專利名稱：一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鎖具技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖。
背景技術(shù)：
隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、生物識別技術(shù)的進(jìn)步，門鎖系統(tǒng)正向高科技智能化方向發(fā)展，涌現(xiàn)出一批有代表意義的產(chǎn)品發(fā)明，如感應(yīng)卡式智能門鎖、指紋識別式智能門鎖、人臉識別式智能門鎖、亂序鍵盤式智能門鎖等。人臉識別式智能門鎖以其不易復(fù)制、非接觸、直觀、友好、方便等顯著特征，得到了市場的青睞。在現(xiàn)有技術(shù)中，提出借助于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)將人臉識別技術(shù)嵌入到門鎖系統(tǒng)，以 提高目前門鎖的智能性，方便用戶使用。專利CN2566379Y、CN2718676Y解決了人臉識別技術(shù)在門鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用問題，但未過多考慮光照條件對人臉識別的影響以及系統(tǒng)節(jié)能問題。中國專利CN202007579U提出采用啟動(dòng)按鍵控制嵌入式處理器上電，在沒有按下開關(guān)電路的狀態(tài)下，只有開關(guān)電路處于供電狀態(tài)，有效降低了系統(tǒng)功耗，但是系統(tǒng)開機(jī)需要手動(dòng)操作，不夠方便。中國專利CN201084200Y采用紅外窄帶濾光片，紅外發(fā)光二極管組等措施采集紅外圖像，解決人臉識別受可見光照條件影響的問題。但是相對于白色LED，紅外LED的能耗較大，不宜于延長電池壽命，且紅外難以得到彩色人臉圖像，不利于人臉識別。此外，中國專利號ZL 200710182205. 6，申請日為2007年10月7日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為智能多用途防盜門，該申請案采用CCD補(bǔ)光攝像頭對外界環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)光，其補(bǔ)光效果差，不利于人臉識別，且功耗聞。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)兼顧低功耗、易操作、成像清楚等因素的智能門鎖系統(tǒng)是一個(gè)亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型的解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有門鎖系統(tǒng)節(jié)能方案操作不夠方便、人臉圖像采集效果偏差的不足，提出了一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，補(bǔ)光后使得人臉圖像采集效果好，人臉識別成功率高，且操作方便。技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為本實(shí)用新型的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，包括微處理器模塊、SDRAM存儲器模塊、鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、Flash存儲器模塊、應(yīng)急模塊、圖像采集模塊和LCD顯示模塊，還包括電源模塊、熱釋電紅外傳感模塊、光強(qiáng)檢測模塊和LED補(bǔ)光燈組模塊，所述的光強(qiáng)檢測模塊與微處理器模塊的I2C接口連接，所述的LED補(bǔ)光燈組模塊與微處理器模塊的GPIO接口連接；所述的熱釋電紅外傳感模塊與固態(tài)繼電器電路連接，所述的電源模塊通過所述的固態(tài)繼電器與微處理器模塊連接，所述的熱釋電紅外傳感模塊與電源模塊電路連接。更進(jìn)一步地，所述的LED補(bǔ)光燈組模塊由兩組LED構(gòu)成，微處理器模塊控制兩組LED的點(diǎn)亮與熄滅。更進(jìn)一步地，所述的熱釋電紅外傳感模塊包括被動(dòng)紅外探頭、菲涅爾透鏡、芯片BISS0001，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡聚焦在被動(dòng)紅外探頭上。更進(jìn)一步地，所述的鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)和離合銷，所述的鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊與微處理器模塊的GPIO接口連接，上述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)、離合銷依次電路連接。更進(jìn)一步地，所述的應(yīng)急模塊與微處理器模塊的GPIO接口連接，應(yīng)急模塊包括應(yīng) 急按鍵和應(yīng)急鑰匙。更進(jìn)一步地，所述的SDRAM存儲器模塊與微處理器模塊的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。