本發(fā)明涉及人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)，具體為基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)是一種利用生物識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)公共交通支付的現(xiàn)代化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過安裝在公交車上的攝像頭捕捉乘客的面部圖像，然后通過先進(jìn)的人臉識別算法進(jìn)行分析和比對，以識別和驗(yàn)證乘客的身份，一旦身份得到確認(rèn)，系統(tǒng)將自動(dòng)從乘客的賬戶中扣除相應(yīng)的票價(jià)，從而完成支付過程，這種系統(tǒng)不僅提高了公交支付的便捷性和效率，還減少了對傳統(tǒng)票務(wù)人員的依賴，同時(shí)也為乘客提供了一種無需攜帶現(xiàn)金或卡片的支付方式；

2、同時(shí)，系統(tǒng)還能夠收集和分析乘客流量數(shù)據(jù)，為城市交通管理和規(guī)劃提供支持，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種系統(tǒng)有望在未來的智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用；

3、現(xiàn)有人臉識別系統(tǒng)針對特定場景提出不同的面部識別算法，其中考慮到運(yùn)動(dòng)場景下的圖像模糊問題，面部疲勞狀態(tài)識別系統(tǒng)等，雖然針對特定場景的人臉識別算法相比于普適性算法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的準(zhǔn)確度更高，但是應(yīng)用于老年場景的人臉識別的過程中，由于老年人臉存在皺紋、瞼袋等特征，導(dǎo)致大量算法應(yīng)用基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)中，難以達(dá)到預(yù)期效果，因此，針對上述問題提出基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)及其控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有人臉識別系統(tǒng)針對特定場景提出不同的面部識別算法，其中考慮到運(yùn)動(dòng)場景下的圖像模糊問題，面部疲勞狀態(tài)識別系統(tǒng)等，雖然針對特定場景的人臉識別算法相比于普適性算法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的準(zhǔn)確度更高，但是應(yīng)用于老年場景的人臉識別的過程中，由于老年人臉存在皺紋、瞼袋等特征，導(dǎo)致大量算法應(yīng)用基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)中，難以達(dá)到預(yù)期效果的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于人臉識別的智能公交收費(fèi)系統(tǒng)及其控制方法，包括人臉識別模塊、圖像信息處理模塊、后臺扣款模塊以及支付確認(rèn)模塊，所述人臉識別模塊包括面部圖像采集模塊，所述后臺扣款模塊包括個(gè)人信息管理模塊和費(fèi)用管理模塊；所述人臉識別模塊用于實(shí)現(xiàn)人臉識別，提取人臉數(shù)字化信息，并將其存入數(shù)據(jù)庫；所述面部圖像采集模塊用于當(dāng)乘客接近公交車前門并將頭對準(zhǔn)面部設(shè)備的前部時(shí)，自動(dòng)拍攝面部圖像；所述圖像信息處理模塊用于獲取拍攝的面部圖像并進(jìn)行處理；所述后臺扣款模塊用于接收處理后的面部圖像信息數(shù)據(jù)，并執(zhí)行扣款操作，所述個(gè)人信息管理模塊用于對個(gè)人信息進(jìn)行增、刪、改、查操作，所述費(fèi)用管理模塊用于對用戶余額和用戶費(fèi)用明細(xì)管理；所述支付確認(rèn)模塊用于將扣款結(jié)果傳輸?shù)角岸嗽O(shè)備，并在客戶端顯示支付成功信息。

4、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述面部圖像采集模塊包括至少一個(gè)攝像頭，該攝像頭配置有自動(dòng)對焦和自動(dòng)曝光功能。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述圖像信息處理模塊包括面部檢測、特征提取和相似度比較算法，用于將獲取的面部圖像與數(shù)據(jù)庫中存儲的面部圖像進(jìn)行比對。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述后臺扣款模塊包括賬戶驗(yàn)證、交易處理和安全加密算法，用于確保交易的安全性和準(zhǔn)確性。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述支付確認(rèn)模塊包括實(shí)時(shí)通信協(xié)議和用戶界面，用于將支付結(jié)果實(shí)時(shí)顯示給乘客，并提供支付成功或失敗的提示。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)用戶注冊模塊，用于在首次使用時(shí)采集和注冊乘客的面部圖像和賬戶信息。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述系統(tǒng)還包括一個(gè)異常處理模塊，用于在面部識別失敗或支付異常時(shí)提供備用支付選項(xiàng)或提示。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：包括以下步驟：

