专利名称：在车内使用驾驶者脸部识别管理进入和离开的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在车辆内使用驾驶者脸部识别来管理对安全设施的进入和离开的系统和方法，并且更特别地涉及一种用于当车辆经过安全设施时在不停车或不必运行独立操作的情况下在车辆内认证驾驶者的脸部的技术。更具体地，本发明通过将与驾驶者的脸部认证相关的安全信息经由无线通信传送给安全设施来确定车辆是否可以进入和离开设施。
背景技术：
通常，车辆出入控制系统(vehicle access control system)是一种用于在建筑物或公寓中通过识别车号或识别车辆ID来管理车辆的进入和离开的系统。在这些常规系统中，摄像机典型地被用来识别车号或车辆ID，例如车辆牌照板。然而，摄像机的图像数据会受到所拍摄的图像周围的光照质量的负面影响。即，图像的亮度取决于日时、天气等而改变。例如，任何给定区域中(特别是户外)的光量在上午和傍晚时与在例如正午期间有极大的不同。因此，在这些时间段期间识别成功的概率较弱。此外，这种车号的识别方法或车辆ID的识别方法会容易被伪造标签的用户假冒。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，并且提供了一种当车辆进入和离开一设施时在车辆内对驾驶者的脸部进行认证的方法。根据本发明的一个方面，提供了一种用于在车辆内使用驾驶者脸部识别来管理车辆的进入和离开的系统。特别地，该系统包括配置成通过执行驾驶者识别技术以获得与驾驶者相关的脸部信息，来在车辆内识别驾驶者的脸部的车辆。当车辆能够认证驾驶者的脸部信息时，车辆随后将脸部信息经由无线通信发送给设施内的车辆出入控制中心。然而，为了验证驾驶者是否可以出入特定设施，车辆出入控制中心在从车辆接收到驾驶者脸部信息时执行驾驶者的脸部信息的验证，并且根据肯定验证来控制车辆出入用的大门的打开和/或关闭。在本发明的一些实施例中，车辆可以包括无线通信单元，用于与车辆出入控制中心进行无线通信；图像输入单元，用于在车辆内拍摄驾驶者的脸部；存储单元，用于存储驾驶者/用户的脸部特征信息；以及控制器，用于从所拍摄的图像中提取脸部特征信息。控制器随后将所提取的脸部特征信息与存储单元的脸部特征信息进行比较以执行驾驶者脸部的识别/验证。控制器随后通过将所提取的脸部特征信息与存储单元的脸部特征信息进行比较，来确定是否已经存在驾驶者的脸部特征的肯定验证。如果所提取的脸部信息和所存储的脸部信息是相同的，则发生肯定验证。然而， 当所提取的脸部特征信息与存储单元的脸部特征信息不相同时，控制器确定驾驶者未被登记，并且执行所述驾驶者的脸部特征信息的新登记。车辆还可以包括显示单元，其显示识别的结果和用于输入新登记用的信息的屏幕。在本发明的一些实施例中，车辆出入控制中心可以包括无线通信单元，用于与一辆或更多车辆进行无线通信；存储单元，其存储具有出入设施的许可的一个或更多个人的脸部特征信息；出入管理单元，其将从车辆接收的脸部特征信息与存储在存储单元中的脸部特征信息进行比较以执行驾驶者的脸部特征的识别/验证；以及大门控制器(gate controller)，用于在出入管理单元的控制下控制大门的打开和关闭。无线通信可以通过使用例如红外线(IR)、射频(RF)、蓝牙、WiFi、Zigbee、近场通信(NFC)和射频识别(RFID)来进行。此外，在本发明的一些实施例中，当车辆点火被接通且车辆停止时，控制器可以请求图像输入单元拍摄驾驶者的脸部。根据本发明的另一方面，提供了一种在车辆内使用驾驶者脸部识别/验证来管理车辆的进入和离开的方法。在本发明的说明性实施例中，该方法通过在车辆内拍摄驾驶者的脸部而开始。然后从所拍摄的图像内的数据中提取脸部特征信息并使用所提取的脸部特征信息来执行驾驶者识别/验证技术。随后，当驾驶者的脸部已经被车辆验证时，将脸部特征信息经由无线通信发送给车辆出入控制中心。当接收到驾驶者的脸部特征信息时，车辆出入控制中心使用脸部特征信息来执行设施识别/验证。响应于肯定识别，随后打开车辆出入用的大门。如上所述，当车辆点火被接通或者车辆的门被打开或关闭且车辆停止时，可以拍摄驾驶者的脸部。另外，当驾驶者的脸部信息已经被验证时打开车辆出入用的大门可以进一步配置成，当与特定个人相关联的先前存储的信息当中所存在的脸部特征信息与从该同一特定个人的车辆接收的脸部特征信息相同时，确定已经作出肯定验证。此外，车辆出入验证/识别可以通过分别比较附加信息和车辆信息以及脸部特征信息来执行。该附加信息可以是例如驾驶者的社会安全号、姓名、地址和/或电话号码，并且车辆信息可以是例如车辆制造公司、车辆型号和/或车架序列号。
