專利名稱：一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于智能視頻監(jiān)控領(lǐng)域的識(shí)別技術(shù)，具體涉及一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊。
背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控?zé)o論在金融、公安等傳統(tǒng)安防需求較為旺盛的行業(yè)，還是在交通、電力、 園區(qū)(如奧運(yùn)會(huì)，世博會(huì)園區(qū)等)以及醫(yī)院等對(duì)于監(jiān)控需求快速增長(zhǎng)的新興行業(yè)中都得到了迅速的發(fā)展。伴隨著視頻監(jiān)控的迅速發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)的智能性要求也在逐步提高。人臉識(shí)別技術(shù)是近年來生物特征識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向，因?yàn)槿四樉哂胁豢蓮?fù)制、采集方便、不需要被拍者的配合、事后的查詢能力強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。1965年Chan和 Bledsoe最早提出了自動(dòng)人臉識(shí)別(Automatic Face Recognition, AFR)的概念，隨后陸續(xù)產(chǎn)生了多種自動(dòng)人臉識(shí)別商業(yè)系統(tǒng)。美國國防部進(jìn)一步組織了針對(duì)人臉識(shí)別商業(yè)系統(tǒng)的 if IlJ-Face Recognition Vendor Test (FRVT)。在 FRVT2002 中，Cognitec, Identix 禾口 Eyematic三家公司處于領(lǐng)先地位，其中，Cognitec公司的!^ceVACS-SDK系統(tǒng)采用多階高斯導(dǎo)數(shù)濾波特征對(duì)人臉進(jìn)行判別匹配；Identix公司的!^aceIt系統(tǒng)利用LFA方法完成人臉識(shí)別；Eyematic公司的PersonSpotter系統(tǒng)則是基于Gabor特征開發(fā)的。在國內(nèi)，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所研發(fā)了兩套基于近紅外(Near Infrared, NIR)人臉圖像的人臉識(shí)別系統(tǒng)， 分別用于辦公室出入管理與考勤，以及生物護(hù)照系統(tǒng)。上海交通大學(xué)也開發(fā)了基于可見光的人臉識(shí)別門禁和考勤系統(tǒng)。上述自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)均是基于PC平臺(tái)的應(yīng)用，其缺點(diǎn)在于，該類人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用的場(chǎng)合受到一定的限制。目前，許多行業(yè)(金融、公安、交通等)對(duì)視頻監(jiān)控的需求越來越旺盛，對(duì)系統(tǒng)的智能性和攜帶性要求也在逐步提高。技術(shù)日益成熟的嵌入式平臺(tái)具有體積小、便于攜帶、功耗低和發(fā)熱少等特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在嵌入式平臺(tái)上開發(fā)AFR系統(tǒng)會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有技術(shù)的嵌入式自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)大多基于近紅外圖像，需要專用的紅外攝像頭以及主動(dòng)紅外補(bǔ)光，影響了自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)的普適性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型說明了一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，基于可見光進(jìn)行人臉識(shí)別，適用多種信號(hào)傳輸，降低成本，節(jié)約時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，其特點(diǎn)是，該模塊包含嵌入式處理器模塊，以及分別與該嵌入式處理器模塊電路連接的攝像頭接口模塊和主控制器接口模塊；上述的攝像頭接口模塊連接外接的攝像頭；該主控制器接口模塊連接外接的控制器。上述的嵌入式處理器模塊包含數(shù)字信號(hào)處理器，以及與該數(shù)字信號(hào)處理器電路連接的存儲(chǔ)器。上述的攝像頭接口模塊包含攝像頭接口控制模塊，以及分別與該攝像頭接口控制模塊電路連接的模擬信號(hào)接口和數(shù)字信號(hào)接口。上述的主控制器接口模塊包含主控制器接口控制模塊，以及分別與該主控制器接口控制模塊電路連接的近距離傳輸接口和遠(yuǎn)距離傳輸接口。