一种自适应身高的人脸识别装置的制作方法

本发明涉及人脸识别技术领域，具体而言，涉及一种自适应身高的人脸识别装置。

背景技术：

随着社会的发展和科技的进步，如今门锁领域也逐渐和高科技结合，取代了传统的钥匙开锁的结构，出现了人脸识别类的生物识别门锁，使得人们的房屋安全性有了很大的提高，现有的人脸识别门锁中用于识别人脸的摄像头为固定角度的，由于门锁是安装在家庭的入户门上，其高度在安装后即为固定难以变动的。但使用此门锁的用户身高可能有较大变动，因此固定不动的摄像头很难适配不同身高的用户，用户往往需要弯腰或者垫脚才能进入摄像头能拍到识别的镜头内。经调查发现，具备自主开门行为能力的用户身高一般分布在1.2-1.9m之间，为了较好地覆盖此身高范围，现新出现了一类可以适应不同身高使用者，然而其一般采用控制固定角度的摄像头上下平移的方法来与不同身高的开锁者对齐，且这种结构摄像头平移的轨道长，安装不方便，长期使用后还容易卡死损坏。

另一方面，现有的人脸识别门锁主要包括了带软件系统的人脸识别模块和机械结构部分，软件系统的研发更新难度大、周期长，且人脸识别模块一般为体积较大，安装方案单一，这也造成了与人脸识别模块匹配的机械结构部分结构单一，造成门锁的整体结构方案和安装方案难以推陈出新，难以满足市场多样化的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自适应身高的人脸识别装置，以解决现有技术中存在的问题，利用可旋转角度的镜头，适用于不同身高的用户人脸识别；通过紧凑精巧的结构、模块化的设计与灵活的安装方式可与多样化的锁具机械结构配合。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应身高的人脸识别装置，该人脸识别装置包括识别控制部，所述识别控制部包括识别控制电路板和摄像组件，所述识别控制部还包括驱动组件，所述驱动组件包括电机和由所述电机驱动旋转的输出轴；所述摄像组件包括安装架和设置在所述安装架上的摄像头，所述安装架与所述输出轴配合连接，在所述输出轴的驱动下带动所述摄像头上下转动。

可选地，所述摄像头设于所述安装架正面，所述安装架侧面伸出设有输出轴孔，所述输出轴匹配插入所述输出轴孔内并带动所述安装架转动。

可选地，所述驱动组件还包括齿轮传动系，所述齿轮传动系包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的齿轮轴与所述电机相连；所述第二齿轮由所述第一齿轮带动，所述输出轴为所述第二齿轮的齿轮轴。

可选地，所述齿轮系中包括换向齿轮，所述换向齿轮为以所述齿轮盘中面为中心面对称的正反两边相同的齿轮，所述换向齿轮的齿轮盘的两面分别设有与其齿轮轴同心的圆弧形的第一限位槽和第二限位槽；所述第一限位槽和第二限位槽的对称轴分别为第一对称轴和第二对称轴，以水平面为基准面，所述第一对称轴与水平面所成夹角为第一限位角，所述第二对称轴与水平面所成夹角为第二限位角，所述第一限位角不完全等于第二限位角。

可选地，所述驱动组件还包括齿轮箱，所述齿轮传动系安装于所述齿轮箱内，所述齿轮箱上设有通孔供所述齿轮系中齿轮的齿轮轴伸出；所述齿轮箱内侧配合所述换向齿轮的位置伸出有限位柱，所述限位柱安装在所述齿轮箱上时，所述限位柱插入所述第一限位槽或第二限位槽内，限位柱随着所述换向齿轮的转动在所述第一限位槽或第二限位槽的范围内滑动。

可选地，所述换向齿轮为所述第一齿轮或第二齿轮。

可选地，所述齿轮箱内还设有角度传感器，所述角度传感器上设有卡口和接线口，所述第一齿轮或第二齿轮的齿轮轴的齿轮轴匹配插入所述卡口内，并带动所述角度传感器转动。

可选地，所述齿轮箱呈长形，所述齿轮系在所述齿轮箱内顺次相互啮合排布，所述第一齿轮位于所述齿轮系的最端部；所述齿轮箱与所述电机相互垂直呈l型，所述输出轴从齿轮箱面对电机的一面伸出。

可选地，所述识别控制部还设有安装盒，所述安装盒包括侧面上端的窗口和三面围绕所述窗口的u型的安装腔，l型的所述驱动组件设于所述安装腔的一角并与其形状匹配；所述摄像组件与所述驱动组件相连，所述摄像头从所述窗口露出；所述摄像组件的上方设有所述识别控制电路板。

