本發(fā)明涉及圖像分析和閘機管理，具體為一種基于圖像的閘機進出管理系統(tǒng)。

背景技術：

1、閘機管理系統(tǒng)，也稱為出入口控制系統(tǒng)，是一種用于管理行人出入的自動化設備和系統(tǒng)；這種系統(tǒng)主要用于控制、監(jiān)視和記錄人員進出特定場所，如公司大樓、工廠、學校、社區(qū)、景區(qū)等；閘機管理系統(tǒng)通常由閘機設備、讀卡器、控制器、電源系統(tǒng)和報警系統(tǒng)等部分組成；

2、目前，部分現(xiàn)有閘機管理系統(tǒng)單純使用面部識別技術，沒有應對插隊等行為的措施，不能有效的限制人群有序排隊，容易造成出入口管理混亂的情況。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于圖像的閘機進出管理系統(tǒng)，解決了部分現(xiàn)有閘機管理系統(tǒng)單純使用面部識別技術，沒有應對插隊等行為的措施，不能有效的限制人群有序排隊，容易造成出入口管理混亂的情況的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種基于圖像的閘機進出管理系統(tǒng)，包括：

3、圖像采集單元，用于采集現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)和注冊圖像數(shù)據(jù)；現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)包括利用攝像機組對閘機入口及出口處的圖像信息進行采集；注冊圖像數(shù)據(jù)包括連接人臉錄入終端，用于錄入登記人員的面部信息以及綁定身份信息；將現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)和注冊圖像數(shù)據(jù)均發(fā)送至圖像預處理單元，其中注冊圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫管理單元保存；

4、圖像預處理單元，用于處理現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)，針對遠景數(shù)據(jù)，分析圖像里人員的行為信息，對圖像內(nèi)涵蓋的人員進行編號，生成預識別信息；

5、人臉識別單元，用于接收預識別信息，根據(jù)編號排序驗證，鎖定識別人員，分析近景數(shù)據(jù)，調(diào)動數(shù)據(jù)庫注冊人臉信息進行比對；

6、數(shù)據(jù)庫管理單元，用于存儲注冊人員的面部信息和身份信息，以及訪問預約申請，接收來自人臉識別單元的認證信息并記錄；以上信息由人臉識別單元和閘機控制單元調(diào)動；由工作人員手動輸入預約信息與預約申請進行驗證操作，驗證成功則生成預約認證信息發(fā)送至閘機控制單元并記錄；

7、閘機控制單元，用于接收人臉識別單元的認證信息和數(shù)據(jù)庫管理單元的預約認證信息，發(fā)送指令控制閘機開關。

8、所述圖像采集單元中，圖像信息的采集過程，包括以下步驟：

9、在閘機入口處設置有兩組攝像頭，其中一組攝像頭，記作近景攝像頭，負責閘機入口前兩米內(nèi)的圖像捕捉，生成近景數(shù)據(jù)；

10、另一組攝像頭，記作遠景攝像頭，負責閘機入口前兩米開外的圖像捕捉，生成遠景數(shù)據(jù)；

11、若遠景攝像頭超過c秒未檢測到人員活動，發(fā)送待機信息至閘機控制單元，閘機通過發(fā)送待機指令使得閘機進入待機狀態(tài)。

12、所述圖像預處理單元中，利用遠景攝像頭實時傳輸?shù)倪h景數(shù)據(jù)，生成參考向量，包括以下步驟：

13、提取參考向量，包括水平基向量d、水平基向量e和趨勢向量g：

14、提取遠景數(shù)據(jù)當中，識別人員的手臂擺動側(cè)朝向，生成水平基向量d；

15、將識別人員的圖像差分化，排除其他圖像信息的干擾，在識別人員的正向投影作圖，以識別人員兩肩連線的中點為起點，引出一條從識別人員背部指向胸前方向的水平基向量e；

16、以識別人員自被檢測到開始，到走進閘機兩米范圍這段時間內(nèi)，抽取若干張圖像，每張圖像之間的時間間隔為f，將圖像中的背景抽象為像素格，每張識別人員為像素點，并在像素格上標記每個像素點；利用軟件matlab建立xy坐標軸，求出若干個像素點的對應關系，記作函數(shù)y(x)，并對位置函數(shù)y(x)求導，得到y(tǒng)(x)的一階導函數(shù)y(x)，通過y(x)，求出最后一個像素點處的，像素點的趨勢向量

