开关设备及其认证方法和开关系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关设备及其认证方法和开关系统，其中，开关设备包括：开关装置；超声波传感器，用于发射超声波信号，并接收所述超声波信号经过人体反射回来的反射信号；以及处理器，与所述开关装置和所述超声波传感器分别相连接，用于在利用所述反射信号识别出授权用户的情况下，控制所述开关装置开启。通过本发明解决了现有技术中应用到开关设备的人脸识别容易受环境影响导致识别率低的问题。
【专利说明】
开关设备及其认证方法和开关系统
技术领域
[0001]本发明涉及开关设备领域，具体而言，涉及一种开关设备及其认证方法和开关系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着计算机技术的高速发展，图像处理技术越来越成熟，其中人脸识别技术得到了空前的发展，通过摄像头采集人脸图像，根据各种分析算法将人脸的五官特征向量、皮肤色调进行分析处理，合成人脸数字模型，将其与之前数据库存储的数据对比分析，从而达到人脸识别。将这种识别的方式应用到开关设备上，以人体的生物信息作为密码或者钥匙，十分方便并且保密性高。
[0003]然而，目前这种技术存在诸多不足，很容易受环境影响，想要再进一步研究开发难度非常大，比如:周围环境光线的强弱，人脸对光线的反光程度，外因对人脸肤色的影响等等;虽然现在已经有光感三维面部扫描仪，但运用的基本都是可见光(激光等)，给人造成诸多不舒服的影响。
[0004]针对现有技术中应用到开关设备的人脸识别容易受环境影响的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种开关设备及其认证方法和开关系统，以解决现有技术中应用到开关设备的人脸识别容易受环境影响导致识别率低的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种开关设备，包括:开关装置;超声波传感器，用于发射超声波信号，并接收所述超声波信号经过人体反射回来的反射信号；以及处理器，与所述开关装置和所述超声波传感器分别相连接，用于在利用所述反射信号识别出授权用户的情况下，控制所述开关装置开启。
[0007]进一步地，所述开关设备还包括:信号放大电路，连接在所述超声波传感器和所述处理器之间，用于对所述超声波传感器接收到的所述反射信号进行放大处理。
[0008]进一步地，所述开关设备还包括:滤波电路，连接在所述超声波传感器和所述处理器之间，用于对所述超声波传感器接收到的所述反射信号进行滤波处理。
[0009]进一步地，所述超声波传感器为多个，其中，多个所述超声波传感器设置在不同的位置，分别与所述处理器相连接。
[0010]进一步地，所述超声波传感器包括:发射器，用于向所述人体的方位发射所述超声波信号;接收器，用于接收所述超声波信号经过人体反射回来的反射信号。
[0011 ]进一步地，所述超声波传感器还包括:控制单元，与所述发射器和所述接收器分别相连接，用于控制所述发射器发送所述超声波信号以及判断所述接收器是否接收到所述反射信号。
[0012]进一步地，所述开关设备还包括:检测器，与所述控制单元相连接，用于检测所述超声波信号发射方向上是否出现所述人体，其中，所述控制单元还用于在检测到所述人体的情况下控制所述发射器发送所述超声波信号。
[0013]进一步地，所述处理器上设置有控制接口，用于连接外部控制器。
[0014]为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种开关系统。根据本发明的开关系统包括:所述的开关设备；以及服务器，与所述开关设备相连接，用于存储授权用户的人体生物特征信息。
[0015]进一步地，所述开关系统还包括:云端控制器，通过网络与所述服务器或者所述开关设备相连接，用于进行远程授权。
[0016]为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种开关设备的认证方法。根据本发明的开关设备的认证方法包括:接收超声波信号经过人体反射回来的反射信号;利用所述反射信号生成人体的生物特征信息;对所述生物特征信息进行识别，判断所述生物特征信息是否是授权用户所具有的生物特征信息；以及在识别出是所述授权用户的生物特征信息的情况下，控制开关装置开启。