更進(jìn)一步地，所述的Flash存儲器模塊與微處理器模塊的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。更進(jìn)一步地，所述的IXD顯示模塊與微處理器模塊的IXD控制器接口連接。更進(jìn)一步地，所述的圖像采集模塊與微處理器模塊的USB接口連接。有益效果采用本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果(I)本實(shí)用新型的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，基于光強(qiáng)檢測技術(shù)，提出自動(dòng)補(bǔ)光策略的可見光圖像采集策略，提高了圖像質(zhì)量，保證了人臉識別成功率，解決了傳統(tǒng)人臉識別式門鎖受可見光影響較大的問題，與紅外成像方式相比，降低了能耗；(2)本實(shí)用新型的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，將熱釋電紅外傳感技術(shù)應(yīng)用于智能門鎖的電源管理中，與按鍵式電源管理相比，提高了易用性、主動(dòng)性。

圖I為本實(shí)用新型的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例I中的人臉識別門鎖系統(tǒng)的功能層次圖；圖3為實(shí)施例I中的熱釋電紅外傳感模塊電路圖；圖4為實(shí)施例I中的基于人臉檢測的電源休眠機(jī)制流程圖；圖5為實(shí)施例I中的人臉識別流程圖；圖6為實(shí)施例I中的光強(qiáng)檢測電路圖；圖7為實(shí)施例I中的自動(dòng)補(bǔ)光策略流程圖； 圖8為實(shí)施例I中的應(yīng)急處理功能操作流程圖。示意圖中的標(biāo)號說明11-微處理器模塊；12-SDRAM存儲器模塊；13-鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊；14-Flash存儲器模塊；15-應(yīng)急模塊；16_電源模塊；17-熱釋電紅外傳感模塊；18-光強(qiáng)檢測模塊；19-LED補(bǔ)光燈組模塊；20_圖像采集模塊；21-IXD顯示模塊。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)施例的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，包括微處理器模塊1USDRAM存儲器模塊12、鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊13、Flash存儲器模塊14、應(yīng)急模塊15、電源模塊16、熱釋電紅外傳感模塊17、光強(qiáng)檢測模塊18、LED補(bǔ)光燈組模塊19、圖像采集模塊20和IXD顯示模塊21。本實(shí)施例中的光強(qiáng)檢測模塊18與微處理器模塊11的I2C接口連接，LED補(bǔ)光燈組模塊19與微處理器模塊11的GPIO接口連接，本實(shí)施例中的LED補(bǔ)光燈組模塊19由兩組LED構(gòu)成，微處理器模塊11控制兩組LED的點(diǎn)亮與熄滅；熱釋電紅外傳感模塊17與固態(tài)繼電器電路連接，電源模塊16的輸出經(jīng)固態(tài)繼電器后與微處理器模塊11連接，達(dá)到人體感知，自動(dòng)節(jié)能控制的效果；熱釋電紅外傳感模塊17與電源模塊16電路連接，使用時(shí)，熱釋電紅外傳感模塊17由電源模塊16供電，檢測人體紅外熱量，進(jìn)而控制固態(tài)繼電器，本實(shí)施例中的熱釋電紅外傳感模塊17包括被動(dòng)紅外探頭、菲涅爾透鏡、芯片··BISS0001，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡聚焦在被動(dòng)紅外探頭上。鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊13包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)、離合銷，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)、離合銷依次電路連接，應(yīng)急模塊15包括應(yīng)急按鍵和應(yīng)急鑰匙，鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊13、應(yīng)急模塊15與微處理器模塊11的GPIO接口連接。SDRAM存儲器模塊12 ,Flash存儲器模塊14與微處理器模塊11的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。IXD顯示模塊21與微處理器模塊11的IXD控制器接口連接。圖像采集模塊20與微處理器模塊11的USB接口連接。圖2是本實(shí)用新型提供的人臉識別智能門鎖系統(tǒng)的功能層次圖，其功能主要有電源智能管理功能、人臉識別功能、用戶管理功能、自動(dòng)補(bǔ)光管理功能、電機(jī)控制功能、應(yīng)急處理功能等。電源智能管理功能主要通過基于熱釋電紅外傳感技術(shù)的自動(dòng)開關(guān)和基于人臉檢測技術(shù)的系統(tǒng)休眠機(jī)制實(shí)現(xiàn)。微處理器模塊11以及與微處理器模塊11相連的其它模塊的電源自動(dòng)開關(guān)功能是由熱釋電紅外傳感模塊17完成的，如圖3所示，熱釋電紅外傳感模塊17主要由人體被動(dòng)紅外探頭、菲涅爾透鏡、專用芯片BISS0001組成。