本發(fā)明基于人臉識別的智能核驗通行控制系統(tǒng)，具體為一種基于人臉識別的智能核驗通行控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在當今社會，隨著人們對安全和便捷性要求的不斷提高，通行控制技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的通行控制方式，如使用門禁卡、密碼等，存在諸多弊端。

2、門禁卡容易丟失、被盜用，一旦丟失，可能會給持卡人帶來不便，同時也存在安全隱患，未授權(quán)人員撿到門禁卡后可能會輕易進入限制區(qū)域。密碼方式則需要用戶記憶復(fù)雜的密碼，對于一些用戶來說可能存在記憶困難的問題，而且密碼可能會被他人窺視或破解，導(dǎo)致安全風(fēng)險增加。

3、近年來，雖然生物識別技術(shù)逐漸興起并應(yīng)用于通行控制領(lǐng)域，但部分技術(shù)仍存在一定的局限性。例如，指紋識別受手指表面狀況影響較大，如手指受傷、出汗、污漬等都可能導(dǎo)致識別失??；虹膜識別雖然準確性較高，但設(shè)備成本昂貴，使用和維護的要求也相對較高，難以廣泛普及。

4、基于人臉識別的通行控制技術(shù)在一定程度上解決了部分問題，但現(xiàn)有的基于人臉識別的智能核驗通行控制系統(tǒng)及方法仍存在不足。部分系統(tǒng)的人臉識別準確率在復(fù)雜環(huán)境下，如光照變化大、人員姿態(tài)多樣等情況下明顯下降，導(dǎo)致核驗失敗或誤判的情況時有發(fā)生。而且，大多數(shù)系統(tǒng)缺乏靈活的權(quán)限管理功能，無法根據(jù)實時的業(yè)務(wù)需求和環(huán)境變化動態(tài)調(diào)整人員的通行權(quán)限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于人臉識別的智能核驗通行控制系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于人臉識別的智能核驗通行控制系統(tǒng)，包括：

3、人臉采集模塊：設(shè)置于通行區(qū)域入口，用于實時采集待通行人員的面部圖像信息，該模塊具備高分辨率攝像頭及圖像預(yù)處理單元，能夠在不同光照條件下快速、清晰地采集人臉圖像，并對采集到的圖像進行降噪、增強等預(yù)處理操作；

4、身份信息數(shù)據(jù)庫：存儲有授權(quán)通行人員的人臉特征數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的身份標識、權(quán)限信息等，其中人臉特征數(shù)據(jù)通過對高質(zhì)量人臉圖像進行特征提取算法生成，且數(shù)據(jù)庫具備數(shù)據(jù)加密和備份功能，以確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性；

5、人臉識別與核驗單元：將人臉采集模塊采集并預(yù)處理后的面部圖像信息進行特征提取，得到待通行人員的人臉特征向量，然后將該特征向量與身份信息數(shù)據(jù)庫中的人臉特征數(shù)據(jù)進行比對匹配，計算相似度得分，并根據(jù)預(yù)設(shè)的相似度閾值判斷是否為授權(quán)通行人員；

6、權(quán)限判斷模塊：在人臉識別與核驗單元確認待通行人員為授權(quán)人員后，根據(jù)身份信息數(shù)據(jù)庫中存儲的該人員的權(quán)限信息，判斷其是否具有當前通行區(qū)域的通行權(quán)限；

7、通行控制模塊：根據(jù)人臉識別與核驗單元以及權(quán)限判斷模塊的判斷結(jié)果，對通行通道進行控制。若待通行人員為授權(quán)且具有相應(yīng)權(quán)限，則發(fā)送開啟通行通道的指令，控制閘機等通行設(shè)備開啟；若不滿足條件，則發(fā)送關(guān)閉通行通道的指令，同時觸發(fā)報警裝置，如聲光報警器，以提示異常情況；

8、通信模塊：用于實現(xiàn)系統(tǒng)各模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸以及與外部管理系統(tǒng)的通信連接，采用高速、穩(wěn)定的有線或無線通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的實時、準確傳輸；

9、中央控制單元：作為整個系統(tǒng)的核心，協(xié)調(diào)和管理各個模塊的工作，接收來自人臉采集模塊、人臉識別與核驗單元、權(quán)限判斷模塊等的信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和算法，向通行控制模塊、通信模塊等發(fā)送控制指令，實現(xiàn)對整個智能核驗通行控制過程的統(tǒng)一調(diào)度和管理。

10、進一步的，所述人臉采集模塊進一步包括環(huán)境光檢測子模塊，該子模塊用于實時監(jiān)測采集現(xiàn)場的環(huán)境光照強度；當檢測到環(huán)境光過強或過弱時，自動調(diào)整攝像頭的曝光參數(shù)、增益參數(shù)，以保證采集到的人臉圖像具有合適的亮度和對比度；同時，該模塊還具備紅外補光功能，在夜間或低光照環(huán)境下，自動開啟紅外補光燈，確保采集到清晰的人臉圖像，且紅外補光的強度可根據(jù)環(huán)境光檢測子模塊的檢測結(jié)果進行智能調(diào)節(jié)，有效提高了不同環(huán)境條件下人臉圖像采集的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

