CN218825624U - 3d结构光人脸识别电子柜锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种3D结构光人脸识别电子柜锁，是针对解决现有同类电子柜锁的人脸识别缺少3D结构光人脸识别功能的技术问题。该电子柜锁包括锁内电路和锁外电路，其要点是所述锁内电路的锁内MCU、WIFI/BLE5通讯电路、锁执行、485通讯电路、稳压电路、北向接口、锁内串口电源接口以锁内MCU为中心设置于第一电路板，3D结构光人脸识别模组、LED语音、触摸按键、锁外串口电源接口以锁外MCU为中心设置于第二电路板，3D人脸识别模组设有将3D结构光人脸采集和人数识别算法封装在电路模块，电路模块为嵌入式AI处理器芯片，3D结构光人脸识别模组通过结构光投射器投射结构光到人脸，近红外摄像机获取反射后的结构光。

Description

3D结构光人脸识别电子柜锁

技术领域

本实用新型涉及电子锁的技术领域，特别涉及一种3D结构光人脸识别电子柜锁。

背景技术

目前，人脸识别技术随着硬件计算能力的增强，被广泛的应用于智能门锁、支付、手机解锁、考勤等领域，为用户带来了安全、便捷的刷脸体验，也给人脸识别产品带来了爆发式发展。其中，3D人脸识别技术以双目人脸识别和3D结构光人脸识别技术应用最为广泛，双目3D人脸识别的核心技术是算法，如果对活体的判断不是通过3D深度算法，那就很容易被照片攻击，就谈不上安全性了。但是，现在市面上仍有一些算法（2D算法）不过关的方案存在，这些伪双目3D方案，从硬件上很难分辨，具有较强的迷惑性，这种乱象导致市场对双目3D人脸识方案产生误解，在产品选择上需要认证其是否为3D深度算法。3D结构光基本原理是通过近红外激光器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行采集，这种具备一定结构的光线，会因被摄物体的不同深度区域，而采集不同的图像相位信息，然后通过运算单元将这种结构的变化换算成深度信息，以此来获得三维结构。3D结构光人脸识别技术是通过硬件加算法来实现人脸识别，是目前精度最高的3D技术，通过多模态人脸识别算法，有效抵御照片、面具、头模等多种手段的攻击。目前人脸识别门锁以家用门锁、过道门禁设备为主，其门锁体积大，不适合安装在网络服务器机柜、电力柜等门锁体积较小的上电子锁使用，且大部分人脸识别电子锁还是建立在双目或单目人脸识别基础上，对安装在网络服务器机柜、电力柜等这种高安全要求场景的电子锁不太适用。

发明内容

为克服上述不足，本实用新型的目的是向本领域提供一种3D结构光人脸识别电子柜锁，使其主要解决现有同类电子柜锁中无3D结构光人脸识别功能的高安全、高便利产品，即同类电子柜锁的人脸识别缺少3D结构光人脸识别功能的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种3D结构光人脸识别电子柜锁，该电子柜锁包括锁内电路和锁外电路，锁内电路通过四线连接线和锁外电路进行有线供电和串口通讯，并通过北向接口有线或WIFI/BLE5通讯电路无线与上位机设备通讯交互；其特征在于所述锁内电路内第一电路板的接口处分别设有北向接口和锁内串口电源接口，第一电路板还设有锁内MCU、WIFI/BLE5通讯电路、锁执行、485通讯电路、稳压电路，第一电路板的锁内MCU、WIFI/BLE5通讯电路、锁执行、485通讯电路、稳压电路、北向接口、锁内串口电源接口以锁内MCU为中心连接，所述锁外电路内第二电路板的接口处设有锁外串口电源接口，第二电路板还设有锁外MCU、3D结构光人脸识别模组、LED语音、触摸按键，3D结构光人脸识别模组、LED语音、触摸按键、锁外串口电源接口以锁外MCU为中心连接，3D结构光人脸识别模组的结构光投射器投射结构光在射出时对准该电子柜锁的锁体结构外投射孔。上述锁内电路集成了一块锁内MCU,从而具备与上位机全方位通讯能力，及与RS485、WIFI、BLE、CAN的连接通讯能力，便于接收人脸模板和用户鉴权信息，及离线人脸识别和鉴权开锁；上述锁外MCU为刷卡等方式。

