專利名稱：嵌入式人臉識別門禁考勤機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物特征識別領域，涉及一種嵌入式人臉識別門 禁考勤機，特別是涉及一種采用紅外窄帶濾光片的紅外人臉識別技術 的門禁考勤機。
背景技術：
門禁控制系統已在全球范圍廣泛應用，產品應用類型從接觸式發展到非接觸式，從ID卡、IC卡發展到生物特征識別，從單一門禁功能 發展到門禁和考勤雙重功能。目前市場上大量銷售的具有生物特征識 別、門禁考勤雙重功能的設備，主要是指紋識別門禁考勤機產品，但 由于指紋存在先天的脫皮、干濕手指、拒登率高、指紋印膜等缺陷， 以及直接接觸帶來的衛生隱患和不方便性，使得人臉識別門禁考勤機 的出現成為必然的發展趨勢。人臉識別作為當前生物特征識別領域的一大熱點，與指紋識別相 比，有直觀性、方便性、非接觸性、友好性、用戶接受度高等顯著優 點。但是，人臉識別算法的運算量遠遠大于指紋識別算法，因此，一 般局限于PC平臺的聯機式應用，例如授權公告號CN 1110767C的"面像識別門禁和考勤系統"。另外，研究表明同一個人在不同光線下的特征差異，甚至大于在同一光線下不同人之間的特征差異，因此，基 于可見光圖像的人臉識別技術，對環境光線的影響有著難以克服的缺 陷，當識別時的環境光線與注冊時的不同，識別性能會有較大下降， 無法滿足實際產品應用的要求。正是基于這個原因，目前人臉識別門 禁考勤，局限于先輸入工號或者刷卡，再進行l: l人臉識別比對，使 其生物特征識別產品本身的方便性大打折扣。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是，脫離PC機平臺，在嵌入式平臺上實現實時的人臉識別，并保證人臉識別性能的穩定性，實現l: N 比對。本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案是， 一種嵌入式人臉門禁考勤機包含同步動態存儲器SDRAM、閃存FLASH、液晶顯示屏、 按鍵、電源、時鐘芯片和蜂鳴器，采用嵌入式數字信號處理器DSP為 主處理器，還包含捕獲人臉圖像的CMOS紅外攝像模組、作為恒定光 源的紅外發光二極管組、韋根接口和USB接口；在CMOS紅外攝像模 組的鏡頭前安裝有紅外窄帶濾光片。DSP處理器通過視頻口 VP和通 信口 I2C與CMOS紅外攝像模組連接，通過外部總線分別連接液晶顯 示屏、同步動態存儲器SDRAM、閃存FLASH和USB接口芯片，通過10 口分別連接紅外發光二極管組、按鍵和蜂鳴器，通過10 口模擬門禁 標準韋根信號，通過串口連接時鐘芯片。本實用新型的有益效果是，在嵌入式DSP平臺上，采用CMOS紅外攝像模組、紅外發光二極管組，徹底消除傳統人臉識別中可見光 線的影響，實現l: N比對，保證人臉識別性能的穩定性和可靠性。 本實用新型成本、體積、功耗和系統穩定性大大高于基于PC平臺的 人臉門禁考勤機，與目前指紋識別門禁考勤機相比較，直觀性、非接 觸性、系統安全性和穩健性大大提升。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型迸一步說明。 圖l是本實用新型的硬件結構框圖。圖2是本實用新型的紅外窄帶濾光片的光譜透過率曲線。 圖3是本實用新型的紅外窄帶濾光片和攝像模組鏡頭的裝配示意圖。圖4是本實用新型的菜單功能模塊圖。 圖5是本實用新型進行人臉識別的流程框圖。 圖6是本實用新型接入門禁系統的系統框圖。 附圖標記說明-1- 圖像傳感器芯片；2- 普通鏡頭組；3- 紅外窄帶濾光片。
具體實施方式
圖1為本實用新型的硬件結構框圖。本實用新型以數字信號處理器DSP為主處理器，通過外部總線連接同步動態存儲器SDRAM、閃存 FLASH、液晶顯示屏、USB接口芯片，并通過IO 口連接紅外發光二級 管組、按鍵和蜂鳴器，通過10 口模擬門禁標準韋根信號的Data0、 Datal，通過串口連接帶有后備電池的時鐘芯片，為系統提供實時時 鐘。本實施例以TMS320DM642為主處理器，最高處理能力可達 4800MIPS (百萬條指令/秒)，其視頻口 VP可以直接連接CMOS紅外攝 像模組，進行黑白灰度的人臉圖像捕獲。FLASH用于存儲程序和固定數據，SDRAM用于運行程序，并存儲臨時數據，液晶顯示屏顯示菜單、圖像和操作信息。在本實施例中采 用分辨率為240X320、 2.4英寸的液晶顯示屏。紅外發光二極管組提供固定光源，用紅外發光二極管組作為固定 光源，徹底解決光線問題，保證人臉登記、人臉識別時的光照一致性， 而且不受可見光線的任何影響，即使在黑夜均可正常穩定地工作。本 實施例采用48個中心波長為850nm的紅外發光二極管。USB接口芯片實現USB主機功能，可以外接普通U盤，通過磁盤 文件的導入導出，實現用戶數據和考勤記錄的交換。本實施例采用 CH375作為USB主機接口芯片。本實施例采用常規門禁接口中十9V + 12V直流電源作為外加電 源輸入，經電源電路為系統提供各種電源。