11、進一步的，所述身份信息數(shù)據(jù)庫采用分布式存儲架構(gòu)；通過將數(shù)據(jù)分散存儲在多個存儲節(jié)點上，提高了數(shù)據(jù)庫的存儲容量和數(shù)據(jù)處理能力；并且，采用分布式哈希表技術(shù)來管理數(shù)據(jù)的存儲和檢索，能夠快速定位和獲取所需的人臉特征數(shù)據(jù)及相關(guān)身份信息；同時，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和可靠性，系統(tǒng)采用分布式一致性協(xié)議，paxos算法或raft算法，確保在多個存儲節(jié)點之間數(shù)據(jù)的同步和更新；此外，該數(shù)據(jù)庫還具備數(shù)據(jù)定期清理和優(yōu)化功能，可自動刪除過期或無效的身份信息，提高數(shù)據(jù)庫的運行效率。

12、進一步的，所述人臉識別與核驗單元采用深度學(xué)習(xí)算法進行人臉特征提取和比對；具體采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過大量的標注人臉圖像數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，使模型能夠自動學(xué)習(xí)到人臉的關(guān)鍵特征；在特征提取過程中，cnn模型通過多層卷積層、池化層和全連接層的組合，對輸入的人臉圖像進行逐步抽象和特征提取，得到具有高辨識度的人臉特征向量；在比對過程中，采用余弦相似度算法或歐氏距離算法計算待通行人員的人臉特征向量與數(shù)據(jù)庫中存儲的人臉特征向量之間的相似度，并且通過不斷優(yōu)化模型參數(shù)和調(diào)整相似度閾值，提高人臉識別的準確率和可靠性。

13、進一步的，所述權(quán)限判斷模塊具備動態(tài)權(quán)限管理功能；除了根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)限信息進行判斷外，還能根據(jù)實時的業(yè)務(wù)規(guī)則和環(huán)境因素動態(tài)調(diào)整人員的通行權(quán)限；在特殊活動期間或緊急情況下，系統(tǒng)管理員可以通過外部管理系統(tǒng)臨時授予或限制某些人員的通行權(quán)限；同時，權(quán)限判斷模塊還能結(jié)合人員的歷史通行記錄和行為數(shù)據(jù)進行分析，對權(quán)限進行智能調(diào)整；如果某人員頻繁在非工作時間試圖進入特定區(qū)域，系統(tǒng)可自動降低其在該區(qū)域的通行權(quán)限，提高系統(tǒng)的安全性和管理靈活性。

14、進一步的，所述通行控制模塊具備多種通行控制方式；除了常見的閘機控制外，還支持遠程控制和移動設(shè)備授權(quán)控制；當系統(tǒng)與外部管理系統(tǒng)集成時，管理員可以通過遠程管理平臺對通行通道進行實時控制，遠程開啟或關(guān)閉閘機；同時，授權(quán)人員可以通過移動設(shè)備生成臨時通行二維碼或使用藍牙技術(shù)與通行控制設(shè)備進行通信，實現(xiàn)無接觸式通行；此外，通行控制模塊還具備防尾隨功能，通過在通行通道內(nèi)設(shè)置多個傳感器，實時監(jiān)測人員的通行狀態(tài)，當檢測到有人員尾隨通過時，立即關(guān)閉閘機并觸發(fā)報警，有效防止非法人員跟隨進入。

15、進一步的，所述通信模塊采用了多種通信協(xié)議相結(jié)合的方式；在系統(tǒng)內(nèi)部，采用高速、可靠的局域網(wǎng)通信協(xié)議，以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)快速傳輸和交互；在與外部管理系統(tǒng)通信時，支持多種廣域網(wǎng)通信協(xié)議，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用需求；同時，為了保證數(shù)據(jù)的安全性和保密性，通信模塊采用了加密傳輸技術(shù)，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改；此外，通信模塊還具備網(wǎng)絡(luò)故障檢測和自動恢復(fù)功能，當檢測到網(wǎng)絡(luò)連接中斷時，能夠自動嘗試重新連接，確保系統(tǒng)的通信穩(wěn)定性。

16、進一步的，所述中央控制單元具備智能決策和優(yōu)化功能；它不僅能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和算法對系統(tǒng)各模塊進行協(xié)調(diào)和管理，還能通過對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的實時分析，進行智能決策和優(yōu)化；通過分析不同時間段的通行流量數(shù)據(jù)，預(yù)測高峰時段和低谷時段，自動調(diào)整人臉采集模塊的采集頻率和人臉識別與核驗單元的處理速度，以提高系統(tǒng)的整體運行效率；同時，中央控制單元還能根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和性能指標，對系統(tǒng)參數(shù)進行自動優(yōu)化，如調(diào)整人臉識別的相似度閾值、權(quán)限判斷的規(guī)則，使系統(tǒng)始終保持在最佳運行狀態(tài)。