11、步驟a：拍攝面部圖像，當(dāng)乘客接近公交車前門并將頭對準(zhǔn)面部設(shè)備的前部時(shí)，攝像頭自動(dòng)拍攝面部圖像，并通過人臉識別模塊進(jìn)行人臉識別，且在進(jìn)行人臉識別的過程中，通過基于年齡的子分類器對特征進(jìn)行分段處理，將老年人按年齡段分類，并對每個(gè)年齡段的人臉特征進(jìn)行專門優(yōu)化；

12、步驟b：獲取圖像信息，乘客確認(rèn)上傳后，系統(tǒng)進(jìn)行處理，并傳輸圖像進(jìn)行相似度的比較，并通過圖像信息處理模塊進(jìn)行處理；

13、步驟c：后臺扣款操作，傳輸人臉信息數(shù)據(jù)到后臺，進(jìn)行扣款操作；

14、步驟d：確認(rèn)付款信息，后臺將相關(guān)結(jié)果傳輸?shù)角岸嗽O(shè)備，前端設(shè)備接收信息并將信息顯示到客戶端，并且提醒支付成功。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述人臉識別模塊識別人臉為老年人時(shí)，s1:通過多尺度信息輸入模塊提取人臉特征，使用不同尺寸的卷積單元，并通過concat融合特征，公式為：

16、

17、式中：f1、f2和f3表示卷積單元輸出的特征圖，h和w分別為特征圖的高、寬，ci為卷積通道數(shù)量，bi、ti和ei為調(diào)節(jié)因子；

18、s2:通過全局自適應(yīng)特征提取模塊使用平均池化和卷積單元提取特征，并通過relu和sigmoid激活函數(shù)進(jìn)行特征平滑；

19、s3:結(jié)合特征增強(qiáng)注意力模塊使用像素注意力機(jī)制和最大池化來增強(qiáng)對老年人特有面部特征的關(guān)注；

20、s4:采用自適應(yīng)損失策略來優(yōu)化識別結(jié)果；

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容，其中：所述自適應(yīng)損失策略采用改進(jìn)的eiou損失函數(shù)，公式為：

22、

23、iou為交并比，用于衡量預(yù)測框和真實(shí)框的重疊程度，d(b,b_true)為預(yù)測框和真實(shí)框之間的距離，c為能夠同時(shí)包含預(yù)測框和真實(shí)框的最小外接框的對角線長度，w和w_n為預(yù)測框和真實(shí)框的寬度，h和h_n為預(yù)測框和真實(shí)框的高度，u和l分別為最小外接框的寬度和高度，a和l為權(quán)重系數(shù)，r1、r2和r3為常量，用于調(diào)節(jié)損失函數(shù)中的各項(xiàng)指標(biāo)。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1、本發(fā)明中，針對老年人臉的獨(dú)有特征，多尺度信息輸入模塊采集老年人臉的特征信息，并設(shè)計(jì)多項(xiàng)式損失調(diào)整策略來調(diào)整權(quán)重，指導(dǎo)其提取或關(guān)注面部關(guān)鍵特征，加入特征增強(qiáng)注意模塊來增強(qiáng)關(guān)鍵特征，自適應(yīng)損失策略等技術(shù)手段，針對性地解決了老年人面部特征復(fù)雜性帶來的挑戰(zhàn)；

26、2、本發(fā)明中，通過使用不同尺寸的卷積單元提取人臉的全局和局部特征，增強(qiáng)了系統(tǒng)對老年人面部特征的識別能力，同時(shí)利用平均池化和卷積單元提取特征，并通過relu和sigmoi?d激活函數(shù)進(jìn)行特征平滑，減少了皺紋等特征的干擾，提高了識別的準(zhǔn)確性，且結(jié)合像素注意力機(jī)制和最大池化，增強(qiáng)了對老年人特有面部特征的關(guān)注，進(jìn)一步提升了識別的精準(zhǔn)度；

27、3、本發(fā)明中，采用改進(jìn)的e?iou損失函數(shù)，優(yōu)化了模型的訓(xùn)練過程，使得系統(tǒng)在識別老年人面部時(shí)更加準(zhǔn)確，且方便新用戶注冊，確保了只有注冊用戶才能使用面部識別支付功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，同時(shí)在面部識別失敗或支付異常時(shí)提供備用支付選項(xiàng)，確保了交易的連續(xù)性，提升了用戶體驗(yàn)，并可以確保支付結(jié)果能夠迅速反饋給乘客，提供了及時(shí)的支付成功或失敗提示。