專利名稱：一種人臉圖像捕捉與存檔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及智能生物體特征圖像識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及人臉圖像捕捉裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城鄉(xiāng)需要各種機(jī)構(gòu)和部門來滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)作，因此，提高各機(jī)構(gòu)和部門的科學(xué)管理和安全運(yùn)行顯得尤為重要?，F(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)大多采用語音、視頻監(jiān)控裝置，通過對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的語音及視頻進(jìn)行采集、硬盤錄 像存儲(chǔ)及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞絹肀４嫣囟〞r(shí)間內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)的視頻和語音以供查詢。然而目前這種語音、視頻監(jiān)控裝置存在諸多問題，表現(xiàn)在對(duì)于一些關(guān)鍵的場(chǎng)所，只保留一天、數(shù)天或I個(gè)月的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)往往不能滿足安全監(jiān)控需求，而且這些場(chǎng)所往往需要較高的視頻的清晰度。不僅如此，這些監(jiān)控裝置需要備份監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，一旦系統(tǒng)不穩(wěn)定或者操作失誤將導(dǎo)致儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)丟失，可以通過提取備份系統(tǒng)才能恢復(fù)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的視頻、語音監(jiān)控裝置需要配有龐大的存儲(chǔ)介質(zhì)來保存監(jiān)控信息，成本高昂。而且，存儲(chǔ)介質(zhì)中保存有大量無用的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，需要查詢之前某段時(shí)間內(nèi)的有用的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)潔高效的監(jiān)控識(shí)別裝置顯得更具意義。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計(jì)一種高效的人臉圖像捕捉和存檔裝置，該裝置能夠采集和捕捉出入監(jiān)控點(diǎn)的人員的臉部圖像，并將人臉圖像數(shù)據(jù)和采集時(shí)間存儲(chǔ)及備份于FLASH存儲(chǔ)介質(zhì)中，當(dāng)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定時(shí)限或容量時(shí)，將數(shù)據(jù)上傳至中央處理中心，由于該裝置僅保存人臉信息，既解決了海量存儲(chǔ)和無用信息拋棄的問題，又可供使用者方便的查詢出入的人員信息。本實(shí)用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下一種人臉圖像捕捉與存檔裝置，該裝置由熱釋電紅外檢測(cè)單元、圖像拍攝單元、嵌入式人臉圖片捕捉單元、存儲(chǔ)介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)傳輸單元組成，其中所述的網(wǎng)絡(luò)傳輸單元為無線或有線網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于，所述的熱釋電紅外檢測(cè)單元為熱釋電紅外傳感器及其放大電路構(gòu)成的檢測(cè)電路，該電路包括依次連接的熱釋電紅外傳感器、退耦電路、同相交流放大電路、反相交流放大電路、門限比較器，門限比較器的輸出端與嵌入式系統(tǒng)處理器的I/O連接；所述的嵌入式人臉圖片捕捉單元為以ARM+DPS主從架構(gòu)的數(shù)字媒體片上系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)處理器，以其作為核心同時(shí)配置外圍電路構(gòu)成的主控制電路，其中數(shù)字媒體片上系統(tǒng)中的ARM單片機(jī)的I/O 