可选地，还包括扬声部、感应部、应急电路部和可拆卸的电池电源部。

如上，应用本发明的技术方案，本发明提供的一种自适应身高的人脸识别装置，与现有技术相比，具备以下技术效果：

更灵活方便耐用的人脸识别身高适应方法。本发明中采用了与现有技术中固定角度的摄像头不同的旋转驱动摄像组件的方式，从而使得摄像头可以拍摄到的上下方向上的范围增大，旋转摄像头的方式比起大幅度上下平移摄像头的方式而言，无需另外单独架设平移轨道，结构更加精巧；且动作简单不容易发生结构损坏，只需要旋转有限角度，在距离足够时即可捕捉较大高度范围内的人脸。

融合角度传感器的一体化驱动组件，且能实现能够不同方向上的旋转。在齿轮箱中集成齿轮传动系统和角度传感器，当齿轮系驱动摄像组件转动时正好驱动角度传感器转动同样角度，从而准确获得摄像组件的转动角度。换向齿轮上的第一限位槽和第二限位槽分别与限位柱匹配，用以提供不同角度上的旋转，可根据需要将其安装在不同的高度。

组部件式布局方案，便于拆卸和分离式安装。按功能将整体装置分为不同的组部件，与门锁的其它机械结构配合时，可根据实际需要拆分设置在不同的部位，可以使得最终形成的门锁结构形态多样化。

为了让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例并结合附图详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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：

图1示意性示出了本发明的人脸识别装置中识别控制部的爆炸图；

图2示意性示出了本发明的人脸识别装置中安装架的立体图；

图3示意性示出了本发明的人脸识别装置中驱动组件的爆炸图；

图4示意性示出了本发明的人脸识别装置中换向齿轮第一个面的正视图；

图5示意性示出了本发明的人脸识别装置中换向齿轮第二个面的正视图；

图6示意性示出了本发明的人脸识别装置中齿轮箱的部分立体图；

图7示意性示出了本发明的人脸识别装置的爆炸图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

如图所示，本发明的实施例提供了一种自适应身高的人脸识别装置，包括识别控制部1，所述识别控制部1包括识别控制电路板11和用于对用户的头像进行补光和对人脸寻找、捕捉、定位、识别图像提取的摄像组件12。摄像组件12主要包括安装架121和安装在安装架121正面的两颗摄像头122，还设有补光灯123，所述安装架121上设有聚光灯罩124与所述补光灯123配合，安装架121侧面伸出设有输出轴132孔125，另一侧设有与所述输出轴132孔125同轴的从动轴126；驱动组件13用于在进行人脸寻找时驱动摄像组件12上下转动，驱动组件13主要包括输出动力的电机131和由电机131驱动的输出轴132，所述输出轴132和电机131可为直接连接或通过传动结构间接连接；输出轴132匹配插入所述输出轴132孔125内并带动所述安装架121以所述输出轴132孔125和从动轴为中心转动，从而带动所述摄像头122转动，实现摄像头122摄像范围和人脸识别范围的增大。

换言之，只要用户的头部高度在摄像头122旋转时，在其最低旋转角和最高旋转角的范围之内，其头像就能被摄像头122捕捉，无需用户弯腰或者垫高即可快速实现人脸识别。采用设置有摄像头122的安装架121侧面与驱动组件13相联动，当安装架121在驱动组件13的驱动下以侧面的轴向转动时，安装架121正面的摄像头122也随之进行上下方向上的转动，与人体身高的方向匹配。

作为驱动组件13传动的一个优选方案，所述驱动组件13还包括齿轮传动系，所述齿轮传动系包括第一齿轮133和第二齿轮134，所述第一齿轮133的齿轮轴与所述电机131相连；所述第二齿轮134由所述第一齿轮133带动，所述输出轴132为所述第二齿轮134的齿轮轴。需要注意的是，第一齿轮133和第二齿轮134仅为齿轮传动系中的其中两个齿轮，为了更好地传动或处于体积、长度等其它方面的考量，齿轮传动系中可以根据实际需要设置更多的齿轮与第一齿轮133和第二齿轮134啮合传动。

在齿轮系中设有与普通齿轮不同的特殊齿轮——换向齿轮，其可以限定摄像头122的最大旋转角度，还能使得本装置中驱动装置可旋转的角度范围发生变化，最终作用在摄像头122上的表现为使得摄像头122旋转范围的朝向变化。所述换向齿轮为以所述齿轮盘中面为中心面对称的正反两边相同的齿轮，所述换向齿轮的齿轮盘的两面分别设有与其齿轮轴同心的圆弧形的第一限位槽141和第二限位槽143；所述第一限位槽141和第二限位槽143的对称轴分别为第一对称轴142和第二对称轴144，以水平面为基准面，所述第一对称轴142与水平面所成夹角为第一限位角，所述第二对称轴144与水平面所成夹角为第二限位角，所述第一限位角不完全等于第二限位角。作为换向齿轮的优选齿轮，所述换向齿轮为所述第一齿轮133或第二齿轮134，以保证其可以达到换向齿轮的换向作用，且不会影响第一齿轮133和第二齿轮134的其它功能。

