基于人臉識(shí)別的門禁控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種門禁控制方法，尤其涉及一種基于人臉識(shí)別并實(shí)施門禁控制，提高門禁安全性、易用性，屬于圖像數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自911恐怖襲擊事件以來(lái)，人們開始更加關(guān)注公共安全問(wèn)題。近幾年，美國(guó)各個(gè)城市紛紛增設(shè)了大量的安全監(jiān)控設(shè)備，國(guó)內(nèi)一些大城市也增加了公共安全監(jiān)控方面的投人。例如，《北京市公共安全圖像信息系統(tǒng)管理辦法》規(guī)定，北京市黨政機(jī)關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園等5大類、40多種單位和區(qū)域應(yīng)當(dāng)安裝公共安全圖像信息系統(tǒng)；《廣州市公共安全視頻系統(tǒng)管理規(guī)定》要求廣州市所有公交系統(tǒng)、酒店、辦公樓、住宅區(qū)等十三類場(chǎng)所的出人口和公共活動(dòng)區(qū)域全部安裝公共安全視頻系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，到目前為止，北京和廣州的公共場(chǎng)所安裝的攝像頭約各有20多萬(wàn)個(gè)。另外，隨著國(guó)內(nèi)大型活動(dòng)如2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的日益增多，安防行業(yè)在國(guó)內(nèi)將迎來(lái)更好的發(fā)展時(shí)機(jī)，各種新興的安防技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著圖像采集、處理和存儲(chǔ)設(shè)備價(jià)格逐年的降低，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種傳感器技術(shù)的發(fā)展，各種基于生物特征(包括人臉、虹膜、視網(wǎng)膜、聲音、指紋、掌紋、血管、步態(tài)、DNA等)的身份識(shí)別系統(tǒng)逐漸興起。其中，人臉識(shí)別對(duì)比指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等其它生物特征識(shí)別技術(shù)，其識(shí)別樣本采集的非接觸式方式對(duì)人沒(méi)有侵犯，幾乎不需要配合就能進(jìn)行，更容易被人們接受，在人們不知不覺中就能完成，操作隱蔽性強(qiáng)，而且更符合人類的識(shí)別習(xí)慣，便于事后人工追蹤查證，等等。鑒于這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，人臉識(shí)別被認(rèn)為是一種可廣泛使用的最理想的生物特征識(shí)別技術(shù)。由于人臉識(shí)別系統(tǒng)可直接利用現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件，只需更新軟件系統(tǒng)，就能使原有的普通視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有身份識(shí)別功能，這樣既能保護(hù)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的投資又能方便地實(shí)現(xiàn)向智能監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)。
[0003]目前，在辦公、住宅小區(qū)等場(chǎng)所使用的門禁系統(tǒng)，基本都是卡片式的，卡片中存取了該門的樓宇信息、密碼等內(nèi)容，使用方便可靠。但是，其存在的一個(gè)致命問(wèn)題是卡片可能在無(wú)意中丟失、卡片中的信息可能被破譯，對(duì)安全造成很大的隱患。相比之下，人臉識(shí)別系統(tǒng)具有不可比擬的優(yōu)越性，它可以基于現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)完成身份識(shí)別功能，識(shí)別時(shí)間不超過(guò)1秒鐘，使安全性和可靠性大大提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種基于人臉識(shí)別的門禁控制方法，解決優(yōu)化圖像處理效率，提升人臉識(shí)別速度的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的上述目的，其得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)解決方案為，基于人臉識(shí)別的門禁控制方法，其特征在于包括如下步驟:
S1圖像信息采集:采用場(chǎng)景下布置的視頻攝像頭自動(dòng)捕捉監(jiān)控區(qū)域內(nèi)初步判斷包含人臉的視頻圖像并傳回視頻服務(wù)器； S2數(shù)據(jù)處理:基于回傳的視頻圖像進(jìn)行分析、自動(dòng)捕捉人臉圖像部分，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的照片比對(duì)匹配、識(shí)別人臉，包括子步驟:
S21人臉檢測(cè):基于像素區(qū)分視頻圖像每一幀中的背景區(qū)域和人臉膚色區(qū)域，計(jì)算各像素與人臉膚色的相似度，通過(guò)相似度信息將人臉圖像二值化，并采取像素比較的方法提取人臉的矩形輪廓，去除耳朵，脖子和額頭以外的區(qū)域；
