一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法，涉及物联网安防技术领域，保护系统包括前端的人脸采集设备、出入控制设备；后台的管理服务器；以及教师终端和安全通道；本发明专利技术利用人脸识别对儿童、接儿童放学的家长进行身份核验，验证通过并且由教师终端进行人工复核后，才能予以放行，克服了传统需要在门口人工核验身份的过程，而且核验过程秩序更好，采用叫号式的方式进行身份核验，不会出现人员混乱的情况，同时核验过程通过预设的身份信息进行网络核对，更加快速准确，大大提高了儿童在接送时的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法
本专利技术涉及物联网安防
，尤其是涉及一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，人们的生活水平也不断提高，社会中的不安全因素也越来越多，由于幼儿园时期的孩子缺乏安全保护意识，在孩子接送时，有些不法分子冒充孩子的家长，将孩子骗走，家长在接孩子放学时，想立马接到自家孩子，造成很多家长一起拥挤入幼儿圆内，造成幼儿园内混乱，使有不法分子乘着混乱进入幼儿园内，同时先接到孩子的家长抱着孩子挤出，而有些迟来的家长忙着挤入，造成出口拥挤，严重的影响孩子的安全问题。目前大多数孩子为独生子女，家长对孩子的安全问题特别的重视，因此幼儿园应该严重把关，保证孩子的安全问题，孩子的安全问题不仅关系到家庭，而且关系到社会的稳定，因此一个完善有序的安全系统显得至关重要，目前大多采用教师人工监督的方式完成孩子和家长的对接工作，但此种方式一方面效率低，容易造成混乱，另一方面完全靠教师的记忆进行身份核对，容易出现误判断的情况，影响儿童的人身安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法，以解决现有技术中目前大多采用教师人工监督的方式完成孩子和家长的对接工作，一方面效率低，容易造成混乱，另一方面完全靠教师的记忆进行身份核对，容易出现误判断的情况，影响儿童的人身安全的技术问题；本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：r>本专利技术提供的一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，包括前端的人脸采集设备、出入控制设备；后台的管理服务器；以及教师终端和安全通道；所述安全通道包括家长排队通道、家长站立通道、儿童站立通道和离场通道；所述前端的人脸采集设备包括前端控制器、支撑杆以及固定在支撑杆上的外部摄像机和内部摄像机，所述外部摄像机对准家长站立通道，所述内部摄像机对准儿童站立通道，所述外部摄像机和内部摄像机均与前端控制器相连并通过前端控制器将采集数据传递到管理服务器；所述出入控制设备为闸机，所述支撑杆设置在闸机上，所述闸机上还设有扬声器、警报器和刷卡器，所述刷卡器与前端控制器相连；所述管理服务器用于调取预登记的儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息，并且与当前前端实时采集的儿童人脸图像、家长人脸图像进行匹配，并将匹配结果传递给所述教师终端，教师终端根据匹配结果控制闸机的开闭以及扬声器、警报器的警示功能。本专利技术主要应用于幼儿园、学校、课外辅导机构等场所，利用人脸识别对儿童、接儿童放学的家长进行身份核验，验证通过并且由教师终端进行人工复核后，才能予以放行，克服了传统需要在门口人工核验身份的过程，而且核验过程秩序更好，采用叫号式的方式进行身份核验，不会出现人员混乱的情况，同时核验过程通过预设的身份信息进行网络核对，更加快速准确，大大提高了儿童在接送时的安全性。可选地，支撑杆上设有自动升高和降低内部摄像机高度的升降装置，所述前端控制器根据其拍摄的影像画面信号，从中分析儿童站立通道内待匹配儿童的身高高度，并基于该高度，控制升降装置调节内部摄像机的高度，使儿童的面部位于影像画面的中心。