口分別連接FLASH存儲(chǔ)器及有線或無線網(wǎng)絡(luò)適配器的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制端；[0012]所述的圖像拍攝單元為一種以CMOS圖像傳感器為核心輔以圖像采集芯片的圖像采集電路，其中圖像采集芯片控制端及數(shù)據(jù)總線與ARM單片機(jī)的I/O連接；當(dāng)熱釋電紅外檢測(cè)單元檢測(cè)到有人出入時(shí)，人臉圖片捕捉單元即開啟圖像拍攝單元采集 實(shí)時(shí)圖片，并根據(jù)算法程序?qū)D像進(jìn)行處理并獲取人臉圖片數(shù)據(jù)，再將所獲得的人臉圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于FLASH存儲(chǔ)器中，若存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)容量達(dá)到設(shè)定存儲(chǔ)上限，則由網(wǎng)絡(luò)傳輸單元將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理中心。正常工作時(shí)，由于人會(huì)輻射出波長(zhǎng)在7 13um之間的紅外線，因此，當(dāng)有人出入監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，熱釋電紅外傳感器可將接收到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率在O. 5Hz 10Hz，峰峰值約為O. 25mV IOmV的交流電信號(hào),該交流電信號(hào)經(jīng)同相放大器和反相放大器2級(jí)放大后,若放大的電信號(hào)超出門限比較器的門限電壓范圍，門限比較器則輸出一個(gè)脈沖至ARM單片機(jī)的I/O 口，此時(shí)ARM單片機(jī)打開圖像拍攝單元，連續(xù)拍攝多張圖像，圖像拍攝單元將這些圖像傳輸至ARM單片機(jī)，再由ARM單片機(jī)將這些連續(xù)拍攝的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)由DSP處理。然后，ARM單片機(jī)將提取出的人臉圖像和該圖像出現(xiàn)的時(shí)間存儲(chǔ)至FLASH存儲(chǔ)器中，若存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量或存儲(chǔ)的時(shí)間范圍達(dá)到設(shè)定要求，ARM單片機(jī)則將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)上傳至中央處理中心。其中，所述的DSP處理圖片的步驟如下I)如果某張圖片過于昏暗或抖動(dòng)厲害，則DSP將刪除這張圖片；若圖片質(zhì)量滿足程序要求，則開始對(duì)圖片做預(yù)處理；2)預(yù)處理包括幾何歸一化和灰度歸一化DSP根據(jù)程序算法設(shè)定對(duì)符合質(zhì)量要求的圖片做幾何歸一化，使圖像做坐標(biāo)平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、標(biāo)準(zhǔn)切割等處理，將可能的人臉圖像都定位至圖片的標(biāo)準(zhǔn)位置，同時(shí)對(duì)圖片做灰度歸一化，利用對(duì)圖像做光照補(bǔ)償處理，盡可能消除圖像因?yàn)榄h(huán)境光照和設(shè)備噪聲對(duì)其的干擾，預(yù)處理完成后，則開始人臉捕捉處理；3) DSP根據(jù)Adaboost算法開始對(duì)預(yù)處理過的圖片做人臉檢測(cè)首先通過程序內(nèi)置的簡(jiǎn)單特征對(duì)圖像進(jìn)行分析，利用積分圖方法得到大量的簡(jiǎn)單特征，再利用學(xué)習(xí)算法從得到的特征集合中選出少量關(guān)鍵的分類能力較強(qiáng)的特征，然后，把這些分類能力較強(qiáng)的特征構(gòu)造出一系列弱分類器，再通過線性組合，將這些弱分類器組合構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)分類器，再通過Cascade級(jí)聯(lián)算法，利用強(qiáng)分類器以確定圖片中是否含有人臉圖像，若圖像中無人臉圖像，則將圖片數(shù)據(jù)棄之，若含有人臉，則確定人臉的位置及大小，從而提取出人臉圖像。本實(shí)用新型所述的人臉圖像捕捉與存檔裝置較現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果I、由于只存儲(chǔ)出入監(jiān)控點(diǎn)人員的面部圖像和采集時(shí)間，因此監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量大大減少，大大降低了對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的容量大小的依賴；2、因?yàn)榇鎯?chǔ)的面部圖像和采集時(shí)間--對(duì)應(yīng),拋棄了大量無用數(shù)據(jù),大大減少了