通過10 口模擬產生標準 的韋根信號，作為門禁控制輸出。圖2為本實用新型專用的紅外窄帶濾光片的光譜透過率曲線。可 見光的波長范圍大約是400-700nm，而700-1200nm大約是近紅外光(near infrared)區域，我們既要屏蔽太陽光中的可見光，又要屏 蔽太陽光中的紅外光,僅僅通過紅外發光二極管組所發出的近紅外光 線，因此，該透過率曲線為一個窄帶曲線。本實施例的窄帶曲線的中 心波長為850nm，與紅外發光二極管的中心波長對應，帶寬為15nm， 可見光的抑制深度達到10E-6，紅外部分的抑制深度達到10E-3。經 測試，完全滿足在室內應用的需求。如果在室外太陽光直射下應用， 還需要進一步加大抑制深度達到10E-9，但這樣中心波長通過率也會 大大降低，需要加大紅外發光二極管組的功率，但原理是一樣的。圖3是本實用新型的紅外窄帶濾光片和攝像模組鏡頭的裝配示 意圖。紅外攝像模組的工作原理和普通攝像模組基本相同，都是利用 光線照在物體上反射經過鏡片到圖像傳感器芯片上成像，區別在于， 普通攝像模組是阻隔紅外線，允許可見光線通過，而紅外攝像模組是 阻擋可見光線，允許紅外線通過。本實用新型所述的紅外攝像模組包 含普通鏡頭組2和圖像傳感器芯片1,普通鏡頭組前面裝配有一個紅 外窄帶濾光片3。采用紅外攝像模組使得人臉攝像不依賴于可見光， 解決了傳統人臉識別中的光線影響問題。本實施例采用30萬像素的 CMOS紅外攝像模組。圖4為本實用新型的菜單功能模塊圖。通過管理員密碼驗證后， 管理員可以進行登記用戶、修改用戶、刪除用戶、系統設置、清空記 錄和U盤通信。其中，系統設置包括時間設置、日期設置和門控設置， U盤通信包括導入用戶、導出用戶、導出記錄。本實施例中一個用戶 取10個人臉模板數據，滿足多姿態的需求，相比指紋門禁，非接觸的、自動的人臉識別速度大大提高，達到8幀/秒，可以有效解決上 下班高峰時間的排隊現象。圖5為本實用新型進行人臉識別的流程框圖。人臉識別是本實用 新型最主要的工作狀態，首先通過CMOS紅外攝像模組，在固定紅外 光源下，捕獲圖像，進行人臉檢測；如果通過人臉檢測，接著進行人 眼定位，并以人的眼睛為基準，截取人臉圖像，進行歸一化處理，提 取特征，用這個特征和存儲的用戶模板進行比對，如果得到的最高相 似度超過門限，則通過，輸出相應用戶的韋根信號，通過門禁控制器 實現開門，并存儲考勤記錄。如果不能通過，則重新開始進行人臉識 別。圖6為本實用新型接入門禁系統的系統框圖。本實用新型完全支 持和兼容目前市場上銷售的門禁控制器。本裝置從門禁控制器取得電 源工作，并通過韋根信號連接門禁控制器，識別成功，則門禁控制器 控制電插鎖或者電磁鎖，實現開門。大門內的開門按鈕連接門禁控制 器，實現在門內外出的開門。通過普通U盤導入導出文件，在PC機 上的人臉考勤管理軟件和門禁管理軟件實現增強管理功能。本實用新型采用紅外窄帶濾光片、紅外發光二極管組，徹底解決 了長期困擾人臉識別的可見光影響問題，紅外人臉識別的高穩定可靠 性，實現了 1: N比對。在此基礎上，在DSP嵌入式平臺實現了實時 的人臉識別，大大降低了成本，提升了系統穩定性。本實用新型具有 獨特的方便性、非接觸性和穩定性，可以廣泛應用到門禁考勤領域和 安防領域。
權利要求1.一種嵌入式人臉識別門禁考勤機，包含同步動態存儲器SDRAM、閃存FLASH、液晶顯示屏、按鍵、電源、時鐘芯片和蜂鳴器，其特征在于，采用嵌入式數字信號處理器DSP為主處理器，還包含捕獲人臉圖像的CMOS紅外攝像模組、作為恒定光源的紅外發光二極管組、韋根接口和USB接口；CMOS紅外攝像模組的鏡頭前安裝有紅外窄帶濾光片。
2. 根據權利要求1所述的嵌入式人臉識別門禁考勤機，其特征在于， DSP處理器通過視頻口 VP和通信口 I2C與CMOS紅外攝像模組連 接，通過外部總線分別連接液晶顯示屏、同步動態存儲器SDRAM、 閃存FLASH和USB接口芯片，通過10 口分別連接紅外發光二極管 組、按鍵和蜂鳴器，通過IO 口模擬門禁標準韋根信號，通過串口 連接時鐘芯片。
專利摘要嵌入式人臉識別門禁考勤機屬于生物特征識別領域。本實用新型的技術方案是，門禁考勤機采用嵌入式數字信號處理器DSP為主處理器，還包含捕獲人臉圖像的CMOS紅外攝像模組、作為恒定光源的紅外發光二極管組、韋根接口和USB接口，在CMOS紅外攝像模組的鏡頭前安裝有紅外窄帶濾光片。紅外窄帶濾光片的帶寬只允許紅外發光二極管組所發出的近紅外光線通過，而屏蔽掉太陽光中的可見光及其它紅外光。DSP處理器通過IO口模擬產生標準的門禁韋根信號，作為門禁標準輸出控制。本實用新型采用紅外窄帶濾光片、紅外發光二極管組，徹底解決了長期困擾人臉識別的可見光影響問題，具有獨特的方便性、非接觸性和穩定性，可以廣泛應用到門禁考勤領域。
文檔編號G07C1/00GK201084200SQ20072017369
公開日2008年7月9日 申請日期2007年10月19日 優先權日2007年10月19日
發明者劉迎建, 踐 石 申請人:漢王科技股份有限公司