專利名稱：一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于智能視頻監控領域的識別技術，具體涉及一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊。
背景技術：
視頻監控無論在金融、公安等傳統安防需求較為旺盛的行業，還是在交通、電力、 園區(如奧運會，世博會園區等)以及醫院等對于監控需求快速增長的新興行業中都得到了迅速的發展。伴隨著視頻監控的迅速發展，對系統的智能性要求也在逐步提高。人臉識別技術是近年來生物特征識別領域的一個熱門研究方向，因為人臉具有不可復制、采集方便、不需要被拍者的配合、事后的查詢能力強等眾多優點。1965年Chan和 Bledsoe最早提出了自動人臉識別(Automatic Face Recognition, AFR)的概念，隨后陸續產生了多種自動人臉識別商業系統。美國國防部進一步組織了針對人臉識別商業系統的 if IlJ-Face Recognition Vendor Test (FRVT)。在 FRVT2002 中，Cognitec, Identix 禾口 Eyematic三家公司處于領先地位，其中，Cognitec公司的!^ceVACS-SDK系統采用多階高斯導數濾波特征對人臉進行判別匹配；Identix公司的!^aceIt系統利用LFA方法完成人臉識別；Eyematic公司的PersonSpotter系統則是基于Gabor特征開發的。在國內，中國科學院自動化研究所研發了兩套基于近紅外(Near Infrared, NIR)人臉圖像的人臉識別系統， 分別用于辦公室出入管理與考勤，以及生物護照系統。上海交通大學也開發了基于可見光的人臉識別門禁和考勤系統。上述自動人臉識別系統均是基于PC平臺的應用，其缺點在于，該類人臉識別系統應用的場合受到一定的限制。目前，許多行業(金融、公安、交通等)對視頻監控的需求越來越旺盛，對系統的智能性和攜帶性要求也在逐步提高。技術日益成熟的嵌入式平臺具有體積小、便于攜帶、功耗低和發熱少等特點，在很多領域得到了廣泛的應用。因此，在嵌入式平臺上開發AFR系統會有更廣闊的應用前景。現有技術的嵌入式自動人臉識別系統大多基于近紅外圖像，需要專用的紅外攝像頭以及主動紅外補光，影響了自動人臉識別系統的普適性。
實用新型內容本實用新型說明了一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，基于可見光進行人臉識別，適用多種信號傳輸，降低成本，節約時間。為實現上述目的，本實用新型提供一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，其特點是，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字信號處理器，以及與該數字信號處理器電路連接的存儲器。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接口和數字信號接口。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距離傳輸接口。系統啟動，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，系統模塊建立人臉模板、儲存人臉先驗知識，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采集的圖像進行人臉檢測，嵌入式處理器模塊儲存檢測到的人臉圖像信息，并對該人臉圖像信息進行特征點定位和標準化，最后嵌入式處理器模塊對該人臉圖像信息進行比對識別；若該檢測的人臉圖像信息與事先儲存的某個人臉模板是同一人臉，則發送報警信號至控制器，若該檢測的人臉圖像信息與事先儲存的某個人臉模板不是同一人臉，完成后繼續進行識別。本實用新型一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊和現有技術相比，其優點在于，本實用新型的嵌入式處理器模塊可處理可見光范圍內的圖像信息，基于可見光圖像進行人臉檢測識別，不需專用攝像頭以及主動紅外補光，能夠利用普通監控攝像頭，更容易被被測個體所接受，并具有比基于近紅外的系統具有更高的隱蔽性，應用場合能因此而大大拓展；本實用新型的攝像頭接口模塊提供模擬和數字兩種攝像頭接口，能夠與視頻監控系統中兩類攝像頭連接，提高了本系統的適用性；本實用新型的主控制器接口模塊包含近距離傳輸接口和遠距離傳輸接口，方便與近距離和遠距離兩類控制器進行通訊，提高本系統的適用性；本實用新型能夠事先錄入可疑人員的人臉圖像，當該可疑人員進入監控攝像頭范圍內時，系統能夠識別出該可疑人員并發出警報，提醒相關安保人員注意；本實用新型能夠自動捕捉下檢測過程中出現的人臉圖像，并進行實時儲存，便于事后對可疑人員進行排查，而無需花費大量人力觀看監控錄像，降低成本，節約時間。
圖1為本實用新型一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊的總體模塊示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，本實用新型公開了一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，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通過電路或網絡連接外接的控制器5。嵌入式處理器模塊1包含數字信號處理器，以及與該數字信號處理器電路連接的存儲器。其采用TI公司的C6000系列DSP處理器配合一塊NOR Flash芯片來實現，數字信號處理器采用C6000系列DSP處理器，存儲器采用NOR Flash芯片。該嵌入式處理器模塊1由高性能的數字信號處理器、Flash存儲器組成，數字信號處理器擁有強大的數據處理能力和高運行速度，能滿足人臉檢測識別的運算要求，Flash存儲器用于存放人臉檢測識別方法所需的大量通過離線訓練得到的先驗知識。本實用新型中，嵌入式處理器模塊1的任務是運行人臉檢測識別方法，需要高速的運算能力以及離線數據的存儲能力，嵌入式處理器模塊1從攝像頭接口模塊2獲得圖像數據，運行人臉檢測識別方法，將檢測識別結果通過主控制器接口模塊3傳輸給視頻監控系統的控制器5。攝像頭接口模塊2由兩個分立的模擬信號接口和數字信號接口組成，提供模擬和數字兩種攝像頭接口。其中，模擬信號接口采用AV端子，同時支持PAL和NTSC制式的信號， 數字信號接口是USB接口。這種結構便于與模擬和數字兩類攝像頭4進行連接。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接口和數字信號接口，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，數字信號接口采用一個USB接口，模擬信號接口采用一塊視頻編碼芯片 (如 TVP5146)。由于本實用新型基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊的識別方法是基于可見光圖像的，該基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊可利用普通監控攝像頭進行圖像探測，不需要專用的紅外攝像頭以及主動紅外補光。