所述锁内电路的锁内MCU8通过485通讯电路、北向接口有线方式连接上位机，接收上位机设备指令，通过WIFI/BLE5通讯电路无线连接上位机设备接收指令，如有开锁指令或鉴权开锁，锁内MCU控制锁执行工作；所述上位机设备包括智能手机、手持机、电脑、网控器，通过北向接口经过485通讯电路有线或WIFI/BLE5通讯电路无线下发鉴权、人脸模板的信息，锁内MCU接收到这些下发信息后进行处理和保存，并将人脸模板通过锁内串口电源接口传递到锁外电路，锁外电路处理信息后将模板数据透传给3D结构光人脸识别模组，3D结构光人脸识别模组接收完人脸模板后回传接收成功及人脸模板存储地址信息，锁内MCU将回传的人脸模板存储地址根据人脸模板对应的鉴权信息保存在锁内MCU指定鉴权信息内存里；所述锁外MCU2检测到触摸按键有触摸键按下，唤醒或开启3D结构光人脸识别模组进行人脸检测和识别，并将识别结果通过锁外串口电源接口发送到锁内电路，由锁内电路鉴权开锁，锁内电路将开锁结果回传到锁外电路，锁外电路控制LED语音告诉操作人员“开锁成功”的相关信息；所述锁外MCU2检测到刷卡信息，将卡号通过锁外串口电源接口发送到锁内电路，由锁内电路鉴权开锁，锁内电路将开锁结果回传到锁外电路，锁外电路控制LED语音告诉操作人员“开锁成功”的相关信息；所述3D结构光人脸识别模组集成了近红外摄像机、结构光投射器、LED及基于一颗为门锁场景深度定制的AI处理器芯片的PCBA，活体人脸识别算法运行在AI处理器内，其内部具有大容量内存，保存人脸模板；所述3D结构光人脸识别模组通过结构光投射器投射结构光到人脸，近红外摄像机获取反射后的结构光，在嵌入式AI处理器芯片内处理3D人脸结构光图像，并与模组内的3D人脸模板：N匹配，匹配成功通过通讯接口通知锁外MCU处理识别信息。

所述3D结构光人脸识别模组设有将3D结构光人脸采集和人数识别算法封装在一个较小体积的电路模块，即上述电路模块为嵌入式AI处理器芯片，以便电路模块在系统集成及更适合在网络服务器机柜、电力柜等机柜上电子锁使用。

所述锁外电路和锁内电路分别位于锁体结构内外，锁外的人脸识别模组和锁内鉴权执行机构通过串口连接，实现更高安全的防撬、防技术开启和防水要求，由于过线少更便于装配。

所述锁外电路设有读卡、接收触摸按键、管理和中转人脸识别模块通讯信息，人脸识别模组平时休眠或关机，触摸按键后人脸识别模组唤醒或开机，读取人脸特征比对，将比对信息发送到锁内电路，这样减少人脸识别模块工作电流，增加其寿命，同时通过触发唤醒开启以免误开启电子锁。

本实用新型通过3D结构光人脸识别开锁，不仅动态获取人脸信息、识别精准、识别快速，而且防伪性强，杜绝各类打印照片、电子照片或视频、3D头模、3D面具等多种手段的攻击，和2D单目或双目人脸识别相比，更为安全、准确；3D结构光人脸识别通过触摸按键唤醒或开启减少人脸识别模块工作电流，增加其寿命，同时通过触发唤醒开启以免误开启电子锁；锁外的人脸识别模组和锁内鉴权执行机构通过串口连接，实现更高安全的防撬、防技术开启和防水要求，由于过线少更便于装配；通过上述电路的集成设计将3D结构光人脸识别更方便地应用于体积小、高安全要求的网络机柜等机柜的电子锁。

附图说明

图1是本实用新型的结构模块方框示意图。

附图序号及名称：1、锁外电路，2、锁外MCU，3、3D结构光人脸识别模组，4、LED语音，5、触摸按键，6、锁外串口电源接口，7、四线连接线，8、锁内MCU，9、WIFI/BLE5通讯电路，10、锁执行，11、485通讯电路，12、稳压电路，13、北向接口、14、锁内串口电源接口，15、锁内电路。