系統(tǒng)啟動(dòng)，嵌入式處理器模塊、攝像頭接口模塊和主控制器接口模塊初始化，系統(tǒng)模塊建立人臉模板、儲(chǔ)存人臉先驗(yàn)知識(shí)，嵌入式處理器模塊中讀取事先建立的人臉模板，攝像頭采集圖像，通過攝像頭接口模塊將圖像傳輸至嵌入式處理器模塊，嵌入式處理器模塊對(duì)采集的圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，嵌入式處理器模塊儲(chǔ)存檢測(cè)到的人臉圖像信息，并對(duì)該人臉圖像信息進(jìn)行特征點(diǎn)定位和標(biāo)準(zhǔn)化，最后嵌入式處理器模塊對(duì)該人臉圖像信息進(jìn)行比對(duì)識(shí)別；若該檢測(cè)的人臉圖像信息與事先儲(chǔ)存的某個(gè)人臉模板是同一人臉，則發(fā)送報(bào)警信號(hào)至控制器，若該檢測(cè)的人臉圖像信息與事先儲(chǔ)存的某個(gè)人臉模板不是同一人臉，完成后繼續(xù)進(jìn)行識(shí)別。本實(shí)用新型一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型的嵌入式處理器模塊可處理可見光范圍內(nèi)的圖像信息，基于可見光圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)識(shí)別，不需專用攝像頭以及主動(dòng)紅外補(bǔ)光，能夠利用普通監(jiān)控?cái)z像頭，更容易被被測(cè)個(gè)體所接受，并具有比基于近紅外的系統(tǒng)具有更高的隱蔽性，應(yīng)用場(chǎng)合能因此而大大拓展；本實(shí)用新型的攝像頭接口模塊提供模擬和數(shù)字兩種攝像頭接口，能夠與視頻監(jiān)控系統(tǒng)中兩類攝像頭連接，提高了本系統(tǒng)的適用性；本實(shí)用新型的主控制器接口模塊包含近距離傳輸接口和遠(yuǎn)距離傳輸接口，方便與近距離和遠(yuǎn)距離兩類控制器進(jìn)行通訊，提高本系統(tǒng)的適用性；本實(shí)用新型能夠事先錄入可疑人員的人臉圖像，當(dāng)該可疑人員進(jìn)入監(jiān)控?cái)z像頭范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)能夠識(shí)別出該可疑人員并發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)安保人員注意；本實(shí)用新型能夠自動(dòng)捕捉下檢測(cè)過程中出現(xiàn)的人臉圖像，并進(jìn)行實(shí)時(shí)儲(chǔ)存，便于事后對(duì)可疑人員進(jìn)行排查，而無需花費(fèi)大量人力觀看監(jiān)控錄像，降低成本，節(jié)約時(shí)間。

圖1為本實(shí)用新型一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊的總體模塊示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，該模塊包含嵌入式處理器模塊1，以及分別與該嵌入式處理器模塊1電路連接的攝像頭接口模塊2和主控制器接口模塊3。攝像頭接口模塊2通過電路連接外接的攝像頭4，主控制器接口模塊3通過電路或網(wǎng)絡(luò)連接外接的控制器5。嵌入式處理器模塊1包含數(shù)字信號(hào)處理器，以及與該數(shù)字信號(hào)處理器電路連接的存儲(chǔ)器。其采用TI公司的C6000系列DSP處理器配合一塊NOR Flash芯片來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器采用C6000系列DSP處理器，存儲(chǔ)器采用NOR Flash芯片。該嵌入式處理器模塊1由高性能的數(shù)字信號(hào)處理器、Flash存儲(chǔ)器組成，數(shù)字信號(hào)處理器擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，能滿足人臉檢測(cè)識(shí)別的運(yùn)算要求，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器用于存放人臉檢測(cè)識(shí)別方法所需的大量通過離線訓(xùn)練得到的先驗(yàn)知識(shí)。本實(shí)用新型中，嵌入式處理器模塊1的任務(wù)是運(yùn)行人臉檢測(cè)識(shí)別方法，需要高速的運(yùn)算能力以及離線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力，嵌入式處理器模塊1從攝像頭接口模塊2獲得圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)行人臉檢測(cè)識(shí)別方法，將檢測(cè)識(shí)別結(jié)果通過主控制器接口模塊3傳輸給視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制器5。攝像頭接口模塊2由兩個(gè)分立的模擬信號(hào)接口和數(shù)字信號(hào)接口組成，提供模擬和數(shù)字兩種攝像頭接口。其中，模擬信號(hào)接口采用AV端子，同時(shí)支持PAL和NTSC制式的信號(hào)， 數(shù)字信號(hào)接口是USB接口。這種結(jié)構(gòu)便于與模擬和數(shù)字兩類攝像頭4進(jìn)行連接。攝像頭接口模塊2包含攝像頭接口控制模塊，以及分別與該攝像頭接口控制模塊電路連接的模擬信號(hào)接口和數(shù)字信號(hào)接口，攝像頭接口控制模塊采用ARM9處理器，ARM9處理器與嵌入式處理器模塊1電路連接，數(shù)字信號(hào)接口采用一個(gè)USB接口，模擬信號(hào)接口采用一塊視頻編碼芯片 (如 TVP5146)。