S22圖片預(yù)處理:先對(duì)S21后的圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，濾除模糊的人臉圖像；并對(duì)篩選出的人臉圖像進(jìn)行包括光照歸一化和幾何歸一化的處理，使所有訓(xùn)練圖像樣本和測(cè)試圖像樣本的光度特性和比例吻合；
S23特征提取:對(duì)由S22完成的圖像樣本進(jìn)行處理和分析，將對(duì)分類有意義的低維信息作為該圖像樣本的奇異值特征提取出來(lái)、降低維數(shù)，而后采用主分量分析技術(shù)進(jìn)一步降低特征空間的維數(shù)，再采用多類Fisher線性判別分析獲得最佳分類特征；
S24人臉驗(yàn)證:初始化訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉庫(kù)，將人臉圖像從高位空間映射到低維子空間中，并提取出低維子空間中的一組基作為人臉庫(kù)中的最佳分類特征；采用類內(nèi)平均距離度量的方法驗(yàn)證呼叫者，當(dāng)待識(shí)人臉的最佳分類特征與人臉庫(kù)的最佳分類特征的平均距離小于某設(shè)定的閾值時(shí)，則認(rèn)為該呼叫者為合法用戶，否則為非法用戶；
S3門禁操作:對(duì)經(jīng)S24驗(yàn)證的合法用戶，實(shí)施開門操作；對(duì)經(jīng)S24驗(yàn)證的非法用戶，實(shí)施語(yǔ)音報(bào)警或呼叫室內(nèi)分機(jī)人工識(shí)別。
[0006]進(jìn)一步地，所述視頻攝像頭中臨門的一個(gè)與室內(nèi)分機(jī)關(guān)聯(lián)并對(duì)講可視。
[0007]進(jìn)一步地，步驟S22中，所述光照歸一化是指采用光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化變換和主動(dòng)光源的方法使得所有訓(xùn)練圖像樣本和測(cè)試圖像樣本的光度特性接近。
[0008]更進(jìn)一步地，步驟S22中，所述主動(dòng)光源為近紅外線。
[0009]進(jìn)一步地，步驟S22中，所述幾何歸一化是指對(duì)人臉圖像基于原始人臉圖像中雙眼的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放的幾何變換使得幾何特性接近。
[0010]本發(fā)明基于人臉識(shí)別的門禁控制方法，其較之于現(xiàn)有技術(shù)所具有的突出有益效果為:
該方法克服了傳統(tǒng)人臉監(jiān)控識(shí)別對(duì)光線變化、姿態(tài)角度、時(shí)間跨度穩(wěn)定性較差的缺陷，達(dá)到了 5米范圍內(nèi)大于99%的檢測(cè)率和大于80%的識(shí)別率，除有效實(shí)現(xiàn)對(duì)門禁、考勤的智能控制外，提高了傳統(tǒng)硬件資源的利用率和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的適用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于人臉識(shí)別的門禁系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明人臉識(shí)別的圖像處理原理示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明門禁控制方方法的實(shí)施流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖像采集采用視頻攝像頭，監(jiān)控系統(tǒng)可布置為分布式系統(tǒng)架構(gòu)，這種方式安裝靈活，擴(kuò)容方便，現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)可以通過(guò)有線或無(wú)線方式接入視頻服務(wù)器，運(yùn)行在視頻服務(wù)器上的人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)傳回的圖像進(jìn)行分析，自動(dòng)捕捉監(jiān)控區(qū)域的人臉圖像，并根據(jù)需要與數(shù)據(jù)庫(kù)中的照片比對(duì)匹配，它使每臺(tái)攝像機(jī)成為一個(gè)勤勉的觀測(cè)點(diǎn)，極大地提高了系統(tǒng)的監(jiān)控和檢索的能力。通過(guò)這種方式將人臉識(shí)別技術(shù)融合人臉檢測(cè)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻中的人臉自動(dòng)檢測(cè)并將其截取出來(lái)，作為后續(xù)人臉識(shí)別的原始樣本。
[0015]同時(shí)，圖像采集子系統(tǒng)應(yīng)與室內(nèi)分機(jī)有對(duì)講可視功能，雖然呼叫人并非存在于用戶圖片庫(kù)中，但只要室內(nèi)有人給出開門指令，同樣可以將門打開。
[0016]數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是本門禁系統(tǒng)的核心部分，主要分為以下幾個(gè)部分:人臉檢測(cè)、圖片預(yù)處理、人臉特征提取、人臉驗(yàn)證。如圖2所示。
[0017]人臉檢測(cè):為了提高人臉檢測(cè)的速度，先使用膚色檢測(cè)來(lái)確定人臉?biāo)诖笾聟^(qū)域，快速丟棄大部分的背景區(qū)域，從而縮小算法的搜索范圍。隨后可計(jì)算各像素與人臉膚色的相似度，通過(guò)相似度信息將人臉圖像二值化，采取像素比較的方法提取人臉的矩形輪廓，去除耳朵，脖子和額頭以外的區(qū)域。
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