根据结合附图给出的以下详细说明，本发明的目的、特征和优点将更加明了，在附图中图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内通过驾驶者脸部的验证来管理设施的进入和离开的系统的配置的视图；并且图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内通过驾驶者脸部的验证来管理设施的进入和离开的方法的流程图。
具体实施例方式将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在所有附图中将始终使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。这里包含的公知的功能和结构的详细描述可能会被省略以避免使本发明的主题变模糊。在下文中，参考图1和2描述根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内使用驾驶者脸部识别来管理进入和离开的系统和方法。应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、 包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内通过验证驾驶者的脸部来管理设施的进入和离开的系统的配置的视图。根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内通过验证驾驶者的脸部来管理设施的进入和离开的系统包括车辆100，以及经由无线通信进行通信的车辆出入控制中心200。车辆100包括无线通信单元110、图像输入单元120、控制器130、存储装置140和显示单元150。更具体地，无线通信单元110与车辆出入控制中心200进行无线通信并将车辆内的驾驶者识别程序的结果发送给车辆出入控制中心200。在本发明的说明性实施例中，无线通信可以包括IR (红外线)、RF (射频)、蓝牙、WiFi、Zigbee、NFC (近场通信)、RFID (射频识别)等。本发明可以通过经由无线通信传送的标准分组而被一般地应用于许多不同款式、 型号和类型的车辆。根据本发明的说明性实施例，图像输入单元120可以包括摄像机，其被配置成依据来自控制器130的请求来拍摄驾驶者的脸部。按照如此方法，控制器130被配置成将请求发送给图像输入单元120以拍摄驾驶者的脸部，并从图像输入单元120接收与所拍摄的图像相关的数据。例如，控制器130可以在车辆停止并且点火被接通时请求拍摄驾驶者的脸部。可选地，控制器130也可以在打开或关闭车辆的门时请求拍摄驾驶者的脸部。因此，控制器 130可以随后从与从图像输入单元120接收的图像相关的数据中分析驾驶者的脸部特征 (例如他们的眼睛、鼻子、嘴巴和/或耳朵)。在这样做时，控制单元130基于已经在先前步骤中检测的脸部特征来提取脸部特征信息。例如，根据本发明的说明性实施例的脸部特征信息可以包括图像中的驾驶者的眼睛之间的距离、驾驶者的鼻子和嘴巴之间的距离、两个或更多脸部特征(例如眼睛、鼻子、 嘴巴和耳朵)之间的距离、以及整个脸部的频率信息。用于提取脸部特征信息的技术是采用从与图像相关的标准数据中提取信息的技术来实现的。一旦已经从拍摄的图像中提取出驾驶者的脸部特征，控制器130随后确定具有相同脸部特征信息的用户是否存在于先前已存储在存储单元140中的脸部特征信息内。在这样做时，将提取的脸部特征信息与存储在存储装置140中的脸部特征信息进行比较，以确定是否能够作出肯定的验证/识别。即，当驾驶者具有与已经在存储单元140内为该驾驶者存储的信息相同的脸部特征信息时，可以作出肯定验证。响应于肯定验证/识别，随后将驾驶者的信息(例如他们的脸部特征信息、附加信息和车辆信息)经由无线通信单元110 发送给车辆出入控制中心200。