[0017]进一步地，对所述生物特征信息进行识别包括:将所述生物特征信息与数据库中的存储的授权用户的生物特征信息进行匹配，其中，如果匹配上数据库中的生物特征信息，则为授权用户。
[0018]根据本发明实施例，通过采用超声波传感器20发射超声波信号并接收反射信号，处理器利用超声波的反射信号识别当前用户是否为授权用户，并在识别出是授权用户时，控制开关装置开启，由于采用超声波来识别人体，不会受到周围环境影响，抗干扰能力强，识别精度高。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据本发明实施例的开关设备的示意图；
[0021 ]图2是根据本发明实施例的超声波传感器工作原理图；
[0022]图3是根据本发明实施例的超声波传感器的结构示意图；
[0023]图4是根据本发明实施例的开关系统的结构示意图；
[0024]图5是根据本发明实施例开关设备的认证方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0027]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列元器件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些元器件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些系统、产品或设备固有的其它元器件。
[0028]本发明实施例提供了一种开关设备。
[0029]图1是根据本发明实施例的开关设备的示意图。如图1所示，该开关设备包括:开关装置10、超声波传感器20和处理器30。
[0030]超声波传感器20用于发射超声波信号，并接收超声波信号经过人体反射回来的反射信号。
[0031]处理器30与开关装置10和超声波传感器20分别相连接，用于在利用反射信号识别出授权用户的情况下，控制开关装置10开启。
[0032]本实施例中，超声波传感器20既可以发射超声波信号，也可以接收经过人体反射回来的反射信号，其中，人体包括但不限于人脸，还可以是手指(3D指纹)、手掌(3D手掌)等身体部位。超声波传感器20接收到经过人体反射回来的反射信号之后，可以将其转化成处理器30可以识别的信号。经过处理器30的识别之后，如果确定出当前用户属于授权用户，则控制开关装置10开启；反之，则可以通过报警器进行报警提示，或者输出相关的提示信息等。
[0033]超声波传感器20的工作原理如图2所示，超声波传感器20向人脸等部位发射超声波信号，由于超声波的波长短，频率较高，所以超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上，会出现类似于光线一样的透射、反射和折射现象，且恪守几何光学上的定律。基于上述原理，超声波信号遇到人脸时，会发生反射，超声波传感器20接收经过人脸反射的反射信号，并将其转化或者处理之后传输给处理器30进行识别。
[0034]处理器30可以是中央处理器，由于超声波在空气中的传播速度340m/s，结合发射与接收的时间间隔t，得到对应的距离s = 340t/2(m)，基于该原理可以根据超声波信号及其反射信号得到人体各部位与超声波传感器之间的距离，然后利用分析算法把这些不同的距离形成人体的生物特征信息，构建成高精度人体数字模型，然后与数据库中存储的数据进行对比，从而确定此用户是否为授权用户。
[0035]根据本发明实施例，通过采用超声波传感器20发射超声波信号并接收反射信号，处理器利用超声波的反射信号识别当前用户是否为授权用户，并在识别出是授权用户时，控制开关装置开启，由于采用超声波来识别人体，不会受到周围环境影响，抗干扰能力强，识别精度高。另外，由于超声波频率超出了人的感知范围，可以在不知不觉中完成人脸自动识别，从而避免给人带来不舒服的感觉。
[0036]优选地，本发明的开关设备还包括:信号放大电路，连接在超声波传感器和处理器之间，用于对超声波传感器接收到的反射信号进行放大处理。
[0037]本实施例中，超声波传感器接收到反射信号之后，将该信号先通过信号放大电路进行放大处理，然后再传输给处理器进行识别。
[0038]进一步地，开关设备还包括:滤波电路，连接在超声波传感器和处理器之间，用于对超声波传感器接收到的反射信号进行滤波处理。
