[發(fā)明專利]基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖以及控制方法

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• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112949505A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙中偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 金華市婺實(shí)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33340
• 代理人: 曹文

1.一種基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖，其特征在于，所述智能門鎖包括雙攝像頭及攝像頭采集模塊、帶觸摸功能的液晶及顯示驅(qū)動模塊、帶指紋識別功能的金屬把手、中央處理器模塊及配套控制電路、鋰電池及配套電源模塊，

所述中央處理器模塊及配套控制電路包括：

基于NXP的ARM Cortex M7F的RT1060低功耗處理器，所述RT1060低功耗處理器用于人臉及指紋的輸入、檢測、識別和控制輸出；

配套電源DCDC電路，所述配套電源DCDC電路用于將鋰電池輸出的電壓線性轉(zhuǎn)換成RT1060低功耗處理器所需的各路電壓和配套控制電路所需的電壓；

繼電器控制電路，所述繼電器控制電路主要用于控制磁性鎖栓與開關(guān)量輸入輸出電路配合完成磁性鎖栓的進(jìn)出，

開關(guān)量輸入和輸出電路，用于與磁性鎖栓配合且完成磁性鎖栓的進(jìn)出操作。

所述雙攝像頭及攝像頭采集模塊、帶觸摸功能的液晶及顯示驅(qū)動模塊、鋰電池及配套電源模塊分別與中央處理器模塊及配套控制電路電性連接。

2.如權(quán)利要求1所述的基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖，其特征在于，所述雙攝像頭及攝像頭采集模塊安裝在智能門鎖的前上側(cè)，和智能門鎖平面呈45度角，包括兩個CMOS全高清攝像頭，用于實(shí)時采集人臉圖像，并將圖像發(fā)送到中央處理器模塊；所述兩個CMOS全高清攝像頭是魚眼攝像頭，在拍攝面20度～160度方向拍攝人臉。

3.如權(quán)利要求2所述的基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖，其特征在于，所述帶觸摸功能的液晶及顯示驅(qū)動模塊包括2.6英寸、分辨率240x320的高亮OLED液晶屏、配套的一個電容觸摸屏以及一個SPI串口驅(qū)動電路，所述攝像頭采集的人臉圖像通過所述中央處理器模塊后，通過SPI接口實(shí)時呈現(xiàn)到OLED液晶屏上，用于用戶感知人臉位置、指紋以及識別過程，識別失敗會顯示紅色，識別成功顯示綠色，所述電容觸摸屏提供給用戶對界面提示性的操作，用于本地提取人臉特征值和指紋特征值等，所述OLED液晶屏安裝在所述智能門鎖的前側(cè)，和智能門鎖主體呈一個平面。

4.如權(quán)利要求3所述的基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖，其特征在于，所述帶指紋識別功能的金屬把手包括指紋識別模塊與金屬把手，所述指紋識別模塊內(nèi)嵌在金屬把手的中間位置，用于采集和識別用戶的指紋。

5.如權(quán)利要求3所述的基于MCU的離線式人臉識別智能門鎖，其特征在于，所述智能門鎖還包括傳統(tǒng)鎖鎖孔，所述傳統(tǒng)鎖鎖孔用于在應(yīng)急情況下的鑰匙開鎖。

6.一種基于MCU人臉識別算法的門鎖智能控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

(1)所述智能門鎖集成的雙攝像頭對進(jìn)入拍攝區(qū)域的人體進(jìn)行自動跟蹤拍攝，其中一個攝像頭用于拍攝跟蹤人臉，另外一個攝像頭則用于拍攝人臉景深，兩個攝像頭聯(lián)合拍攝的視頻圖像實(shí)時傳送到所述中央處理器模塊內(nèi)部，通過集成在中央處理器模塊內(nèi)部的圖像預(yù)處理程序，構(gòu)建一個立體的人臉3D圖像，同時進(jìn)行圖像弦度變換和人臉圖像邊緣檢測，自動鎖定人臉位置；

(2)所述攝像頭采集模塊內(nèi)置紅外感應(yīng)傳感器，可對進(jìn)入拍攝區(qū)域的并且已經(jīng)鎖定人臉位置的區(qū)域進(jìn)行溫度自動感知，和人臉景深圖像聯(lián)合確保當(dāng)前拍攝的人臉為非照片圖像；

(3)所述中央處理器模塊對鎖定的人臉位置區(qū)域的圖像自動拍攝照片，并將結(jié)果傳輸?shù)郊稍趦?nèi)部的人臉識別推理算法；

(4)當(dāng)所述推理算法識別成功后，所述中央處理器模塊發(fā)送開關(guān)信號到所述繼電器控制模塊，將磁性鎖栓吸入，房門自動打開。

7.如權(quán)利要求6所述的基于MCU人臉識別算法的門鎖智能控制方法，其特征在于，所述推理算法主要包括：帶CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卷積算法的人臉初步識別、人臉活性檢測過程、人臉質(zhì)量分類、面部自動對齊、帶CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸算法的人臉深度識別、人臉特征值提取和比對共6個步驟，完成人臉識別的整個過程，如果人臉識別成功，則自動更新OLED液晶屏上面部虛線外框，綠色表示識別成功，紅色為識別不成功。

8.如權(quán)利要求7所述的基于MCU人臉識別算法的門鎖智能控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括人臉特征值存入，所述人臉特征值提取以及人臉特征值存入包括以下步驟：

(1)用戶人臉對準(zhǔn)雙攝像頭，觀察所述液晶屏上的人臉位置；

(2)點(diǎn)擊電容觸摸屏的任何位置，在彈出的對話框上選擇“錄入人臉”；

(3)選擇完成后，用戶對準(zhǔn)攝像頭站1～2秒鐘，此時人臉識別算法會自動檢測人臉并提取特征值；

(4)提取成功后，會彈出一個對話框，讓用戶輸入待存入人臉的用戶姓名，用拼音或數(shù)字替代輸入，輸入完成后，點(diǎn)擊“保存“按鈕，此時該用戶的人臉特征值已經(jīng)存入到本地?cái)?shù)據(jù)庫中。