一种基于人脸识别的图示馆管理方法及其系统与流程

本发明涉及一种基于人脸识别的图示馆管理方法及其系统。

背景技术：

图书馆自习教室座位“一座难求”是多所高校面临的共同问题。近年来，随着高校招生规模和社会集体对更高学历的要求以及社会竞争的不断激烈化，考研潮的兴起。高校图书馆作为在校师生学习和查阅资料的重要场所，在高校建设和学校师生在校学习起着非常重要的作用。而高校图书馆的座位数量和需求产生了一定矛盾，导致了抢座，占座不好行为的出现。而国内高校图书馆目前使用的管理系统都存在功能单一化或者一定缺陷，师生的实际使用体验不佳。当前图书馆的藏书管理，借阅系统都使用计算机实现了比较高效的管理系统。但是仍然存在很多的不方便，并不能让学生、老师们感受到一种“智能”的存在，随着科技的发展，作为未来人才培养的源头。应该让学生、老师们更能感受到智能带给大家的便利。这样会通过这个经验在学习中和生活中带给体验者更多的启迪。

智能图书馆管理系统主要可以分为：人脸识别系统、信号的发送与接收技术，数据分析技术。对于智能图书馆管理系统而言，一个完整的系统需要门禁，数据库，数据分析几个模块。智能图书馆管理系统和普通的图书馆管理系统最大的区别就是更加的智能化。在我国，数据分析等相关算法发展的十分的迅速，但是由于现在大多数地方用的还是并不智能的管理系统，所以导致了人力物力的巨大耗费，然而智能管理系统就可以实现智能判断，从而去减轻管理者的负担，也可以更好的让体验者体验到智能带给他们生活的便利。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供了一种基于人脸识别的图示馆管理方法及其系统。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种基于人脸识别的图示馆管理方法，包括：

对读书馆内的座位进行编号，并将与编号所对应的座位的使用或空置状态信息存储于云平台中；

通过图像扫描终端扫描图书馆的入口处，当扫描到有访客时，获取访客的面部信息；

通过监控终端对所述面部信息与预置的人脸图像进行匹配，匹配成功，控制门锁打开，匹配失败，控制门锁关闭；

根据访客有无通过门禁，云平台判断访客第一预设时间段内有无访问当前图书馆内座位状态信息的权限，当访客通过门禁后通过移动终端访问云平台，且访问时间与通过门禁时的时间差值处于第一预设时间段内时，云平台给予移动终端访问权限，通过移动终端获取当前图示馆内座位状态信息，根据所获取的状态信息，通过移动终端能预约空置的座位，在预约成功后，云平台对图书馆内座位状态信息进行更新。

优选地，通过另一个图像扫描终端扫描图书馆的出口处，当扫描到有访客时，获取访客的面部信息，通过监控终端对所述面部信息与预置的人脸图像进行匹配，确定访客的身份后，云平台就访客所占用的座位进行状态更新。

优选地，通过嵌入于座位中的压力传感器采集压力值，在通过移动终端预约好空置的座位后，监控终端开始计时，第二预设时间段内，通过监控终端定时将对压力传感器采集的压力值与压力阀值进行比对，若当前压力值总是低于压力阀值，云平台就预约好的座位的状态由使用状态转变成空置状态。

优选地，第二预设时间段后，预约好的座位若处于使用状态，监控终端定时对当前压力值与压力阀值进行比对，若某一时刻的压力值低于压力阀值时，监控终端开始计时，第三预设时间段内，通过监控终端对当前压力值与压力阀值进行比对，若当前压力值总是低于压力阀值，云平台就座位的状态由使用状态转变成空置状态。

优选地，通过云平台存储有书籍的位置信息、预设周期内访客所借阅的历史信息，在访客通过门禁后通过移动终端访问云平台时，通过移动终端能获取访客所借阅的历史信息、与书籍对应的摆放位置信息。