[0039]本实施例中，可将反射信号进行滤波处理，从而降低干扰信号。具体地，可以是将反射信号经过信号放大电路和滤波电路进行放大、滤波处理之后，得到处理器识别处理的可用信号，然后传输给处理器。
[0040]优选地，超声波传感器为多个，其中，多个超声波传感器设置在不同的位置，分别与处理器相连接。
[0041]本实施例中，超声波传感器可以为多个，这样，采用设置在不同位置的多个超声波传感器进行人体的生物特征识别，从而提高识别精度。优选地，为避免多个超声波传感器之间产生干扰，不同的超声波传感器所发射的超声波信号的频率各不相同。
[0042]优选地，如图3所示，本实施例的超声波传感器20包括:发射器201，用于向人体的方位发射超声波信号;接收器202，用于接收超声波信号经过人体反射回来的反射信号。
[0043]进一步优选地，超声波传感器还包括:控制单元，与发射器和接收器分别相连接，用于控制发射器发送超声波信号以及判断接收器是否接收到反射信号。
[0044]本实施例中，采用控制单元来控制超声波信号的发射和反射信号接收的识别，从而实现超声波传感器的可控性。
[0045]优选地，开关设备还包括:检测器，与控制单元相连接，用于检测超声波信号发射方向上是否出现人体，其中，控制单元还用于在检测到人体的情况下控制发射器发送超声波信号。
[0046]检测器可以用于检测在预设位置上是否出现人体，例如可测量区域内超声波信号的发射方向是否存在人脸、手掌等。如果检测到，则向超声波传感器的控制单元发送信号，以使其控制发射器发射超声波信号。其中，检测器包括但不限于红外探测器等可以识别人体的检测设备。
[0047]本实施例中，通过设置检测器来探测是否出现人体，以便于告知超声波传感器工作，这样，减少超声波传感器在不断地发射超声波所带来的能耗。
[0048]优选地，处理器上设置有控制接口，用于连接外部控制器。
[0049]本实施例中，在处理器上还预留有控制接口，以便于是的其它的外部控制器通过该接口连接到开关设备，实现多系统联合使用。
[0050]需要说明的是，本发明实施例的开关设备可用于智能密码锁、门禁保险柜等领域，其中，开关装置可以是继电器等装置。
[0051]本发明实施例的另一个方面，还提供了一种开关系统，该系统包括开关设备和服务器，该服务器与开关设备相连接，用于存储授权用户的人体生物特征信息。其中，开关设备为本发明上述实施例所提供的开关设备。
[0052]开关设备与服务器通过有线或者无线连接，具体地，开关设备的处理器与服务器相连接，授权用户的生物特征信息存储在服务器的数据库中，这样，当处理器生成人体的生物特征信息之后，可以将其与服务器中的数据进行对比，确定其是否为授权用户的生物特征信息，如果是，则认证成功，开启开关装置。
[0053]优选地，本实施例的开关系统还包括:云端控制器，通过网络与服务器或者开关设备相连接，用于进行远程授权。通过在云端设置云端控制器，这样方便远程对开关设备的控制授权。
[0054]本发明一种优选的开关系统如图4所示，其中，包括开关设备、服务器40、云端控制器50以及外部控制器60，其中，开关设备包括:开关装置10、超声波传感器20、处理器30。
[0055]本发明实施例的另一个方面，还提供了一种开关设备的认证方法，该方法主要基于超声波的人体识别技术，可以用于本发明实施例的开关设备。如图5所示，方法包括:
[0056]步骤S501，接收超声波信号经过人体反射回来的反射信号。
[0057]步骤S502，利用反射信号生成人体的生物特征信息。
[0058]步骤S503，对生物特征信息进行识别，判断生物特征信息是否是授权用户所具有的生物特征信息。
[0059]步骤S504，在识别出是授权用户的生物特征信息的情况下，控制开关装置开启。
[0060]由于超声波的波长短，频率较高，所以超声波在定向传播时，在两种不同媒质的分界面上，会出现类似于光线一样的透射、反射和折射现象，且恪守几何光学上的定律。基于上述原理，超声波信号遇到人体时，会发生反射，通过接收经过人体反射的反射信号，并将其转化或者处理之后生成人体的生物特征信息，例如构建人体三维数字模型；然后通过识别该生物特征信息来判断当前用户是否为授权用户，在识别出是授权用户的情况下，控制开关装置开启，也即是认证成功。
[0061]根据本发明实施例，通过接收人体反射回来的超声波的反射信号，利用超声波的反射信号生成生物特征信息，以识别当前用户是否为授权用户，并在识别出是授权用户时，控制开关装置开启，由于采用超声波来识别人体，不会受到周围环境影响，抗干扰能力强，识别精度高。另外，由于超声波频率超出了人的感知范围，可以在不知不觉中完成人脸自动识别，从而避免给人带来不舒服的感觉。
