[發明專利]基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統及方法

有效

• 申請號: 202010323920.2
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111507294B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 楊曉賢;翁雯
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: G06V20/64
• 分類號: G06V20/64;G06V40/16;G06V10/74;G08B13/196
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;章麗娟

本發明公開一種基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統及方法，畫面采集系統收集二維人臉圖像；人臉重建系統根據接收畫面采集系統發送的二維人臉圖像并生成對應的三維人臉圖像；人臉識別系統，接收人臉重建系統生成的三維人臉圖像并進行識別得到當前三維人臉圖像的嵌入信息，根據當前三維人臉圖像的嵌入信息和數據庫內預存的三維人臉圖像的嵌入信息計算兩個圖像的余弦相似度，判斷兩個圖像是否為同一人的人臉圖像，若否，則人臉識別系統發出報警指令；警報預警系統，接收人臉識別系統的報警指令，并發送報警信息進行預警。本發明能克服傳統校園安防技術存在的缺陷，起到教室安防預警效果，可行性高、準確度高、自動化程度高、靈活性高。

技術領域

本發明涉及一種教室安防預警系統，特別涉及一種基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統及方法。

背景技術

校園安全是關鍵和重要的公共安全領域，因此，如何保護學生的安全不受侵害是亟待解決的問題。校園安全的問題需要師生、學校和社會一同努力。但是隨著計算機技術和自動化控制技術的發展，智能化技術也開始蓬勃發展：自動駕駛、自動控制等技術開始流行。通過智能化技術解決傳統校園安防中的問題是一個嶄新的方向。目前，校園安全面臨著一下幾種傳統的安防方案無法解決的難題：(1)人員身份識別：傳統的校園安防通常采用的是校園卡等物理驗證設備，但物理驗證設備常見的問題有如下幾種：基于RFID(射頻識別)的校園卡等物理設備的無線傳輸沒有加密；物理設備丟失后容易被人盜刷；無法確認持有者是否是物理設備的實際擁有者；物理設備的通訊信道沒有受到較好的保護；(2)警報預警時效：傳統的安保人員以及監控系統的安防方案無法做到實時識別可疑人員，不能夠完全做到防范于未然。往往只能等到安全事故開始發生之后才開始向教職工發送警報信息。而且過分依賴于人工操作，效率不夠高，不能夠滿足警報的實時性；(3)準確度不夠：基于二維照片的人臉識別無法識別人臉的部分特征，檢測的錯誤率較高，無法得到廣泛的應用。

基于上述原因，綜合運用計算機、人工智能、機械以及自動化控制技術，使得能夠實現對危險環境的自動感知、自動決策和自動預警，提高校園的安防效率、能夠實現無人值守和全自動化、能夠在節省學校安防的人力資源并的同時提高效率，即研發一種基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統實為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統及方法，能夠克服上述傳統校園安防技術存在的缺陷，本發明的方法和系統可行性高、準確度高、自動化程度高、靈活性高。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于三維人臉重建和智能識別的教室安防預警系統，包含：

畫面采集系統，用于收集二維人臉圖像；

人臉重建系統，與所述畫面采集系統連接，接收所述畫面采集系統發送的所述二維人臉圖像并生成對應的三維人臉圖像；

人臉識別系統，與所述人臉重建系統連接，接收所述人臉重建系統生成的所述三維人臉圖像并進行識別得到當前三維人臉圖像的嵌入信息，根據當前三維人臉圖像的嵌入信息和數據庫內預存的三維人臉圖像的嵌入信息計算兩個圖像的余弦相似度，判斷兩類圖像是否為同一人的人臉圖像，若否，則人臉識別系統發出報警指令；

警報預警系統，與所述人臉識別系統連接，接收所述人臉識別系統發送的報警指令，并對應發送報警信息進行預警。

優選地，所述畫面采集系統與一個或多個攝像頭連接，接收所述攝像頭采集的所述二維人臉圖像；所述攝像頭為高清攝像頭和/紅外攝像頭。

優選地，所述畫面采集系統的核心控制器由一臺運行Ubuntu的上位機進行自組網，通過Wi-Fi建立本地局域網；其中，所述上位機連接各個攝像頭，各個攝像頭通過Wi-Fi上的協議棧進行組網，所述上位機將收集到的所述二維人臉圖像發送給所述人臉重建系統。