17、一種基于人臉識別的智能核驗通行控制方法，包括以下步驟：

18、人臉圖像采集步驟：通過人臉采集模塊在通行區(qū)域入口實時采集待通行人員的面部圖像信息，并對采集到的圖像進行降噪、增強等預(yù)處理操作，以提高圖像質(zhì)量；

19、特征提取與比對步驟：將預(yù)處理后的面部圖像信息輸入人臉識別與核驗單元，通過特征提取算法提取待通行人員的人臉特征向量，然后將該特征向量與身份信息數(shù)據(jù)庫中的人臉特征數(shù)據(jù)進行比對匹配，計算相似度得分；

20、身份核驗步驟：人臉識別與核驗單元根據(jù)預(yù)設(shè)的相似度閾值判斷待通行人員是否為授權(quán)通行人員。若相似度得分大于或等于該閾值，則判定為授權(quán)人員；否則，判定為未授權(quán)人員，并觸發(fā)報警裝置提示異常；

21、權(quán)限判斷步驟：在確認待通行人員為授權(quán)人員后，權(quán)限判斷模塊根據(jù)身份信息數(shù)據(jù)庫中存儲的該人員的權(quán)限信息，判斷其是否具有當前通行區(qū)域的通行權(quán)限；

22、通行控制步驟：通行控制模塊根據(jù)身份核驗步驟和權(quán)限判斷步驟的結(jié)果對通行通道進行控制。若待通行人員為授權(quán)且具有相應(yīng)權(quán)限，則發(fā)送開啟通行通道的指令，控制閘機等通行設(shè)備開啟，允許人員通行；若不滿足條件，則發(fā)送關(guān)閉通行通道的指令，并保持報警裝置處于觸發(fā)狀態(tài)，提示通行受阻；

23、數(shù)據(jù)通信與記錄步驟：通信模塊實現(xiàn)系統(tǒng)各模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸以及與外部管理系統(tǒng)的通信連接，同時中央控制單元對整個核驗通行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行記錄，包括人員身份信息、通行時間、核驗結(jié)果等，以便后續(xù)查詢和統(tǒng)計分析。

24、進一步的，在所述人臉圖像采集步驟中，還包括對采集到的人臉圖像進行姿態(tài)校正和表情歸一化處理；利用基于深度學(xué)習(xí)的姿態(tài)估計算法，檢測人臉的姿態(tài)信息，如頭部的旋轉(zhuǎn)角度、俯仰角度，并通過圖像變換技術(shù)對人臉圖像進行姿態(tài)校正，使其呈現(xiàn)正臉姿態(tài)；同時，采用表情歸一化算法，對不同表情的人臉圖像進行處理，將其轉(zhuǎn)換為標準表情，以減少表情變化對人臉識別的影響；通過這些預(yù)處理操作，進一步提高了人臉特征提取的準確性和穩(wěn)定性，從而提升了整個智能核驗通行控制方法的識別準確率。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、本發(fā)明的系統(tǒng)和方法采用先進的深度學(xué)習(xí)算法進行人臉特征提取和比對，通過大量的標注人臉圖像數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠自動學(xué)習(xí)到人臉的關(guān)鍵特征。同時，在人臉采集模塊中，不僅具備高分辨率攝像頭及圖像預(yù)處理單元，還包含環(huán)境光檢測子模塊和紅外補光功能，能在不同光照條件下采集到高質(zhì)量的人臉圖像，并對其進行姿態(tài)校正和表情歸一化處理，大大提高了人臉識別的準確率，有效減少了誤判和核驗失敗的情況。

27、權(quán)限判斷模塊具備動態(tài)權(quán)限管理功能，不僅能根據(jù)預(yù)設(shè)的權(quán)限信息進行判斷，還能結(jié)合實時的業(yè)務(wù)規(guī)則、環(huán)境因素以及人員的歷史通行記錄和行為數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整人員的通行權(quán)限。這一功能提高了系統(tǒng)的安全性和管理靈活性，能更好地滿足不同場景下的通行控制需求。

28、系統(tǒng)采用分布式存儲架構(gòu)存儲身份信息數(shù)據(jù)庫，提高了存儲容量和數(shù)據(jù)處理能力，并通過分布式一致性協(xié)議保證數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。同時，通信模塊采用多種通信協(xié)議相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊之間以及與外部管理系統(tǒng)之間的高速、穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，并且具備網(wǎng)絡(luò)故障檢測和自動恢復(fù)功能。中央控制單元具備智能決策和優(yōu)化功能，能夠根據(jù)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)自動調(diào)整各模塊的工作參數(shù)，提高了系統(tǒng)整體的運行效率和穩(wěn)定性。

29、通行控制模塊具備多種通行控制方式，除了傳統(tǒng)的閘機控制外，還支持遠程控制和移動設(shè)備授權(quán)控制，并且具備防尾隨功能。這不僅為用戶提供了更加便捷的通行體驗，還進一步增強了系統(tǒng)的安全性。