查詢某時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)所需的時(shí)間和人力，大大提高了效率。

圖I為本實(shí)用新型所述人臉圖像捕捉與存檔裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型所述人臉圖像捕捉與存檔裝置的電源模塊電路原理圖。圖3為本實(shí)用新型所述人臉圖像捕捉與存檔裝置的熱釋電紅外檢測(cè)單元電路原理圖。圖4為本實(shí)用新型所述人臉圖像捕捉與存檔裝置的圖像拍攝單元、嵌入式人臉圖片捕捉單元、存儲(chǔ)介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元的電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型所述人臉圖像捕捉與存檔裝置的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例為采用TI公司生產(chǎn)的TMS320DM6446數(shù)字媒體片上系統(tǒng)控制的人臉圖像捕捉與存檔裝置。參見圖1，該裝置包括電源模塊、熱釋電紅外檢測(cè)單元、圖像拍攝單元、嵌入式人臉圖片捕捉單元、存儲(chǔ)介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元。其中，參見圖4，所述的網(wǎng)絡(luò)傳輸單元為瑞昱公司生產(chǎn)的RTL8139C快速以太網(wǎng)控制器及其外圍電路構(gòu)成的有線網(wǎng)絡(luò)適配器，該適配器通過16位地址總線，8位串行數(shù)據(jù)總線、讀寫控制端和時(shí)鐘端與TMS320DM6446數(shù)字媒體片上系統(tǒng)中的ARM單片機(jī)相連。其中，16位地址總線由2個(gè)8位串行地址總線合并構(gòu)成，且8位數(shù)據(jù)總線與8位地址總線復(fù)用。參見圖2，所述的電源模塊為一種BUCK拓?fù)溟_關(guān)降壓電源，該電源采用TI公司生產(chǎn)的TPS54331降壓型電源控制芯片及功率電感LI、快恢復(fù)功率二極管D1、輸入和輸出濾波電容Cl、C2、C7、C8和分壓反饋電阻R4、R5構(gòu)成，該控制芯片內(nèi)置功率型場(chǎng)效應(yīng)管，最大輸出電流可達(dá)3A。該電源的具體工作原理如下控制芯片通電工作后，開始向場(chǎng)效應(yīng)管的門極和源極間施加固定頻率、占空比受控的方波電壓。當(dāng)內(nèi)置的場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電源接通，電感電流開始線性上升，并流向負(fù)載，電感LI開始儲(chǔ)能，此時(shí)二極管Dl反向偏置，當(dāng)負(fù)載兩端電壓達(dá)到設(shè)定電壓Vcc時(shí)，分壓反饋電阻R4和R5的分壓點(diǎn)電壓也超過芯片內(nèi)設(shè)的基準(zhǔn)值，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷，電感LI兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，二極管Dl正向?qū)ǎ姼袃?chǔ)存的能量通過負(fù)載、二極管Dl釋放，形成回路，當(dāng)負(fù)載兩端電壓低于設(shè)定電壓值時(shí)，分壓反饋電阻R4和R5的分壓點(diǎn)電壓也低于芯片內(nèi)設(shè)的基準(zhǔn)值，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管再次導(dǎo)通，如此反復(fù)，又由于輸出濾波電容C7和CS的平滑作用，使得負(fù)載兩端能始終加載穩(wěn)定的電壓V。。。電源的功率電感LI取值可參考公式
[D
V
InMAX< AI0 < 0.3 XI0 I)
L — VInMAX w D