其中升降装置选择气缸结构，气缸设置在支撑杆内，气缸包括缸体、活塞和活塞杆，内部摄像头的后端通过连接杆与活塞杆顶部连接，支撑杆的表面设有垂直的条形缝，活塞杆通过连接杆带动内部摄像头上下移动时，连接杆在条形缝内移动，其中活塞通过前端控制器进行操控，根据儿童面部在内部摄像机拍摄的影像画面中是否位于中心位置而上下移动，以使得拍摄画面更加准确清晰；值得说明的是，前端控制器在根据儿童面部是否位于画面中心并据此操控活塞带动内部摄像头上下移动，采用如下的方法，首先前端控制器对于每帧影像画面执行降噪和对比度强化，然后将其转化为二值图像。针对该二值图像，运用微分算子通过卷积运算计算二值图像中每个像素的梯度值，并且将梯度值与预定的边缘梯度阈值进行比较，梯度值高于边缘梯度阈值的像素被认定为边缘像素，本步骤中采用的微分算子包括canny算子、sobel算子、ratio算子或者Gabor算子；所检测出来的边缘像素既包括待接送儿童面部画面边缘上的像素，也包括了背景中的楼房、树木等区域的边缘像素。利用人脸上五官以及轮廓的分布大致相同，而楼房、树木等区域的边缘就无此分布规律的特征，设定检测模板，检测模板为5乘5像素模板，将每一个边缘像素置于模板中心，判断模板区域范围内是否同时存在以下状态：模板区域范围内具有与模板中心像素轮廓相近的边缘像素，由此选定画面中的人脸像素；由于拍摄画面中除了楼房和树木之外，还可能包括其他人脸画面，所以与模板中心像素不相邻的模板区域中也可能存在轮廓相近的边缘像素，但在画面中其他人的脸部画面距离摄像头较远，因此其脸部画面相对的轮廓较小，因此选定面积最大的边缘像素轮廓作为待接送的儿童面部画面，根据影像画面坐标系判断待接送儿童的脸部画面边缘像素是否位于画面中心，若不位于中心，则判断其位于拍摄画面的上部还是下部，并以此调整内部摄像头向下或向上移动。可选地，闸机包括箱体、拦阻体、机芯和控制模块，所述箱体包括相对设置的左箱体和右箱体，所述左箱体和右箱体上均设置阻拦体并构成闸翼，所述机芯和控制模块均设置在箱体内部，控制模块与教师终端相连并根据教师终端发送的信号控制机芯调整拦阻体的拦放。箱体主要用于保护机芯和控制模块，主体材质采用304或316的不锈钢，具有坚固、美观、不易变形，防刮防划痕，防锈防腐蚀，较易加工固定的优点；机芯则是由各种机械部件组成一个整体(包括驱动电机、减速机等)，利用机械原理控制拦阻体的开启和关闭动作；控制模块是利用微处理器技术实现各种电气部件和驱动电机的控制，其中微处理器一般采用单片机，或者采用性能更高的ARM处理器甚至Cortex处理器；拦阻体在不允许行人通过的时候起拦阻作用，允许行人通过时会打开放行，以闸翼或拦杆的形式实现。可选地，后台的管理服务器针对每个儿童建立接出档案；所述接送档案中包括儿童姓名信息、班级信息、儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息及其权限有效期、儿童接送卡ID。可选地，管理服务器还用于对每次接放学的家长及其人脸信息，以及接出时间等进行登记。能够对接放学的家长及其人脸信息进行登记，以备追溯。一种基于人脸识别的儿童安全保护系统的儿童安全保护方法，包括以下步骤，步骤1：排队的家长依次站到家长站立通道，采集其人脸图像，并刷接送卡，根据儿童接送卡ID，扬声器播报该接送卡对应学生的班级、姓名；步骤2：领班教师根据播报音引导对应的儿童从班级队列中出列，走至儿童站立通道，采集儿童的人脸图像；步骤3：根据儿童接送卡ID，管理服务器调取登记的儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息，并且与当前前端实时采集的儿童人脸图像、家长人脸图像进行匹配，如果二者均匹配成功，则管理服务器向教师终端发送匹配成功的提示；如果匹配不成功，则向教师终端发送匹配失败提示，并且告知教师终端是家长人脸图像匹配失败，抑或学生人脸图像匹配失败；步骤4：教师终端显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，其特征在于，包括前端的人脸采集设备、出入控制设备(1)；后台的管理服务器(2)；以及教师终端(3)和安全通道；/n所述安全通道包括家长排队