基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全防范系統(tǒng)是指采用人防、物防、技防等技術(shù)手段，具有探測(cè)、延遲、反應(yīng)等基本功能，用于預(yù)防、制止違法犯罪行為和重大治安事件，維護(hù)社會(huì)治安穩(wěn)定具有著重大的作用。
[0003]現(xiàn)有的安防系統(tǒng)大多都設(shè)置有門禁設(shè)備，而門禁設(shè)備大多是基于指紋檢測(cè)的，在生活社區(qū)中，除了門禁檢測(cè)之外并沒有對(duì)小區(qū)內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)控和安防的手段，很可能有外來人員跟著小區(qū)內(nèi)部住戶，在開門時(shí)間內(nèi)隨著住戶進(jìn)入小區(qū)，存在著一定的安全隱患。
[0004]在生活社區(qū)中有著一些非常重要的設(shè)施，比如供電設(shè)備，供網(wǎng)設(shè)備等，如果被認(rèn)為破壞，將會(huì)嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，一般情況下，外部人員很難進(jìn)入社區(qū)，社區(qū)內(nèi)部的住戶也不可能會(huì)去破壞這些設(shè)施，但是卻不排除發(fā)生一些特殊情況，比如社區(qū)內(nèi)部成員酗酒后，就有可能在無意識(shí)中破壞這些設(shè)備了。
[0005]在生活中，表情往往能夠反應(yīng)心情狀況和生理狀況；而人在不同表情時(shí)，面部各個(gè)部分的輪廓和形狀也是不同的，比如在高興時(shí)，眉毛和嘴角都會(huì)有相應(yīng)的變化，在酗酒后，從眼部表情也能看出相應(yīng)變化。
[0006]然而，單獨(dú)對(duì)表情分析也會(huì)存在一定誤差，考慮到這種誤差，在圖像、表情的基礎(chǔ)上結(jié)合人體動(dòng)作來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而進(jìn)行安防系統(tǒng)部署，實(shí)施安防監(jiān)測(cè)，對(duì)維護(hù)治安穩(wěn)定有著巨大的好處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)與方法，能夠通過人臉圖像對(duì)安防區(qū)域內(nèi)的人員是否為非法進(jìn)入進(jìn)行判定，并由采取安防調(diào)度措施；能夠?qū)戏ㄟM(jìn)入的人員進(jìn)行表情分析；在分析得到表情不正常時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行人體動(dòng)作分析，能夠?yàn)榘踩[患的判定提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)，包括順次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析中心和安防調(diào)度中心；
所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于對(duì)安防區(qū)域內(nèi)的人臉圖像和人體動(dòng)作進(jìn)行采集；
所述的數(shù)據(jù)分析中心包括圖像分析模塊、表情分析模塊、動(dòng)作分析模塊和存儲(chǔ)模塊；圖像分析模塊、表情分析模塊和動(dòng)作分析模塊分別與存儲(chǔ)模塊連接；
所述的圖像分析模塊用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析，判斷圖像對(duì)應(yīng)的人員身份是否具有進(jìn)入安防區(qū)域的權(quán)限；
所述的動(dòng)作分析模塊用于對(duì)異常動(dòng)作進(jìn)行分析，判斷對(duì)應(yīng)人員在安防區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作是否異常；
所述的表情分析模塊用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行人臉表情分析，得到對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)參數(shù)； 所述的存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)異常動(dòng)作和具有安防區(qū)域進(jìn)入權(quán)限的人員的人臉圖像，該圖像在對(duì)應(yīng)人員表情正常時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一拍攝；
所述的安防調(diào)度中心用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心分析得到的結(jié)果進(jìn)行安防調(diào)度，確保安防區(qū)域內(nèi)的安全。
[0009]所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)分布式的前端采集裝置以及與前端采集裝置連接的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；每個(gè)前端采集裝置包括攝像頭和體感傳感器；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對(duì)攝像頭采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到與存儲(chǔ)器中圖像大小一致的人臉圖像，同時(shí)將體感傳感器采集到的動(dòng)作數(shù)據(jù)和預(yù)處理得到的人臉圖像進(jìn)行打包。
[0010]所述的基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)的認(rèn)證方法，包括以下步驟:
51.利用數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)安防系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)人員進(jìn)行人臉圖像和對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作采集，并將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)分析中心；