由于本實(shí)用新型基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊的識(shí)別方法是基于可見光圖像的，該基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊可利用普通監(jiān)控?cái)z像頭進(jìn)行圖像探測(cè)，不需要專用的紅外攝像頭以及主動(dòng)紅外補(bǔ)光。所以，本實(shí)用新型中攝像頭4采用普通監(jiān)控?cái)z像頭，其圖像信息的輸出端采用數(shù)字或模擬輸出。攝像頭4的模擬輸出與攝像頭接口模塊 2模擬信號(hào)接口之間通過AV端子接線建立連接。攝像頭4的數(shù)字輸出與攝像頭接口模塊2 數(shù)字信號(hào)接口之間通過USB接線建立連接。主控制器接口模塊3提供本實(shí)用新型基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊與設(shè)置在任意距離的控制器5的通訊接口，該通訊接口包含USB接口和以太網(wǎng)接口。本實(shí)用新型中控制器5采用PC控制器。主控制器接口模塊3包含主控制器接口控制模塊，以及分別與該主控制器接口控制模塊電路連接的近距離傳輸接口和遠(yuǎn)距離傳輸接口，主控制器接口控制模塊采用ARM9處理器，ARM9處理器與嵌入式處理器模塊1電路連接，近距離傳輸接口采用一個(gè)USB接口，遠(yuǎn)距離傳輸接口采用一個(gè)以太網(wǎng)接口。USB接口是一種廣泛應(yīng)用于PC 領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，它支持熱插拔、支持多個(gè)不同設(shè)備的連接、無需額外供電，已成為個(gè)人電腦的標(biāo)準(zhǔn)接口，因此該系統(tǒng)采用USB接口與近距離的PC控制器進(jìn)行通訊，考慮到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中PC控制器與視頻監(jiān)控終端距離較遠(yuǎn)，USB接口不合適遠(yuǎn)距離通信，與近距離的控制器5的連接采用USB接口。而以太網(wǎng)作為一種快速通信方式，其傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)500m，還具有高度靈活、傳輸可靠和易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，因此采用以太網(wǎng)作為與遠(yuǎn)距離的控制器5通訊的接口。以下具體說明本實(shí)用新型基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊的識(shí)別流程。步驟1基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊系統(tǒng)啟動(dòng)，嵌入式處理器模塊1、攝像頭接口模塊2和主控制器接口模塊3初始化，同時(shí)使攝像頭接口模塊2與攝像頭4之間建立連接，主控制器接口模塊3與控制器5之間建立連接，并啟動(dòng)控制器5和攝像頭4。步驟2基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊建立人臉模板、儲(chǔ)存人臉先驗(yàn)知識(shí)。步驟2. 1確定需要儲(chǔ)存的可疑人員，選取若干幅包含該人員人臉的圖像。步驟2. 2攝像頭4采集該可疑人員的人臉圖像，傳輸至嵌入式處理器模塊1。步驟2. 3嵌入式處理器模塊1對(duì)包含可疑人員的人臉圖像進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行特征點(diǎn)定位處理，根據(jù)上一步驟中人臉檢測(cè)所得的人臉在圖像中位置信息，在人臉區(qū)域中進(jìn)一步定位到眼睛、鼻子、嘴等特征點(diǎn)的位置。獲得標(biāo)準(zhǔn)化的人臉圖像，根據(jù)人臉上各個(gè)特征點(diǎn)的位置，通過臉部截取、圖像預(yù)處理等步驟，最終使得標(biāo)準(zhǔn)化的人臉圖像具有相同的大小， 相同的特征點(diǎn)位置并且經(jīng)過了相同的圖像預(yù)處理。步驟2. 4判斷是否檢測(cè)完所有的該可疑人員的人臉圖像，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟 2. 5，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟2. 2。步驟2. 5嵌入式處理器模塊1提取每一幅該可疑人員的人臉圖像的特征數(shù)據(jù)。步驟2. 6嵌入式處理器模塊1將若干幅人臉圖像的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，獲取該可疑人員的平均人臉模板。步驟2. 7嵌入式處理器模塊1儲(chǔ)存該可疑人員的人臉模板。步驟3進(jìn)行人臉識(shí)別前，從嵌入式處理器模塊1中讀取事先建立的人臉模板。步驟4當(dāng)有人員進(jìn)入人臉識(shí)別的范圍內(nèi)，攝像頭4采集一幅圖像，通過攝像頭接口模塊2將圖像傳輸至嵌入式處理器模塊1。步驟5嵌入式處理器模塊1對(duì)采集的圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，判斷圖像中是否有人臉信息，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟6，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟4。