实施方式

现结合附图，对本实用新型功能和使用作进一步描述。现结合附图，如图1所示，对本实用新型作进一步描述，附图中的数字标识代表某块功能模块。众所周知的组件与过程并未描述于实施方式中，以避免对本实用新型造成不必要的限制。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的元件在附图中将以简单示意的方式绘示。该3D结构光人脸识别电子柜锁包括锁外电路1和锁内电路15，锁内电路15通过四线连接线7和锁外电路1进行有线供电和串口通讯。锁内电路15包括锁内MCU8、WIFI/BLE5通讯电路9、锁执行10、485通讯电路11、稳压电路12、北向接口13、锁内串口电源接口14，上位机设备通过北向接口13经过485通讯电路11或WIFI/BLE5通讯电路9无线下发鉴权、人脸模板的信息，锁内MCU8接收到这些下发信息后进行处理和保存，并将人脸模板通过锁内串口电源接口14传递到锁外电路1，锁外电路1处理信息后将模板数据透传给3D结构光人脸识别模组3，3D结构光人脸识别模组3接收完人脸模板后回传接收成功及人脸模板存储地址信息，锁内MCU8将回传的人脸模板存储地址根据人脸模板对应的鉴权信息保存在锁内MCU8指定鉴权信息内存里。锁外电路1包括锁外MCU2、3D结构光人脸识别模组3、LED语音4、触摸按键5、锁外串口电源接口6，锁外MCU检测到触摸按键5有触摸键按下，唤醒或开启3D结构光人脸识别模组3进行人脸检测和识别，并将识别结果通过锁外串口电源接口6发送到锁内电路15，由锁内电路15鉴权开锁，锁内电路15将开锁结果回传到锁外电路1，锁外电路1控制LED语音4告诉操作人员“开锁成功”的相关信息。3D结构光人脸识别模组3集成了近红外摄像机、结构光投射器、LED及基于一颗为门锁场景深度定制的AI处理器芯片的PCBA，活体人脸识别算法运行在AI处理器内，其内部具有大容量内存，保存人脸模板；所述3D结构光人脸识别模组3通过结构光投射器投射结构光到人脸，近红外摄像机获取反射后的结构光，在嵌入式AI处理器芯片内处理3D人脸结构光图像，并与模组内的3D人脸模板1：N匹配，匹配成功通过通讯接口通知锁外MCU2处理识别信息。

该3D结构光人脸识别电子柜锁的人脸识别开锁过程具体包括如下步骤：1）、上位机设备通过北向接口13经过485通讯电路11或WIFI/BLE5通讯电路9无线接口下发开锁权限信息，锁内MCU8接收信息后保存；2）上位机设备通过北向接口13经过485通讯电路11或WIFI/BLE5通讯电路9无线接口下发3D人脸模板数据帧，锁内MCU8接收到3D人脸模板数据帧后并将其通过锁内串口电源接口14传递到锁外电路1，锁外电路1将3D人脸模板数据帧透传给3D结构光人脸识别模组3，3D结构光人脸识别模组3接收完全部3D人脸模板后经校验正确后回传接收成功信息和3D人脸模板存储在3D结构光人脸识别模组3上的地址；3）锁内MCU8将回传的3D人类模板存储在3D结构光人脸识别模组3上的地址根据人脸模板对应的权限信息保存在锁内MCU8内存内；4）锁外MCU检测到触摸按键5有触摸键按下，唤醒或开启3D结构光人脸识别模组3进行人脸检测和识别，并将识别结果和对应的模板地址通过锁外串口电源接口6发送到锁内电路15，由锁内MCU8根据模板地址在开锁权限信息内搜寻鉴权，如鉴权成功，驱动锁执行10进行开锁动作；5）锁内电路15将开锁结果回传到锁外电路1，锁外电路1控制LED语音4告诉操作人员“开锁成功”的相关信息；6）锁外MCU2检测到刷卡信息，将卡号通过锁外串口电源接口6发送到锁内电路15，由锁内电路15鉴权开锁，锁内电路15将开锁结果回传到锁外电路1，锁外电路1控制LED语音4告诉操作人员“开锁成功”的相关信息。

综上所述，该3D结构光人脸识别电子柜锁向用户提供了非接触式、无感的解锁体验，省去了用户按压指纹或输入密码的繁琐过程，同时也解决了部分人群，如小孩或老人指纹特征不明显或指纹磨损严重导致的解锁困难的问题，也消除了接触式指纹残留非复制的安全隐患；通过上述电路的集成设计将3D结构光人脸识别应用到体积小的机柜电子锁里，让网络机柜等高安全要求的机柜拥有非接触、高安全、高便利的3D结构光人脸识别电子柜锁，具有非常大的市场应用前景。