优选地，云平台还能根据访客的身份信息、借阅的历史信息判断访客的喜好，并通过移动终端对访客进行阅读推荐；所述云平台的阅读推荐通过如下步骤实现：

在云平台上构建数据库或网络书籍库，在访客通过移动终端访问云平台时，云平台提取上一次访客的图书借阅历史；

云平台通过预先构建的阅读信息提取模型提取访客最近所借阅的预定数量书籍的关键信息，

根据关键信息搜索预先构建的数据库或网络数据库，得到每本书籍关键信息搜索到的书籍列表；

根据搜索到的书籍列表和访客的专业确定每本书籍与书籍关键信息的匹配度得分；

将书籍匹配度得按照由大到小进行排序，根据书籍的预设推荐数量和所述排序，选择所述预设推荐数量的书籍进行推荐。

优选地，提取书籍关键信息的步骤包括：

对书籍的书名进行分词，根据分词结果提取每个词的阅读特征，根据提取的阅读特征通过阅读信息提取模型提取图像文本中的书籍关键信息。

优选地，通过云平台定时向监控终端发送图书馆内的座位使用状态信息，通过设置在图书馆外部的显示屏将座位使用状态信息显示出来。

优选地，在图书馆的门禁处还设有辅助识别终端，在访客站立在图像扫描终端的扫描区域内，而门锁没有被打开时，通过辅助识别终端的ic卡识别方式读取访客的身份信息，通过监控终端确定访客的身份后，监控终端控制门锁打开。

本发明还提出了一种基于人脸识别的图书馆管理系统，包括：第一图像扫描终端、第二图像扫描终端、监控终端、云平台、移动终端和门锁；

所述第一图像扫描终端设置在图书馆的入口处，用于扫描预设区域内的图像信息，在扫描访客时，将访客的面部信息发送给监控终端；

所述第二图像扫描终端设置在图书馆的出口处，用于扫描预设区域内的图像信息，在扫描访客时，将访客的面部信息发送给监控终端；

所述监控终端用于对第一图像扫描终端发送过来的面部信息与预置的人脸图像进行匹配，并根据匹配结果判断是否打开门锁；若匹配成功，将确定访客的身份信息通过第一传输信号发送给云平台，并控制门锁打开；所述监控终端用于对第二图像扫描终端发送过来的面部信息与预置的人脸图像进行匹配，在确认访客的身份后，将访客的身份信息通过第二传输信号发送给云平台；

所述云平台用于根据监控终端发送来第一传输信号给予移动终端请求预约空位的权限；所述云平台还用于根据移动终端发送过来的预约空位的请求对当前座位状态信息进行更新；所述云平台还用于根据监控终端发送来的第二传输信号解除移动终端预约空位的权限，并对当前座位状态信息进行更新；

所述移动终端用于访问云平台内包括座位状态的信息；所述移动终端还用于在通过门禁后向云平台发送预约空位的请求。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明通过对图书馆内的座位进行编号，通过云平台将座位信息存储起来，在访客通过移动终端访问云平台时，访客就可知晓图书馆内的座位情况，方便访客及时对自己的行程做好规划，杜绝了抢座现象的发生。

本发明利用了人脸识别技术识别待进入图书馆的访客的身份信息，并通过监控终端判断访客有无进入图书馆的权限，当且仅当访客进入图书馆后才能预约图书馆内空置的座位，此方式在实现对图书馆座位智能化管理以及图书馆资源的有效共享的同时，避免人不在图书馆却预约好座位，导致座位长时间空置却无人能够使用的现象的发生，也避免访客之间因为座位而发生纠纷，提高了访客进入图书馆的积极性。

本发明还利用了人脸识别技术识别离开图书馆的访客的身份信息，并通过监控终端确认访客的身份，云平台根据离开的访客身份信息对与之对应的座位进行状态更新，如座位由原先的使用状态转变成空置状态，避免了访客离开图书馆后云平台上还记录与访客对应的座位还处于使用状态，实现了资源的合理分配，能有效提高资源利用率。