52.數(shù)據(jù)分析中心對(duì)當(dāng)前采集到的圖像進(jìn)行圖像分析，判斷是否能夠在存儲(chǔ)模塊中找到與當(dāng)前采集到的圖像對(duì)應(yīng)的人臉圖像:
(1)能夠在存儲(chǔ)模塊中找到與當(dāng)前采集到的圖像對(duì)應(yīng)的人臉圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)人員具有進(jìn)入安防區(qū)域的權(quán)限，為合法進(jìn)入，提取存儲(chǔ)模塊對(duì)應(yīng)的人臉圖像，并跳轉(zhuǎn)至步驟S3 ;
(2)不能夠在存儲(chǔ)模塊中找到與當(dāng)前采集到的圖像對(duì)應(yīng)的人臉圖像時(shí)，對(duì)應(yīng)人員不具有進(jìn)入安防區(qū)域的權(quán)限，為非法進(jìn)入，跳轉(zhuǎn)至步驟S6 ;
53.數(shù)據(jù)分析中心對(duì)當(dāng)前采集到的人臉圖像進(jìn)行表情分析，得出對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)參數(shù)；
54.數(shù)據(jù)分析中心判斷危險(xiǎn)參數(shù)是否小于危險(xiǎn)參數(shù)閾值:
(1)如果危險(xiǎn)參數(shù)小于危險(xiǎn)參數(shù)閾值，表情正常，不存在安全隱患，本次分析結(jié)束，等待數(shù)據(jù)采集模塊采集傳輸下一張人臉圖像及其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作，并對(duì)其進(jìn)行步驟S2~S6的處理；
(2)如果危險(xiǎn)參數(shù)不小于危險(xiǎn)參數(shù)閾值，表情不正常，跳轉(zhuǎn)至步驟S5;
55.數(shù)據(jù)分析中心對(duì)該人臉圖像對(duì)應(yīng)人員的人體動(dòng)作進(jìn)行分析，判斷是否存在存儲(chǔ)模塊中記錄的異常動(dòng)作:
(1)存在異常動(dòng)作，跳轉(zhuǎn)至步驟S6;
(2)不存在異常動(dòng)作，則不存在安全隱患，本次分析結(jié)束，等待數(shù)據(jù)采集模塊采集傳輸下一張人臉圖像及其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作，并對(duì)其進(jìn)行步驟S2~S6的處理；
進(jìn)一步地，存儲(chǔ)模塊中記錄的異常動(dòng)作包括踢東西，突然加速奔跑、走路東歪西倒，東張西望等。
[0011]S6.安防調(diào)度中心采取相應(yīng)的安防調(diào)度措施，確保安防區(qū)域的安全，本次分析結(jié)束，等待數(shù)據(jù)采集模塊采集傳輸下一張人臉圖像及其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作，并對(duì)其進(jìn)行步驟S2-S6的處理。
[0012]所述的步驟SI包括以下子步驟:
511.安防區(qū)域內(nèi)的攝像頭實(shí)時(shí)對(duì)經(jīng)過的人員進(jìn)行圖像采集，與此同時(shí)，體感傳感器對(duì)該人員的人體動(dòng)作進(jìn)行采集；并將采集到的圖像和人體動(dòng)作實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；
512.數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到人臉圖像，并調(diào)整得到的人臉圖像使其與存儲(chǔ)器中圖像大小一致；
513.數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊將體感傳感器采集到的動(dòng)作數(shù)據(jù)和預(yù)處理得到的人臉圖像進(jìn)行打包；
S14.數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊將打包后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析中心。
[0013]所述的步驟S3包括以下子步驟:
531.定義當(dāng)前采集到的人臉圖像為圖像A,以圖像A的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立x-o-y直角坐標(biāo)系；
532.定義將從存儲(chǔ)模塊中提取出的人臉圖像為圖像B，將圖像B與圖像A重疊放置；
533.對(duì)于人臉上的點(diǎn)M(人臉上任意一點(diǎn))，求出其在圖像A中對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)坐標(biāo)Al(xl，yl)，并求出其在圖像B中對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)坐標(biāo)BI (x2，y2);
534.求出x-o-y直角坐標(biāo)系中Al與BI的距離；
535.對(duì)于人臉上每一個(gè)點(diǎn)，重復(fù)S33~S34，求得該點(diǎn)在圖像A和圖像B中對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)距離，直到所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)距離求解完成；
536.將所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)距離進(jìn)行求和，得到危險(xiǎn)參數(shù)。
[0014]進(jìn)一步地，在對(duì)參數(shù)進(jìn)行求個(gè)過程中，可以考慮對(duì)人臉上眉毛、嘴巴和眼睛對(duì)應(yīng)的所有點(diǎn)進(jìn)行特殊處理:在進(jìn)行距離求和過程中，將眉毛、嘴巴和眼睛對(duì)應(yīng)的所有點(diǎn)在兩個(gè)圖像中對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)距離放大10倍(乘以10)，再參與求和得到危險(xiǎn)參數(shù)。
[0015]步驟S6中安防調(diào)度中心采取相應(yīng)的安防調(diào)度措施，確保安防區(qū)域的安全，分為以下兩種情況:
(1)根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心對(duì)圖像的分析，在不具有進(jìn)入安防區(qū)域權(quán)限的人員非法進(jìn)入時(shí)，安全調(diào)度模塊提醒保安找到并請(qǐng)出該非法進(jìn)入的人員；