當(dāng)用戶出現(xiàn)在門鎖前時(shí)，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元件上時(shí)，電路中的熱釋電紅外傳感器將輸出電壓信號，經(jīng)濾波后送入BISS0001芯片的第14引腳，通過芯片內(nèi)部的第一級高增益運(yùn)放放大后由第16引腳輸出，經(jīng)外電路耦合到芯片內(nèi)第二級運(yùn)放放大，經(jīng)內(nèi)部比較器、雙向鑒幅器后，檢出有效觸發(fā)信號啟動(dòng)延時(shí)器，同時(shí)從第2引腳輸出高電平控制信號使三極管VTl導(dǎo)通，固態(tài)繼電器Kl接通，微處理器模塊11及與其相連模塊上電工作，人臉識別功能啟動(dòng)；相反，如果沒有用戶出現(xiàn)在門前時(shí)，BISS0001芯片第2腳輸出低電平，三極管VTl截止，固態(tài)繼電器Kl斷開，微處理器模塊11及與其相連模塊處于斷電狀態(tài)。事實(shí)上，大多數(shù)時(shí)間沒有用戶出現(xiàn)在門鎖前，除熱釋電紅外傳感模塊17在工作夕卜，其它模塊處于斷電狀態(tài)，有效減少了能耗。電源智能管理功能還體現(xiàn)在微處理器模塊11的休眠機(jī)制方面，即如果出現(xiàn)因干擾因素導(dǎo)致門鎖系統(tǒng)上電啟動(dòng)的情況，如圖4所示，門鎖系統(tǒng)會首先啟動(dòng)人臉檢測，如果三次檢測不到人臉，系統(tǒng)會進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低門鎖系統(tǒng)能耗。[0039]人臉識別功能是智能門鎖系統(tǒng)的重要功能之一，本實(shí)用新型的人臉識別功能主要包括亮度計(jì)算、特征提取、模式識別等子功能模塊。如圖5所示，人臉識別主要分為訓(xùn)練和識別兩個(gè)階段，訓(xùn)練階段核心任務(wù)是建立分類器模型，而識別階段則是將待檢測圖像經(jīng)過處理后送入前面建立的分類器模型，得到分類結(jié)果。亮度計(jì)算子功能屬圖像的預(yù)處理，如果圖像亮度過亮或過暗，都認(rèn)為是不合格圖像，不再進(jìn)行識別，而是將計(jì)算結(jié)果反饋給自動(dòng)補(bǔ)光管理功能處理，以提供決策參考。用戶管理功能為提高本實(shí)用新型門鎖的廣泛適用性，該功能模塊提供用戶人臉特征提取、用戶應(yīng)急密碼設(shè)置、用戶信息的增加、刪除、修改等操作方法和友好界面。自動(dòng)補(bǔ)光管理功能是本實(shí)用新型為了解決人臉識別式智能門鎖系統(tǒng)受可見光光強(qiáng)影響較大，而紅外攝像能耗較大等問題而提出的解決方案，該功能主要有光強(qiáng)檢測和LED補(bǔ)光燈組控制兩個(gè)子功能。這里，使用基于自然光的圖像采集模式，即攝像頭為普通攝像頭。光強(qiáng)檢測模塊18用于檢測當(dāng)前的光強(qiáng)度，檢測電路如圖6所示，所選光強(qiáng)檢測芯片為TSL2561，該芯片內(nèi)部包含有兩個(gè)積分式A/D轉(zhuǎn)換器，用于對兩個(gè)光敏二極管的電流進(jìn)行積 分，并且對這兩個(gè)電流的積分是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)一個(gè)積分周期完成之后，積分式A/D轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)開始進(jìn)入下一個(gè)積分轉(zhuǎn)換過程。TSL2561遵循標(biāo)準(zhǔn)的I2C協(xié)議，所以微處理器模塊11通過I2C接口訪問TSL2561得到光強(qiáng)數(shù)據(jù)。采集到光強(qiáng)數(shù)據(jù)后，智能門鎖系統(tǒng)將根據(jù)兩個(gè)光強(qiáng)閥值，啟動(dòng)補(bǔ)光策略。圖7是自動(dòng)補(bǔ)光流程圖，系統(tǒng)將采集到的光強(qiáng)值分別與閥值Thl和閥值Th2比較，如果當(dāng)前光強(qiáng)值大于閥值Th2，則表明當(dāng)前光線較好，不需要補(bǔ)光，則直接進(jìn)入人臉識別流程；如果當(dāng)前光強(qiáng)值在閥值Thl和閥值Th2之間，則表明當(dāng)前光線較差(如陰天)，需要補(bǔ)充一些光照，此時(shí)，系統(tǒng)開啟補(bǔ)光燈組I ;如果當(dāng)前光強(qiáng)小于閥值Thl，說明當(dāng)前光照極差(如晚上)，需要光源照明，此時(shí)，系統(tǒng)開啟補(bǔ)光燈組I和補(bǔ)光燈組2，以保證采集到高質(zhì)量的圖像；在人臉識別流程之后，系統(tǒng)關(guān)閉LED補(bǔ)光燈組模塊19。電機(jī)控制功能主要完成門鎖系統(tǒng)的打開關(guān)閉，是通過電機(jī)帶動(dòng)離合銷實(shí)現(xiàn)的。對電機(jī)的控制體現(xiàn)在電機(jī)狀態(tài)檢測及電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)方面。應(yīng)急處理功能在人臉識別功能出現(xiàn)異常時(shí)，供用戶應(yīng)急使用。該功能有兩項(xiàng)子功能應(yīng)急密碼檢測和應(yīng)急鑰匙使用。應(yīng)急密碼的設(shè)置由用戶管理模塊提供。