控制器，具有体积小巧，功能齐全，便于安装的特点；
摄像头1选用200万像素的USB高清摄像头，线长1米，线宽2.8mm，免驱动，感光元件为CMOS，支持Mac OS，Windows，Windows phone，IOS等操作系统，最大分辨率1920x1080，其通过USB接口与控制器连接；
显示屏2选用15.6寸便携式显示屏，面板类型IPS，屏幕亮度300cd/m2,分辨率为1920x1080，可壁挂，其通过HDMI接口与控制器连接；
操作面板3上设有解锁、撤销和查寝的操作按键；
舵机5选用SG90舵机升级版，根据门锁解锁要求，将其转动角度设置为60度，并且经过2s后，舵机能恢复原始状态；
后台服务器内存储了宿舍所有入住学生的人脸图像及对应的学号，并且通过无线网络与控制器连接；
短信报警器选用SC-GSM24短信报警器，其内部预设有宿舍管理员的手机号码，在接收到控制器的报警信号后能自动发送短信给宿舍管理员的手机。
本实施例的控制器连接示意图如图2所示，树莓派自带40针引脚，用三根线配合杜邦线，将SG90舵机5与树莓派的GPIO口进行连接，红色线连接引脚的4口，灰色线连接引脚的6口，橙色线连接引脚的12口；
操作面板3上的解锁、撤销以及查寝按键输出分别连接至引脚的11口、13口和15口；
短信报警器8与树莓派的串口进行连接，分别连接至引脚的8口、9口和10口；
树莓派的电源接口与2A/5V电源连接后接地，其USB接口与摄像头1连接，其HDMI接口与显示屏2连接。
本实用新型中的控制器具有人脸检测及人脸识别的功能，实施例中树莓派的SD卡内烧录树莓派镜像，配置好相关环境，预先在开机的树莓派中编写人脸检测相关程序，其中，人脸检测是指对于一幅图像通过对人脸特征点的检测，来判断图中是否存在可能的人脸，如果存在则标记其范围信息；
人脸识别：人脸识别是一个以人脸检测为基础的技术，将检测到的人脸图像信息与已存储的人脸图像信息进行算法运算比较，判断是否为已认证的人脸信息并返回结果，本实用新型通过构建神经网络进行人脸识别，
首先，需要准备数据训练集，可以借助程序将数据训练集图片中的人脸识别出来将其存储到相应的文件夹中；
当建立好数据集后，将不同的人脸分别置于几个子文件夹，之后进行数据训练，包括建立模型、读取训练集、训练模型、评估模型，最后存储等几个步骤。
训练好网络达到要求的准确率后，开始投入现实环境的使用，具体包括以下步骤：
一、建立人脸数据库：打开摄像头，采集图像；加载人脸分类器；人脸检测，并框出人脸部分并显示图像；在检测到人脸条件下，一键拍照；对人脸部分，调整大小并写成指定目录下的图像文件。
二、人脸检测：人脸检测部分在树莓派上进行，树莓派自带Python环境，利用Python进行人脸检测程序的编写相对于C++等语言来的更为便捷。
三、人脸识别：检测到人脸是远远不够的，还需要对人脸图像进行一系列的处理，以防在人脸检测时出现口罩围巾等遮挡、光照不足或光照过强等情况，使用卷积神经网络对录入的人脸进行处理，最后达到准确识别的效果，对于门禁系统的人脸识别，同样使用卷积神经网络对人脸进行特征提取等一系列操作，最终识别出人脸，并正确匹配。
本实用新型在进行人脸录入和人脸识别时均运用卷积神经网络模型进行处理，否则处理的图像会出现不一致的错误，对于人脸识别部分，采用优化算法，加入了对识别图像的预处理以及图像清晰化程序，处理效率高。本实用新型具体的工作原理为：被识别对象在操作面板上进行相关操作，操作面板的选项包括解锁按键、撤销按键和查寝按键，其中，解锁键和查寝键均能触发树莓派激活摄像头抓取人像，按下解锁键后一定时间内按下撤销键，则可撤销先前的解锁命令；
树莓派在开机后，树莓派界面中提前编写好人脸检测相关程序，结合摄像头，可实现人脸抓取与人脸检测；
显示屏与树莓派相连，用来显示被识别对象的人脸图像、解锁提示信息以及查寝打卡提示消息；
舵机的一端与树莓派相连，以接收解锁信号，另一端与门锁相连，以驱动门锁解锁动作；