17、所述分析參考向量，生成預識別信息，包括以下步驟：

18、定義參考角度偏差區(qū)間d；

19、分別計算水平基向量d、水平基向量趨勢向量之間的偏移角θi；計算公式為：

20、

21、θi＝arccos(cosθi)；

22、分別將水平基向量水平基向量趨勢向量兩兩組合，依次代入和中進行計算，求出三個偏移角；

23、若三個偏移角均在區(qū)間d內(nèi)，且判斷識別人員存在通過閘機意愿，生成預識別信息并發(fā)送至人臉識別單元；

24、對于判斷為有意愿通過閘機意愿的人員，依次進行排序編號，無通過閘機意愿的人員，進行模糊化處理。

25、所述人臉識別單元中，人臉比對，包括以下步驟：

26、比對步驟包括預識別步驟及識別步驟；

27、預識別步驟中，首先接受來自圖像采集單元的預識別信息，對識別人員及各自編號進行驗證，發(fā)送啟動識別步驟指令；

28、對于近景鏡頭外出現(xiàn)的人員，包括首次識別人臉比對失敗的識別人員和意外插入識別范圍的人員；

29、若檢測到首次識別人臉比對失敗的識別人員，則觸發(fā)二次刷新操作，對識別人員進行二次人臉識別；

30、若檢測到意外插入識別范圍的人員，則觸發(fā)報警顯示，由工作人員出面，提示后者重新排隊或訪問登記；

31、識別步驟包括：對被編號的識別人員進行抽幀操作，每間隔三十幀抽取一張面相圖像，取滿足預設規(guī)格的一張進行特征點比對；識別通過則生成認證信息發(fā)送至閘機控制單元和數(shù)據(jù)庫管理單元；

32、其中，所述預設規(guī)格為：滿足標準分辨率為350dp?i。

33、所述訪問登記包括以下步驟：

34、訪問人員在工作人員的協(xié)助下，在終端輸入自身信息與預約日期，調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)預存訪問信息進行比對驗證，若驗證通過，即重新編號，并伴隨通行指令發(fā)送至閘機控制單元；重新編號規(guī)則為：取近景鏡頭內(nèi)最后一位識別人員的后一位。

35、所述二次人臉識別，包括以下步驟：

36、當首次識別人臉比對失敗，但該單元人臉特征比對未進行徹底，無法快速進行第二次識別，注冊人員只需將面部移開掃描區(qū)，傳感器檢測到面部特征點巨大的空間位置變動，會立即終止比對過程，進入下一輪預識別步驟，且并不會刷新編號。

37、有益效果

38、本發(fā)明提供了一種基于圖像的閘機進出管理系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術相比具備以下有益效果：

39、本發(fā)明，通過圖像采集單元，獲取遠景數(shù)據(jù)和近景數(shù)據(jù)，通過圖像預處理單元對遠景數(shù)據(jù)的處理分析，有效預測遠景攝像頭識別范圍內(nèi)的識別人員的通行意愿，并對其編號；人臉識別單元通過編號鎖定人員依次進行人臉比對分析；同時人臉識別還設置有人臉二次識別措施和訪問登記告警步驟；所述人臉識別單元將所有人員通行數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫管理單元和閘機管理單元；所述數(shù)據(jù)庫管理單元存儲記錄所有通行記錄，及登記預約申請信息，可用于訪問登記比對；所述閘機控制單元接收人臉識別單元的開關指令，控制閘機的通行；

40、本發(fā)明通過圖像采集單元進行分組數(shù)據(jù)采集，包括近景數(shù)據(jù)及遠景數(shù)據(jù)，通過對近景數(shù)據(jù)和遠景數(shù)據(jù)分組分析，方便對圖像采集區(qū)域內(nèi)的人員進行有效分配，提高了人員管理效率，避免了人較多時，攝像機未能有效定位待分析人臉，造成識別錯誤的概率；

41、通過對遠景數(shù)據(jù)中識別人員的行為信息分析，有效預測行為意圖，方便對存在通過閘機意愿的識別人員進行編號鎖定，并對不存在通過閘機意愿的識別人員進行差分化處理，在人流量較大時，有效排除了閘機前，注冊人員逗留、經(jīng)過等無意通過閘機的行為干擾，避免了閘機開閘間隙，未注冊人員趁機通過的事故發(fā)生；

42、二次人臉識別，打斷第一次識別并刷新第二次識別，有效縮短了第一次識別失敗到第二次重新識別的時間，提高了服務質(zhì)量，加快了人員通過閘機的時間，優(yōu)化了系統(tǒng)運行效率。