在本實(shí)施例中，應(yīng)急密碼和應(yīng)急鑰匙是配合使用的，單一使用一種不能打開門鎖，另外，使用應(yīng)急處理功能時(shí)，系統(tǒng)會存儲開鎖人的人臉圖像備案，這樣可以提高系統(tǒng)安全性。應(yīng)急處理功能的使用流程如圖8所示，首先，用戶輸入應(yīng)急密碼，系統(tǒng)檢測到是應(yīng)急密碼時(shí)，提示人臉圖像采集；接著，系統(tǒng)進(jìn)行人臉檢測，如果檢測不成功，則繼續(xù)提示人臉對準(zhǔn)攝像頭，檢測到人臉圖像后，系統(tǒng)存儲該圖像備案；最后，系統(tǒng)提示使用急用鑰匙開鎖。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，包括微處理器模塊(11)、SDRAM存儲器模塊(12)、鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊(13)、Flash存儲器模塊(14)、應(yīng)急模塊(15)、圖像采集模塊(20 )和IXD顯示模塊(21 )，其特征在于還包括電源模塊(16 )、熱釋電紅外傳感模塊(17)、光強(qiáng)檢測模塊(18)和LED補(bǔ)光燈組模塊(19),所述的光強(qiáng)檢測模塊(18)與微處理器模塊(11)的I2C接口連接，所述的LED補(bǔ)光燈組模塊(19 )與微處理器模塊(11)的GPIO接口連接；所述的熱釋電紅外傳感模塊(17)與固態(tài)繼電器電路連接，所述的電源模塊(16)通過所述的固態(tài)繼電器與微處理器模塊(11)連接，所述的熱釋電紅外傳感模塊(17 )與電源模塊(16)電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的LED補(bǔ)光燈組模塊(19)由兩組LED構(gòu)成，微處理器模塊(11)控制兩組LED的點(diǎn)亮與熄滅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的熱釋電紅外傳感模塊(17)包括被動(dòng)紅外探頭、菲涅爾透鏡、芯片BISS0001，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡聚焦在被動(dòng)紅外探頭上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊(13)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)和離合銷，所述的鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊(13)與微處理器模塊(11)的GPIO接口連接，上述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、微型直流電機(jī)、離合銷依次電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的應(yīng)急模塊(15 )與微處理器模塊(11)的GPIO接口連接，應(yīng)急模塊(15 )包括應(yīng)急按鍵和應(yīng)急鑰匙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的SDRAM存儲器模塊(12)與微處理器模塊(11)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的Flash存儲器模塊(14)與微處理器模塊(11)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的IXD顯示模塊(21)與微處理器模塊(11)的IXD控制器接口連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，其特征在于所述的圖像采集模塊(20 )與微處理器模塊(11)的USB接口連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種紅外感知和自動(dòng)補(bǔ)光的人臉識別門鎖，屬于鎖具技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括微處理器模塊、SDRAM存儲器模塊、鎖具執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、Flash存儲器模塊、應(yīng)急模塊、圖像采集模塊和LCD顯示模塊，還包括電源模塊、熱釋電紅外傳感模塊、光強(qiáng)檢測模塊和LED補(bǔ)光燈組模塊，光強(qiáng)檢測模塊與微處理器模塊的I2C接口連接，LED補(bǔ)光燈組模塊與微處理器模塊的GPIO接口連接；熱釋電紅外傳感模塊與固態(tài)繼電器電路連接，電源模塊通過所述的固態(tài)繼電器與微處理器模塊連接，熱釋電紅外傳感模塊與電源模塊電路連接。本實(shí)用新型采用自動(dòng)補(bǔ)光技術(shù)提高了圖像質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)人臉識別式門鎖受可見光影響較大的問題，降低了能耗，提高了易用性、主動(dòng)性。
文檔編號G07C9/00GK202720703SQ20122036484
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者韓磊, 黃陳蓉, 徐夢溪, 鄭勝男 申請人:南京工程學(xué)院