步驟6嵌入式處理器模塊1儲(chǔ)存檢測(cè)到的人臉圖像信息。步驟7嵌入式處理器模塊1對(duì)該人臉圖像信息進(jìn)行特征點(diǎn)定位，根據(jù)上一步驟中人臉檢測(cè)所得的人臉在圖像中位置信息，在人臉區(qū)域中進(jìn)一步定位到眼睛、鼻子、嘴等特征點(diǎn)的位置。并對(duì)人臉圖像標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)人臉上各個(gè)特征點(diǎn)的位置，通過臉部截取、圖像預(yù)處理等步驟，最終獲得的標(biāo)準(zhǔn)化的人臉圖像具有相同的大小，相同的特征點(diǎn)位置并且經(jīng)過了相同的圖像預(yù)處理。步驟8嵌入式處理器模塊1對(duì)該人臉圖像信息進(jìn)行比對(duì)識(shí)別。步驟8. 1嵌入式處理器模塊1識(shí)別采集的標(biāo)準(zhǔn)化的人臉圖像。步驟8. 2嵌入式處理器模塊1對(duì)該人臉圖像信息進(jìn)行人臉特征提取。步驟8. 3嵌入式處理器模塊1將該人臉圖像信息與事先儲(chǔ)存的人臉模板進(jìn)行比對(duì)，判斷該檢測(cè)的人臉圖像信息與事先儲(chǔ)存的某個(gè)人臉模板是否為同一人的人臉信息，即檢測(cè)的人臉圖像信息與事先儲(chǔ)存的某個(gè)人臉模板之間的差距是否大于閾值，若是，則嵌入式處理器模塊1發(fā)送報(bào)警信號(hào)，通過主控制器接口模塊3將信號(hào)發(fā)送至控制器5，并向控制器5提示該可疑人員的信息，報(bào)警信號(hào)發(fā)送完成后，跳轉(zhuǎn)到步驟4，繼續(xù)進(jìn)行人臉識(shí)別檢測(cè)， 若否，則嵌入式處理器模塊1不發(fā)送報(bào)警信號(hào)，說明該人員不是可疑人員，并跳轉(zhuǎn)到步驟4， 繼續(xù)對(duì)下一個(gè)人臉圖像信息進(jìn)行識(shí)別。上述的閾值為事先設(shè)定的判定人臉圖像信息之間是否相似的值，若大于該閾值， 則說明現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的人臉圖像信息與事先存儲(chǔ)的人臉圖像信息相近，可判定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的人員就是事先在嵌入式處理器模塊1中儲(chǔ)存人臉圖像信息的人員。若小于閾值，則說明現(xiàn)在檢測(cè)的人臉圖像信息與事先存儲(chǔ)的人臉圖像信息不相符，判定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的人員不是事先存儲(chǔ)人臉圖像信息的人員。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，其特征在于，該模塊包含嵌入式處理器模塊(1)，以及分別與所述的嵌入式處理器模塊(1)電路連接的攝像頭接口模塊(2)和主控制器接口模塊(3);所述的攝像頭接口模塊(2)連接外接的攝像頭(4);所述的主控制器接口模塊(3)連接外接的控制器(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，其特征在于，所述的嵌入式處理器模塊(1)包含數(shù)字信號(hào)處理器，以及與所述的數(shù)字信號(hào)處理器電路連接的存儲(chǔ)
3.如權(quán)利要求1所述的基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，其特征在于，所述的攝像頭接口模塊(2)包含攝像頭接口控制模塊，以及分別與所述的攝像頭接口控制模塊電路連接的模擬信號(hào)接口和數(shù)字信號(hào)接口。
4.如權(quán)利要求1所述的基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，其特征在于，所述的主控制器接口模塊(3)包含主控制器接口控制模塊，以及分別與所述的主控制器接口控制模塊電路連接的近距離傳輸接口和遠(yuǎn)距離傳輸接口。
專利摘要本實(shí)用新型說明了一種基于嵌入式平臺(tái)的人臉識(shí)別智能模塊，該模塊包含嵌入式處理器模塊，以及分別與該嵌入式處理器模塊電路連接的攝像頭接口模塊和主控制器接口模塊；該攝像頭接口模塊連接外接的攝像頭；該主控制器接口模塊連接外接的控制器。本實(shí)用新型基于可見光圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)識(shí)別，能夠利用普通監(jiān)控?cái)z像頭，更容易被被測(cè)個(gè)體所接受，并具有比基于近紅外的系統(tǒng)具有更高的隱蔽性，應(yīng)用場(chǎng)合能因此而大大拓展；攝像頭接口模塊包含模擬和數(shù)字兩種攝像頭接口，能夠與多種攝像頭連接；主控制器接口模塊包含近距離傳輸接口和遠(yuǎn)距離傳輸接口，方便與近距離和遠(yuǎn)距離兩類控制器進(jìn)行通訊，提高本系統(tǒng)的適用性。
文檔編號(hào)H04N7/18GK201974817SQ20112002504
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者劉昆, 劉立, 唐堅(jiān), 彭文東, 朱學(xué)曦, 王劍邦, 蘇劍波 申請(qǐng)人:上海洪劍智能科技有限公司