所以，本實用新型中攝像頭4采用普通監控攝像頭，其圖像信息的輸出端采用數字或模擬輸出。攝像頭4的模擬輸出與攝像頭接口模塊 2模擬信號接口之間通過AV端子接線建立連接。攝像頭4的數字輸出與攝像頭接口模塊2 數字信號接口之間通過USB接線建立連接。主控制器接口模塊3提供本實用新型基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊與設置在任意距離的控制器5的通訊接口，該通訊接口包含USB接口和以太網接口。本實用新型中控制器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USB接口，遠距離傳輸接口采用一個以太網接口。USB接口是一種廣泛應用于PC 領域的新型接口技術，它支持熱插拔、支持多個不同設備的連接、無需額外供電，已成為個人電腦的標準接口，因此該系統采用USB接口與近距離的PC控制器進行通訊，考慮到遠程網絡視頻監控系統中PC控制器與視頻監控終端距離較遠，USB接口不合適遠距離通信，與近距離的控制器5的連接采用USB接口。而以太網作為一種快速通信方式，其傳輸距離可長達500m，還具有高度靈活、傳輸可靠和易于實現等特點，因此采用以太網作為與遠距離的控制器5通訊的接口。以下具體說明本實用新型基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊的識別流程。步驟1基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊系統啟動，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，并啟動控制器5和攝像頭4。步驟2基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊建立人臉模板、儲存人臉先驗知識。步驟2. 1確定需要儲存的可疑人員，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對包含可疑人員的人臉圖像進行檢測，并進行特征點定位處理，根據上一步驟中人臉檢測所得的人臉在圖像中位置信息，在人臉區域中進一步定位到眼睛、鼻子、嘴等特征點的位置。獲得標準化的人臉圖像，根據人臉上各個特征點的位置，通過臉部截取、圖像預處理等步驟，最終使得標準化的人臉圖像具有相同的大小， 相同的特征點位置并且經過了相同的圖像預處理。步驟2. 4判斷是否檢測完所有的該可疑人員的人臉圖像，若是，則跳轉到步驟 2. 5，若否，則跳轉到步驟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據。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據進行平均處理，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儲存該可疑人員的人臉模板。步驟3進行人臉識別前，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當有人員進入人臉識別的范圍內，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對采集的圖像進行人臉檢測，判斷圖像中是否有人臉信息，若是，則跳轉到步驟6，若否，則跳轉到步驟4。步驟6嵌入式處理器模塊1儲存檢測到的人臉圖像信息。步驟7嵌入式處理器模塊1對該人臉圖像信息進行特征點定位，根據上一步驟中人臉檢測所得的人臉在圖像中位置信息，在人臉區域中進一步定位到眼睛、鼻子、嘴等特征點的位置。并對人臉圖像標準化，根據人臉上各個特征點的位置，通過臉部截取、圖像預處理等步驟，最終獲得的標準化的人臉圖像具有相同的大小，相同的特征點位置并且經過了相同的圖像預處理。步驟8嵌入式處理器模塊1對該人臉圖像信息進行比對識別。步驟8. 1嵌入式處理器模塊1識別采集的標準化的人臉圖像。步驟8. 2嵌入式處理器模塊1對該人臉圖像信息進行人臉特征提取。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存的人臉模板進行比對，判斷該檢測的人臉圖像信息與事先儲存的某個人臉模板是否為同一人的人臉信息，即檢測的人臉圖像信息與事先儲存的某個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發送報警信號，通過主控制器接口模塊3將信號發送至控制器5，并向控制器5提示該可疑人員的信息，報警信號發送完成后，跳轉到步驟4，繼續進行人臉識別檢測， 若否，則嵌入式處理器模塊1不發送報警信號，說明該人員不是可疑人員，并跳轉到步驟4， 繼續對下一個人臉圖像信息進行識別。上述的閾值為事先設定的判定人臉圖像信息之間是否相似的值，若大于該閾值， 則說明現場檢測的人臉圖像信息與事先存儲的人臉圖像信息相近，可判定現場檢測的人員就是事先在嵌入式處理器模塊1中儲存人臉圖像信息的人員。若小于閾值，則說明現在檢測的人臉圖像信息與事先存儲的人臉圖像信息不相符，判定現場檢測的人員不是事先存儲人臉圖像信息的人員。盡管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1.一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，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.如權利要求1所述的基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，其特征在于，所述的嵌入式處理器模塊(1)包含數字信號處理器，以及與所述的數字信號處理器電路連接的存儲
3.如權利要求1所述的基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，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接口和數字信號接口。
4.如權利要求1所述的基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，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距離傳輸接口。
專利摘要本實用新型說明了一種基于嵌入式平臺的人臉識別智能模塊，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。本實用新型基于可見光圖像進行人臉檢測識別，能夠利用普通監控攝像頭，更容易被被測個體所接受，并具有比基于近紅外的系統具有更高的隱蔽性，應用場合能因此而大大拓展；攝像頭接口模塊包含模擬和數字兩種攝像頭接口，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距離傳輸接口，方便與近距離和遠距離兩類控制器進行通訊，提高本系統的適用性。
文檔編號H04N7/18GK201974817SQ20112002504
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者劉昆, 劉立, 唐堅, 彭文東, 朱學曦, 王劍邦, 蘇劍波 申請人:上海洪劍智能科技有限公司