然而，如果没有作出驾驶者的脸部的肯定识别，控制器130可以确定用户没有被登记并开始该驾驶者的新登记。特别参考存储单元140，关于脸部验证登记的用户/驾驶者信息(例如脸部特征信息、附加信息和车辆信息)可以被相应地存储。此外，附加信息的实例可以包括个人信息 (诸如驾驶者的姓名、社会安全号、地址、电话号码等)。车辆信息的实例可以包括诸如车辆的款式和/或型号、车架序列号(frame serial number)等之类的信息。此外，脸部特征信息可以包括图像内两个或更多脸部特征(例如眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵)之间的距离以及整个脸部的频率信息。显示单元150也可以安装在车辆的内部。更特别地，显示单元150可以配置成显示验证结果和新用户登记用的输入屏幕，该新用户登记用的输入屏幕用于输入用户信息以便将新驾驶者登记在脸部识别系统中。此外，显示单元150也可以配置成在屏幕上显示与驾驶者的脸部特征的验证相关的信息，使得驾驶者能够验证其准确性。再次参考图1，车辆出入控制中心200包括无线通信单元210、出入管理单元220、 存储单元230和大门控制器M0。无线通信单元210与车辆100进行无线通信以帮助高效地验证车辆内的驾驶者。在本发明的说明性实施例中，出入管理单元220把从车辆100接收的驾驶者信息 (例如他们的脸部特征信息、附加信息和车辆信息)与存储在存储单元230上的出入人员信息(例如脸部特征信息、附加信息和车辆信息)进行比较以确定两条信息是否相同，从而肯定地识别车辆的驾驶者。出入管理单元220执行存储在存储单元230中的出入人员信息的登记/删除，并且在驾驶者已经被肯定地识别并被准许进入时将大门控制命令发送给大门控制器MO。即， 当已经作出肯定识别/验证时出入管理单元220请求打开大门，而当已经拒绝驾驶者的脸部识别时出入管理单元220请求关闭大门或者继续关闭大门。更特别地，存储单元230关于被允许出入设施的驾驶者而存储出入人员信息(例如脸部特征信息、附加信息和车辆信息)。另外，大门控制器240可以由出入管理单元220 控制以控制大门的打开和关闭。在下文中，参考图2详细描述根据本发明的示例性实施例的用于在车辆内经由驾驶者脸部识别来管理进入和离开的方法。车辆100的控制器130首先确定驾驶者是否已经进入车辆中(SlOl)。例如，控制器130可以通过检查是否已经接通点火或者是否已经打开或关闭车辆的门来确定驾驶者是否进入车辆中。然后，控制器130请求图像输入单元120拍摄驾驶者的脸部(S102)。图像输入单元120随后把与所拍摄图像相关的数据发送给控制器130，并且控制器130从图像数据中提取脸部特征信息(S103)。例如，脸部特征信息可以包括图像内的驾驶者的眼睛之间的距离、驾驶者的鼻子和嘴巴之间的距离、两个或更多脸部特征(例如他们的眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵)之间的距离、整个脸部的频率信息等。整个脸部的频率信息是指用于分析作为二维离散信号的所拍摄图像的水平/垂直频率成分的脸部特征信息。频率分析被分类为幅度分析和相位分析，这不仅使整个脸部的频率分析能够实现而且使局部脸部的频率分析能够实现(短时傅立叶变换、小波变换等)。因此，用于提取脸部特征信息的技术是通过从标准图像数据中提取信息的技术来实现的。在提取驾驶者的脸部特征信息之后，控制器130将存储在存储装置140中的用户的脸部特征信息与所提取的脸部特征信息进行比较以确定相应的驾驶者是否是已登记用户(S104)。此时，当用户的脸部特征信息与所提取的脸部特征信息相同时，控制器130确定驾驶者的脸部特征已经被肯定地识别。然而，当用户的脸部特征信息与所提取的脸部特征信息不相同时，控制器130确定驾驶者不是已登记用户。