."Δ/σ Fs式I)中，D為占空比，Vtj為輸出電壓值Vrc，VInMax為最大輸入電壓值，Vd為二級(jí)管Dl導(dǎo)通時(shí)的最大電壓值，Λ I0為輸出電流最大紋波值，I0為輸出電流值，F(xiàn)s為開關(guān)頻率。參見圖3，所述的熱釋電紅外檢測(cè)單元為熱釋電紅外傳感器、美國(guó)NS公司生產(chǎn)的集成四運(yùn)算放大器芯片LM324和若干電阻電容構(gòu)成的檢測(cè)電路。該電路包括依次連接的熱釋電紅外傳感器、退耦電路、同相交流放大電路、反相交流放大電路、門限比較器，門限比較器的輸出端與嵌入式系統(tǒng)處理器的I/O連接。由于人會(huì)輻射出波長(zhǎng)在7 13um之間的紅外線，因此，當(dāng)有人出入監(jiān)控點(diǎn)時(shí)，熱釋電紅外傳感器Ul可將接收到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率在O. 5Hz IOHz，峰峰值約為O. 25mV IOmV的交流電信號(hào)，熱釋電紅外傳感器Ul再將該交流信號(hào)添加偏置電壓后，由S腳輸出，輸出的交流電信號(hào)經(jīng)過退耦電路R2和C4退耦后輸入至同相放大電路中的運(yùn)放U2A的同相輸入端，由于同相放大器的輸入阻抗高，帶載能力強(qiáng)，能夠有效抑制電源和運(yùn)放溫度漂移對(duì)對(duì)輸入信號(hào)的干擾，同相放大器的電壓放大增、益為電阻R4與R3之比，具體可參考公式
權(quán)利要求1.一種人臉圖像捕捉與存檔裝置，該裝置由熱釋電紅外檢測(cè)單元、圖像拍攝單元、嵌入式人臉圖片捕捉單元、存儲(chǔ)介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)傳輸單元組成，其中所述的網(wǎng)絡(luò)傳輸單元為無線或有線網(wǎng)絡(luò)適配器，其特征在于， 所述的熱釋電紅外檢測(cè)單元由熱釋電紅外傳感器、放大電路和電壓比較電路依次連接組成，其中，電壓比較電路的輸出端與 嵌入式系統(tǒng)處理器的I/o連接； 所述的嵌入式人臉圖片捕捉單元為以ARM+DPS主從架構(gòu)的系統(tǒng)處理器為核心配置外圍電路構(gòu)成的主控制電路，嵌入式系統(tǒng)處理器的I/O 口分別連接FLASH存儲(chǔ)器及有線或無線網(wǎng)絡(luò)適配器的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制端； 所述的圖像拍攝單元為一種以CMOS圖像傳感器為核心輔以外圍圖像采集芯片的圖像采集電路，其控制端及數(shù)據(jù)總線與嵌入式系統(tǒng)處理器的I/O連接； 當(dāng)熱釋電紅外檢測(cè)單元檢測(cè)到有人出入時(shí)，人臉圖片捕捉單元即開啟圖像拍攝單元采集實(shí)時(shí)圖片，并根據(jù)算法程序?qū)D像進(jìn)行處理并獲取人臉圖片數(shù)據(jù)，再將所獲得的人臉圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于FLASH存儲(chǔ)器中，若存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)容量達(dá)到設(shè)定存儲(chǔ)上限，則由網(wǎng)絡(luò)傳輸單元將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種人臉圖像捕捉與存檔裝置，其特征在于，所述的ARM+DPS主從架構(gòu)的系統(tǒng)處理器為TMS320DM6446數(shù)字媒體片系統(tǒng)；所述的CMOS圖像傳感器的圖像采集芯片為0V7660 ;所述的熱釋電紅外檢測(cè)單元由熱釋電紅外傳感器、集成四運(yùn)算放大器LM324及其外圍電路構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種人臉圖像捕捉與存檔裝置，其特征在于，所述的熱釋電紅外檢測(cè)單元為熱釋電紅外傳感器、放大電路和電壓比較電路依次連接組成；所述的圖像拍攝單元為一種CMOS圖像采集電路；所述的嵌入式人臉圖片捕捉單元為以ARM+DPS主從架構(gòu)的系統(tǒng)處理器為核心配置外圍電路構(gòu)成的主控制電路；當(dāng)熱釋電紅外檢測(cè)單元檢測(cè)到有人出入時(shí)，人臉圖片捕捉單元即開啟圖像拍攝單元采集實(shí)時(shí)圖片，并根據(jù)算法程序?qū)D像進(jìn)行處理并獲取人臉圖片數(shù)據(jù)，再將所獲得的人臉圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于FLASH存儲(chǔ)器中，若存儲(chǔ)介質(zhì)中的存儲(chǔ)容量達(dá)到設(shè)定存儲(chǔ)上限，則由網(wǎng)絡(luò)傳輸單元將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理中心。
文檔編號(hào)G06K9/62GK202383713SQ20112035182
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月17日
發(fā)明者伍馮潔, 唐連章, 張倩, 張方櫻, 溫泉河, 胡維, 陳虹, 韓曉瑛, 黃文愷 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)