[0062]优选地，上述步骤S503包括:将生物特征信息与数据库中的存储的授权用户的生物特征信息进行匹配，其中，如果匹配上数据库中的生物特征信息，则为授权用户。
[0063]授权用户的生物特征信息存储在服务器的数据库中，这样，当生成人体的生物特征信息之后，可以将其与服务器中的数据进行匹配，如果匹配成功，则确定其是否为授权用户的生物特征信息，认证成功，继而开启开关装置。
[0064]需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0065]在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0066]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种开关设备，其特征在于，包括: 开关装置； 超声波传感器，用于发射超声波信号，并接收所述超声波信号经过人体反射回来的反射信号；以及 处理器，与所述开关装置和所述超声波传感器分别相连接，用于在利用所述反射信号识别出授权用户的情况下，控制所述开关装置开启。2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备还包括: 信号放大电路，连接在所述超声波传感器和所述处理器之间，用于对所述超声波传感器接收到的所述反射信号进行放大处理。3.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备还包括: 滤波电路，连接在所述超声波传感器和所述处理器之间，用于对所述超声波传感器接收到的所述反射信号进行滤波处理。4.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述超声波传感器为多个，其中，多个所述超声波传感器设置在不同的位置，分别与所述处理器相连接。5.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述超声波传感器包括: 发射器，用于向所述人体的方位发射所述超声波信号； 接收器，用于接收所述超声波信号经过人体反射回来的反射信号。6.根据权利要求5所述的开关设备，其特征在于，所述超声波传感器还包括: 控制单元，与所述发射器和所述接收器分别相连接，用于控制所述发射器发送所述超声波信号以及判断所述接收器是否接收到所述反射信号。7.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备还包括: 检测器，与所述控制单元相连接，用于检测所述超声波信号发射方向上是否出现所述人体，其中，所述控制单元还用于在检测到所述人体的情况下控制所述发射器发送所述超声波信号。8.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述处理器上设置有控制接口，用于连接外部控制器。9.一种开关系统，其特征在于，包括: 权利要求1至8中任一项所述的开关设备；以及 服务器，与所述开关设备相连接，用于存储授权用户的人体生物特征信息。10.根据权利要求9所述的开关系统，其特征在于，所述开关系统还包括: 云端控制器，通过网络与所述服务器或者所述开关设备相连接，用于进行远程授权。11.一种开关设备的认证方法，其特征在于，包括: 接收超声波信号经过人体反射回来的反射信号； 利用所述反射信号生成人体的生物特征信息； 对所述生物特征信息进行识别，判断所述生物特征信息是否是授权用户所具有的生物特征信息；以及 在识别出是所述授权用户的生物特征信息的情况下，控制开关装置开启。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，对所述生物特征信息进行识别包括: 将所述生物特征信息与数据库中的存储的授权用户的生物特征信息进行匹配，其中，如果匹配上数据库中的生物特征信息，则为授权用户。
【文档编号】G07C9/00GK105869251SQ201610331047
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】闫满意, 牟桂贤, 余祥
【申请人】珠海格力电器股份有限公司