对所公开的实施方法的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施方法的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本说明书中所定义的一般原理在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施方法中实现。因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种3D结构光人脸识别电子柜锁，该电子柜锁包括锁内电路（15）和锁外电路（1），锁内电路（15）通过四线连接线（7）和锁外电路（1）进行有线供电和串口通讯，并通过北向接口（13）有线或WIFI/BLE5通讯电路（9）无线与上位机设备通讯交互；其特征在于所述锁内电路（15）内第一电路板的接口处分别设有北向接口（13）和锁内串口电源接口（14），第一电路板还设有锁内MCU（8）、WIFI/BLE5通讯电路（9）、锁执行（10）、485通讯电路（11）、稳压电路（12），第一电路板的锁内MCU（8）、WIFI/BLE5通讯电路（9）、锁执行（10）、485通讯电路（11）、稳压电路（12）、北向接口（13）、锁内串口电源接口（14）以锁内MCU（8）为中心连接，所述锁外电路（1）内第二电路板的接口处设有锁外串口电源接口（6），第二电路板还设有锁外MCU（2）、3D结构光人脸识别模组（3）、LED语音（4）、触摸按键（5），3D结构光人脸识别模组（3）、LED语音（4）、触摸按键（5）、锁外串口电源接口（6）以锁外MCU（2）为中心连接，3D结构光人脸识别模组（3）的结构光投射器投射结构光在射出时对准该电子柜锁的锁体结构外投射孔；所述锁内电路（15）的锁内MCU（8）通过485通讯电路（11）、北向接口（13）有线方式连接上位机，接收上位机设备指令，通过WIFI/BLE5通讯电路（9）无线连接上位机设备接收指令，如有开锁指令或鉴权开锁，锁内MCU（8）控制锁执行（10）工作；所述上位机设备包括智能手机、手持机、电脑、网控器，通过北向接口（13）经过485通讯电路（11）有线或WIFI/BLE5通讯电路（9）无线下发鉴权、人脸模板的相关信息，锁内MCU（8）接收到这些下发信息后进行处理和保存，并将人脸模板通过锁内串口电源接口（14）传递到锁外电路（1），锁外电路（1）处理信息后将模板数据透传给3D结构光人脸识别模组（3），3D结构光人脸识别模组（3）接收完人脸模板后回传接收成功及人脸模板存储地址信息，锁内MCU（8）将回传的人脸模板存储地址根据人脸模板对应的鉴权信息保存在锁内MCU（8）指定鉴权信息内存里；所述锁外MCU（2）检测到触摸按键（5）有触摸键按下，唤醒或开启3D结构光人脸识别模组（3）进行人脸检测和识别，并将识别结果通过锁外串口电源接口（6）发送到锁内电路（15），由锁内电路（15）鉴权开锁，锁内电路（15）将开锁结果回传到锁外电路（1），锁外电路（1）控制LED语音（4）告诉操作人员“开锁成功”的相关信息；所述锁外MCU（2）检测到刷卡信息，将卡号通过锁外串口电源接口（6）发送到锁内电路（15），由锁内电路（15）鉴权开锁，锁内电路（15）将开锁结果回传到锁外电路（1），锁外电路（1）控制LED语音（4）告诉操作人员“开锁成功”的相关信息；所述3D结构光人脸识别模组（3）集成了近红外摄像机、结构光投射器、LED及基于一颗为门锁场景深度定制的AI处理器芯片的PCBA，活体人脸识别算法运行在AI处理器内，其内部具有大容量内存，保存人脸模板；所述3D结构光人脸识别模组（3）通过结构光投射器投射结构光到人脸，近红外摄像机获取反射后的结构光，在嵌入式AI处理器芯片内处理3D人脸结构光图像，并与模组内的3D人脸模板1：N匹配，匹配成功通过通讯接口通知锁外MCU（2）处理识别信息。

2.根据权利要求1所述的3D结构光人脸识别电子柜锁，其特征在于所述3D结构光人脸识别模组（3）设有将3D结构光人脸采集和人数识别算法封装的电路模块。

3.根据权利要求1所述的3D结构光人脸识别电子柜锁，其特征在于所述锁外电路（1）和锁内电路（15）分别位于该电子柜锁的锁体结构内外，锁外的人脸识别模组和锁内鉴权执行机构通过串口连接。

4.根据权利要求1所述的3D结构光人脸识别电子柜锁，其特征在于所述锁外电路（1）设有读卡、接收触摸按键、管理和中转人脸识别模块通讯信息，人脸识别模组平时休眠或关机，触摸按键后人脸识别模组唤醒或开机，读取人脸特征比对，将比对信息发送到锁内电路（15）。

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