门禁功能：树莓派与后台服务器端实现无线远程连接，后台服务器提前录入存储宿舍所有入住学生的人脸图像及对应学号作为数据库，树莓派在接收并检测到摄像头抓取的人脸图像后，将检测到的人脸图像输出给后台服务器，以及时与后台服务器数据库中的人脸图像进行识别对比，识别对比成功后，后台服务器输出验证成功的信号给树莓派，树莓派反馈解锁信号给舵机，舵机驱动门锁解锁，同时显示屏上显示“解锁成功”的提示信息；若识别对比失败，后台服务器输出验证失败的信号给树莓派，则树莓派不反馈解锁信号给舵机，门锁不解锁，同时显示屏上显示“解锁不成功”的提示信息，此时被识别对象可以重新在操作面板上进行操作，开始新一轮的解锁操作；
查寝功能：在晚间规定的查寝时间段内，比如夜间10:00～11:00，宿舍内学生在操作面板上选择查寝按键，摄像头抓取学生的人脸图像，树莓派将检测到的该学生人脸图像输出给后台服务器，以与后台服务器数据库中的人脸图像进行识别对比，识别对比成功后则将该学生的学号标记为“已打卡”，同时显示屏上显示“打卡成功”的提示信息；若识别对比失败，则显示屏上显示“打卡失败”的提示信息，此时学生需要重新在操作面板上进行查寝打卡操作；在查寝时间结束之后，即夜间11:00过后，后台服务器统计未被标记为“已打卡”的学号数据，并将未被标记为“已打卡”的学号数据传输给树莓派，树莓派反馈报警信号给短信报警器，由短信报警器将包含未被标记为“已打卡”的学号数据以短信形式发送到宿舍管理员的手机号码，同时后台服务器自动清除所有的学号打卡标记。
Claims (7)
1.一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，包括摄像头、显示屏、操作面板、控制器、舵机、门锁、后台服务器以及短信报警器，所述摄像头的输出端连接到控制器的第一输入端，所述操作面板连接到控制器的第二输入端，所述后台服务器的输出端连接到控制器的第三输入端，所述控制器的第一输出端与摄像头的输入端连接，所述控制器的第二输出端连接到显示屏，所述控制器的第三输出端通过舵机连接到门锁，所述控制器的第四输出端与短信报警器连接，所述控制器的第五输出端连接到后台服务器的输入端，所述控制器为树莓派三代B+控制器。
2.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述摄像头为USB摄像头，所述摄像头通过USB接口与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述显示屏为IPS显示屏，所述显示屏通过HDMI接口与控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述舵机为SG90舵机，其转动角度设置为60度，所述舵机通过GPIO接口与控制器连接。
5.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述后台服务器内存储有宿舍所有入住学生的人脸图像及对应的学号，所述后台服务器与控制器之间通过无线网络进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述短信报警器为SC-GSM24短信报警器。
7.根据权利要求1所述的一种人脸识别宿舍门禁查寝系统，其特征在于，所述操作面板上设有解锁、撤销和查寝的按键。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112530035A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-19 | 重庆电子工程职业学院 | 一种基于人工智能的宿舍查寝智能考勤装置及方法 |
| CN113628410A (zh) * | 2020-05-07 | 2021-11-09 | 广东毓秀科技有限公司 | 基于嵌入式系统的烟雾识别摄像头 |
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2019
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| CN112530035A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-19 | 重庆电子工程职业学院 | 一种基于人工智能的宿舍查寝智能考勤装置及方法 |
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