当在步骤104中相应的驾驶者被确定是非登记用户时，显示单元150可以配置成在屏幕上显示识别错误，并显示用于创建或输入新登记用的信息的屏幕，使得非登记驾驶者输入的个人信息可以与从照片中提取的脸部特征相关联。一旦登记处理完成，控制单元随后将该脸部特征信息存储在存储单元140中，从而执行新登记(S105)。然而，当作为步骤104的结果，驾驶者被确定是已登记用户时，车辆100将驾驶者信息(例如他们的脸部特征信息、附加信息和车辆信息)无线地传送给车辆出入控制中心 200(S106)。一旦从车辆接收到该驾驶者信息，车辆出入控制中心200的出入管理单元220把从车辆100接收的驾驶者信息当中的脸部特征信息与存储在存储单元230中的出入人员信息(例如脸部特征信息、附加信息和车辆信息)进行比较，以确定相应的驾驶者是否是该设施的已登记用户(S107)。此时，当在步骤107中接收的脸部特征信息与存储在存储单元230中的脸部特征信息相同时，出入管理单元220确定相应的驾驶者是否是该设施的已登记用户。这里，已登记用户是指被允许出入该设施的用户。在本发明中，举例说明了在步骤107中将两条脸部特征信息相互比较，但是也可以以这样的方式来实施关于也可以进行比较的附加信息和各个车辆信息，来确定用户是被准予出入该设施的用户。当在步骤107中把相应的驾驶者确定为是被允许出入的用户时，出入管理单元 220请求大门控制器240打开大门，使得相应的驾驶者和车辆可以进入该设施(S108)。可选地，当在步骤107中相应的驾驶者被确定是未登记的用户时，出入管理单元 220请求大门控制器240关闭大门或者继续保持大门关闭以限制相应驾驶者进入该设施 (S109)，并且可以配置成进一步为驾驶者执行新登记(SllO)。如上所述，在本发明中，驾驶者的脸部不是仅仅为了识别而被单独地拍摄，而是在进入车辆时在该车辆内被自动地拍摄。因此，本发明提供了一种既高效又便利的系统和方法。此外，本发明可以配置成分别在车辆内和在车辆出入控制系统中执行双重识别，使得识别/验证效率得到提高。尽管已经在上文中详细描述了本发明的示例性实施例，但是应该清楚理解的是， 本领域技术人员可能会想到的本文中教导的基本发明概念的许多变型和改型将会仍然落入所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种用于在车辆内使用驾驶者脸部识别来管理车辆从设施的进入和离开的系统，所述系统包括车辆，其被配置成通过执行驾驶者识别操作来在车辆内识别驾驶者的脸部，并且响应于驾驶者的脸部的肯定识别而将驾驶者信息经由无线通信发送给车辆出入控制中心；以及所述车辆出入控制中心，其被配置成当从所述车辆接收到所述驾驶者信息时执行所述驾驶者信息的验证，并且根据所述驾驶者信息的验证的结果来控制车辆出入用的大门的打开和关闭。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述车辆还包括无线通信单元，其被配置成与所述车辆出入控制中心进行无线通信； 图像输入单元，其被配置成在所述车辆内拍摄驾驶者的脸部； 存储单元，其被配置成存储驾驶者的脸部特征信息；以及控制器，其被配置成从与所拍摄的图像相关联的数据中提取脸部特征信息，将所提取的脸部特征信息与所述存储单元的脸部特征信息进行比较以执行驾驶者的识别。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器还被配置成，当所提取的脸部特征信息与所述存储单元的脸部特征信息相同时，作出驾驶者的肯定识别。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述控制器还被配置成，当所提取的脸部特征信息与所述存储单元的脸部特征信息不相同时，确定所述驾驶者未被登记到所述系统，并且响应于确定所述驾驶者未被登记而启动新登记处理。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述车辆还包括显示单元，所述显示单元被配置成显示所述识别操作的结果和用于输入所述新登记处理用的信息的屏幕。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述车辆出入控制中心包括无线通信单元，其被配置成经由无线通信与一辆或更多车辆进行通信； 存储单元，其被配置成存储具有出入所述设施的许可的一个或更多个人的脸部特征信息；出入管理单元，其被配置成将从所述车辆接收的脸部特征信息与存储在所述存储单元中的脸部特征信息进行比较，以执行所述车辆的驾驶者的识别；以及大门控制器，其被配置成响应于来自所述出入管理单元的请求而控制大门的打开和关闭。