为了更好地保护齿轮传动系以及达到更进一步的传动效果，所述驱动组件13还包括齿轮箱15，所述齿轮传动系安装于所述齿轮箱15内，所述齿轮箱15上设有通孔151供所述齿轮系中齿轮的齿轮轴伸出；所述齿轮箱15内侧配合所述换向齿轮的位置伸出有限位柱152，所述限位柱152安装在所述齿轮箱15上时，所述限位柱152插入所述第一限位槽141或第二限位槽143内，限位柱152随着所述换向齿轮的转动在所述第一限位槽141或第二限位槽143的范围内滑动。

第一限位槽141和第二限位槽143与限位柱152的配合形成了导程限制配合，使得摄像组件12只能在一个预设的角度范围内上下旋转。考虑到能够自主使用人脸识别开锁的身高范围为1.2-1.9m，与一般人脸识别门锁的安装高度，本实施例中将第一限位角的范围优选设置为+15°～-45°，第二限位角的范围优选设置为+45°～-15°，保证可以将此身高范围内的用户头部覆盖在摄像头122的识别范围内。

两种限位角提供了两种本人脸识别装置可以安装的位置方向，具体结构及使用方法为：换向齿轮上还设有定位点，与所述第一限位槽141匹配并位于同一个面的为第一定位点，与所述第二限位槽143匹配并位于同一个面的为第二定位点146。当所述第一限位槽141朝向限位柱152安装时，所述第一定位点与齿轮箱15上的配合点对应，限位柱152将会插入第一限位槽141内，使得最终摄像组件12在+15°～-45°之间转动，此时的情况适用于人脸识别装置倒置安装。当第二限位槽143朝向限位柱152安装时，所述第二定位点146与齿轮箱15上的配合点对应，限位柱152将会插入第二限位槽143内，使得最终摄像组件12在+45°～-15°之间转动，此时适合人脸识别装置正置安装。正置安装与倒置安装两种方式使得在考虑与门锁的其它结构配合时，可以设计多种结构方案和外部造型，增加门锁的多样性。

摄像头122转向的角度需要经过角度传感器16的检测，为了更准确的捕捉到转向的角度、增强结构一体性和保护角度传感器16免受外界破坏，本实施例将角度传感器16设置于齿轮箱15内。所述角度传感器16上设有卡口161和接线口162，所述卡口161用于使得所述第一齿轮133或第二齿轮134的齿轮轴的齿轮轴匹配插入并带动所述角度传感器16转动，通过所述接线口162可以与识别控制电路板11相连，将其检测到的转动角度发给控制电路板。

在部组件的设置装配设置方面，本发明也做出了一些特殊的设置，使得整个装置结构紧凑精巧，且形成几块相对独立的部件，方便分开安装和拆卸。其中：

所述齿轮箱15呈长形，所述齿轮系在所述齿轮箱15内顺次相互啮合排布，所述第一齿轮133位于所述齿轮系的最端部；所述齿轮箱15与所述电机131相互垂直呈规则的l型，所述输出轴132从齿轮箱15面对电机131的一面伸出。

此外，所述识别控制部1还设有安装盒17，所述安装盒17包括侧面上端的窗口171和三面围绕所述窗口171的u型的安装腔172，l型的所述驱动组件13设于所述安装腔172的一角并与其形状匹配，以达到最高的空间利用率；所述摄像组件12与所述驱动组件13相连，所述摄像头122从所述窗口171露出，避免其它结构的阻挡；所述摄像组件12的上方设有所述识别控制电路板11，从而组成一个上半部分为识别控制电路板11，下半部分为摄像组件12和驱动组件13的人脸识别装置；为了避免损坏和更好地与其它部件安装，还设有与之尺寸大小匹配的底板18。

除上述部件外，本发明中所述的自适应身高的人脸识别装置还包括扬声部2、感应部3、应急电路部4和可拆卸的电池电源部5。扬声部2可以安装在门锁前面板的侧面或正面并通过连接线连接到感应部3上，用于人脸识别时进行音频提示信息传递；感应部3可以安装在门锁前面板的下方，用于人体感应唤醒门锁和识别nfc门卡；电池电源部5采用可拆卸方案与金手指触点设计，使用方便且美观；应急电路部4主要有应急充电功能和门锁系统复位功能，其可以安装在门锁底部，与识别控制电路板11采用连接线相连，当电池电源部5出现电量不足且用户未对其充电时，用户可以利用充电宝连接至此应急电路的充电口，待系统启动后识别开门。

综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。