通道(4)、家长站立通道(5)、儿童站立通道(6)和离场通道(7)；/n所述前端的人脸采集设备包括前端控制器(8)、支撑杆(9)以及固定在支撑杆(9)上的外部摄像机(10)和内部摄像机(11)，所述外部摄像机(10)对准家长站立通道(5)，所述内部摄像机(11)对准儿童站立通道(6)，所述外部摄像机(10)和内部摄像机(11)均与前端控制器(8)相连并通过前端控制器(8)将采集数据传递到管理服务器(2)；/n所述出入控制设备(1)为闸机，所述支撑杆(9)设置在闸机上，所述闸机上还设有扬声器(12)、警报器(13)和刷卡器(14)，所述刷卡器(14)与前端控制器(8)相连；/n所述管理服务器(2)用于调取预登记的儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息，并且与当前前端实时采集的儿童人脸图像、家长人脸图像进行匹配，并将匹配结果传递给所述教师终端(3)，教师终端(3)根据匹配结果控制闸机的开闭以及扬声器(12)、警报器(13)的警示功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，其特征在于，包括前端的人脸采集设备、出入控制设备(1)；后台的管理服务器(2)；以及教师终端(3)和安全通道；
所述安全通道包括家长排队通道(4)、家长站立通道(5)、儿童站立通道(6)和离场通道(7)；
所述前端的人脸采集设备包括前端控制器(8)、支撑杆(9)以及固定在支撑杆(9)上的外部摄像机(10)和内部摄像机(11)，所述外部摄像机(10)对准家长站立通道(5)，所述内部摄像机(11)对准儿童站立通道(6)，所述外部摄像机(10)和内部摄像机(11)均与前端控制器(8)相连并通过前端控制器(8)将采集数据传递到管理服务器(2)；
所述出入控制设备(1)为闸机，所述支撑杆(9)设置在闸机上，所述闸机上还设有扬声器(12)、警报器(13)和刷卡器(14)，所述刷卡器(14)与前端控制器(8)相连；
所述管理服务器(2)用于调取预登记的儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息，并且与当前前端实时采集的儿童人脸图像、家长人脸图像进行匹配，并将匹配结果传递给所述教师终端(3)，教师终端(3)根据匹配结果控制闸机的开闭以及扬声器(12)、警报器(13)的警示功能。


2.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，其特征在于，所述支撑杆(9)上设有自动升高和降低内部摄像机高度的升降装置(15)，所述前端控制器(8)根据其拍摄的影像画面信号，从中分析儿童站立通道内待匹配儿童的身高高度，并基于该高度，控制升降装置(15)调节内部摄像机(11)的高度，使儿童的面部位于影像画面的中心。


3.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，其特征在于，所述闸机包括箱体(16)、拦阻体(17)、机芯和控制模块，所述箱体(16)包括相对设置的左箱体和右箱体，所述左箱体和右箱体上均设置阻拦体(17)并构成闸翼，所述机芯和控制模块均设置在箱体(16)内部，控制模块与教师终端(3)相连并根据教师终端(3)发送的信号控制机芯调整拦阻体(17)的拦放。


4.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别的儿童安全保护系统，其特征在于，所述后台的管理服务器(2)针对每个儿童建立接出档案；所述接送档案中包括儿童姓名信息、班级信息、儿童人脸信息、具有接出权限的家长人脸信息及其权限有效期、儿童接送卡ID。


5.根据权利要求4所述的一种基于人脸识别的儿童安全保护系统和方法，其特征在于，所述管理服...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：重庆特斯联智慧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50