(2)根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心分析，在表情分析時(shí)，危險(xiǎn)參數(shù)不小于閾值，且人體動(dòng)作分析也存在異常動(dòng)作時(shí)，安防調(diào)度將對(duì)應(yīng)的人臉圖像和人體動(dòng)作數(shù)據(jù)提供給保安，并提醒保安進(jìn)行人工判別和確認(rèn)；保安在對(duì)人臉圖像進(jìn)行人工判定，確認(rèn)對(duì)應(yīng)人員具有安全隱患后，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:(1)能夠通過人臉圖像對(duì)安防區(qū)域內(nèi)的人員是否為非法進(jìn)入進(jìn)行判定，并由采取安防調(diào)度措施，保證了安防區(qū)域的安全穩(wěn)定；
(2)對(duì)合法進(jìn)入人員進(jìn)行表情分析和動(dòng)作分析，對(duì)其是否存在安全隱患進(jìn)行判定，并在存在安全隱患時(shí)采取安防調(diào)度措施，保證安防區(qū)域的安全與穩(wěn)定；
(3)進(jìn)行表情分析時(shí)，在同一個(gè)坐標(biāo)系下，將正常的人臉圖像和當(dāng)前采集到的人臉圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)距離求和得到參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)和閾值相比較的方法，能夠有效篩選出表情不正常的人臉圖像；
(4)對(duì)表情不正常的人臉圖像對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作進(jìn)行分析，判定人體動(dòng)作是否正常，從而篩選出表情不正常、動(dòng)作也不正常的人員；為安全隱患的判定提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)；
(5)在安防調(diào)度系統(tǒng)中進(jìn)一步通過人工分析對(duì)表情不正常、動(dòng)作也不正常人員的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工判別確認(rèn)，由此確定是否存在安全隱患。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0019]如圖1所示，基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)，包括順次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析中心和安防調(diào)度中心；
所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于對(duì)安防區(qū)域內(nèi)的人臉圖像和人體動(dòng)作進(jìn)行采集；
所述的數(shù)據(jù)分析中心包括圖像分析模塊、表情分析模塊、動(dòng)作分析模塊和存儲(chǔ)模塊；圖像分析模塊、表情分析模塊和動(dòng)作分析模塊分別與存儲(chǔ)模塊連接；
所述的圖像分析模塊用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析，判斷圖像對(duì)應(yīng)的人員身份是否具有進(jìn)入安防區(qū)域的權(quán)限；
所述的動(dòng)作分析模塊用于對(duì)異常動(dòng)作進(jìn)行分析，判斷對(duì)應(yīng)人員在安防區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作是否異常；
所述的表情分析模塊用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行人臉表情分析，得到對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)參數(shù)；所述的存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)異常動(dòng)作和具有安防區(qū)域進(jìn)入權(quán)限的人員的人臉圖像，該圖像在對(duì)應(yīng)人員表情正常時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一拍攝；
所述的安防調(diào)度中心用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心分析得到的結(jié)果進(jìn)行安防調(diào)度，確保安防區(qū)域內(nèi)的安全。
[0020]所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)分布式的前端采集裝置以及與前端采集裝置連接的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；每個(gè)前端采集裝置包括攝像頭和體感傳感器；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對(duì)攝像頭采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到與存儲(chǔ)器中圖像大小一致的人臉圖像，同時(shí)將體感傳感器采集到的動(dòng)作數(shù)據(jù)和預(yù)處理得到的人臉圖像進(jìn)行打包。
[0021]如圖2所示，所述的基于圖像和體感分析的身份認(rèn)證系統(tǒng)的認(rèn)證方法，包括以下步驟:
51.利用數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)安防系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)人員進(jìn)行人臉圖像和對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作采集，并將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)分析中心；
52.數(shù)據(jù)分析中心對(duì)當(dāng)前采集到的圖像進(jìn)行圖像分析，判斷是否能夠在存儲(chǔ)模塊中找到與當(dāng)前采集到的圖像對(duì)應(yīng)