7.如权利要求2所述的系统，其中所述车辆出入控制中心包括 无线通信单元，其被配置成经由无线通信与所述车辆进行通信；存储单元，其被配置成存储具有出入所述设施的许可的一个或更多个人的脸部特征信息；出入管理单元，其被配置成将从所述车辆接收的脸部特征信息与存储在所述存储单元中的脸部特征信息进行比较，以执行驾驶者的脸部的识别；以及大门控制器，其被配置成响应于来自所述出入管理单元的请求而控制大门的打开和关闭。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述无线通信通过使用红外线、射频、蓝牙、WiFi、 Zigbee、近场通信和射频识别中的一种来进行。
9.如权利要求2所述的系统，其中所述无线通信通过使用红外线、射频、蓝牙、WiFi、Zigbee、近场通信和射频识别中的一种来进行。
10.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器还被配置成，响应于在所述车辆停止时车辆点火被接通而将请求发送给所述图像输入单元以拍摄所述驾驶者的脸部。
11.一种用于在车辆内使用驾驶者脸部识别操作来管理车辆从设施的进入和离开的方法，所述方法包括在车辆内拍摄驾驶者的脸部；从与所拍摄的驾驶者的脸部的图像相关联的数据中提取脸部特征信息； 使用所提取的脸部特征信息来执行驾驶者识别操作；响应于驾驶者的脸部的肯定识别而将脸部特征信息经由无线通信发送给车辆出入控制中心；通过使用发送给所述车辆出入控制中心的脸部特征信息来在所述车辆中执行驾驶者的验证；以及响应于肯定验证而打开大门以允许所述车辆出入所述设施。
12.如权利要求11所述的方法，其中拍摄驾驶者的脸部的步骤还包括，当车辆点火被接通或者车辆的门被打开或关闭且车辆停止时，拍摄驾驶者的脸部。
13.如权利要求11所述的方法，其中执行驾驶者识别操作的步骤还包括，当先前存储的驾驶者的脸部特征信息与所提取的脸部特征信息相同时，确定已经作出肯定识别。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述无线通信通过使用红外线、射频、蓝牙、WiFi、 Zigbee、近场通信和射频识别中的一种来进行。
15.如权利要求11所述的方法，其中打开大门以允许所述车辆出入所述设施的步骤还包括响应于所述驾驶者的肯定验证而打开大门，其中当发送给所述车辆出入中心的脸部特征信息与先前对被允许出入所述设施的个人存储的脸部特征信息相同时，作出驾驶者的肯定验证。
16.如权利要求11所述的方法，其中响应于对附加信息和车辆信息以及脸部特征信息进行比较并基于所述比较而得到肯定验证，来请求打开大门以允许车辆出入设施。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述附加信息包括驾驶者的社会安全号、姓名、地址和电话号码，并且所述车辆信息包括车辆制造公司、型号名称和车架序列号。
全文摘要
本发明提供了一种在车内使用驾驶者脸部识别管理进入和离开的系统和方法。所述系统包括车辆，配置成通过执行驾驶者识别操作来在车辆内识别驾驶者的脸部，并且响应于驾驶者的脸部的肯定验证而将驾驶者信息经由无线通信发送给车辆出入控制中心；以及车辆出入控制中心，配置成当从车辆接收到驾驶者信息时执行驾驶者信息的验证，并且根据驾驶者信息的验证的结果来控制车辆出入用的大门的打开和关闭。
文档编号G06K9/00GK102467762SQ20111022172
公开日2012年5月23日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年11月18日
发明者张宰荣 申请人:现代自动车株式会社