附图说明

图1是本发明提出的一种基于人脸识别的图示馆管理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

参照图1，本发明提出了一种基于人脸识别的图示馆管理方法，包括：

对读书馆内的座位进行编号，并将与编号所对应的座位的使用或空置状态信息存储于云平台中；

通过图像扫描终端扫描图书馆的入口处，当扫描到有访客时，获取访客的面部信息；

通过监控终端对所述面部信息与预置的人脸图像进行匹配，匹配成功，控制门锁打开，匹配失败，控制门锁关闭；

根据访客有无通过门禁，云平台判断访客第一预设时间段内有无访问当前图书馆内座位状态信息的权限，当访客通过门禁后通过移动终端访问云平台，且访问时间与通过门禁时的时间差值处于第一预设时间段内时，云平台给予移动终端访问权限，通过移动终端获取当前图示馆内座位状态信息，根据所获取的状态信息，通过移动终端能预约空置的座位，在预约成功后，云平台对图书馆内座位状态信息进行更新。

图像扫描终端包括一个不间断拍摄图书馆入口预定区域的摄像头、以及用于将摄像头拍摄的图像中的人脸图像提取出来的处理装置。首先处理装置判断图书馆入口预定区域是否存在人脸图像，在判断出存在人脸图像，处理装置提取出访客的面部信息。

处理装置判断采集的图像中是否存在人脸图像可采用现有的参考模板法、人脸规则法、样品学习法、特征子脸法等。

参考模板法是先设计一个或多个标准人脸的模板，通过计算测试采集的图像与标准模板之间的匹配程度，并通过设置匹配程度的阈值来判断是否存在人脸图像。人脸规则法是提取人脸的结构分布特征，并生成相应的规则以判断样品是否包含人脸。为节省篇幅，本申请不在一一赘述，本申请可择一或综合选择是否存在人脸图像的方法，判断图像信息中是否存在人脸图像的方法本申请不做限定。

在处理装置判断出图像中存在人脸图像后，处理装置将人脸图像中的面部信息提取出来。需要注意的是，为了避免多个访客同时进入图书馆，导致存在无权限进入的人员非法闯入，在图像扫描终端扫描区域内，一次仅允许一名访客存在。

处理装置提取的面部信息包括人脸图像对应的特征向量，比如首先确定人脸图像上眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，再将这些几何特征量形成描述该人脸的特征向量，该特征向量即为该人脸的人脸信息。特征向量的特征分量通常包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等。

在处理装置提取好人脸图像中的面部信息后，处理装置会把该面部信息发送给监控终端，监控终端将处理装置发送来的面部信息与其预存的人脸图像对应的面部信息进行比对，根据比对结果来对判断访客有无进入图书馆的权限。

为了提高图像扫描终端提取的面部信息的精准性，避免访客有权限但是却遭到门禁拒绝进入，在处理装置对摄像头采集的图像进行预处理，预处理包括灰度校正、光线补偿。在处理装置识别出摄像头采集的图像包含人脸图像时，处理装置对人脸图像进行二次处理，该处理可以是锐化、灰度变幻、几何校正等，本申请可以采用一种或多种对图像进行预处理和二次处理的方式，具体采用哪种或哪些处理方式本申请不做限定。

在图书馆内的访客离开图书馆后，如果不及时对访客在移动终端上预约的座位进行状态更新，将导致其他访客无法对该座位进行预约，资源利用率低下，也会造成资源分配不公，引发访客之间的座位纠纷。本申请针对此现象提出了两种解决方式，一种是在图书馆的出口处加装另一个图像扫描终端，另一种是在每个图书馆的座椅上加装压力传感器，当然，也可是由云平台定时将使用状态下的座位直接调整成空置状态。

在采用在图书馆出口处加装独立的图像扫描终端时，此扫描终端与图书馆入口处的图像扫描终端工作原理完全相同，即：当扫描到有访客时，获取访客的面部信息，通过监控终端对所述面部信息与预置的人脸图像进行匹配，确定访客的身份。

在监控终端根据图书馆出口处图像扫描终端发送来的信息确认好访客的身份后，云平台就该访客所占用的座位进行状态更新，即：在访客有预约座位时，其所占用的座位由使用状态转变成空置状态，在访客无预约座位时，云平台对其存储的座位状态信息不做调整。

在采用每个图书馆的座椅上加装压力传感器的方式时，具体方式如下：

通过嵌入于座位中的压力传感器采集压力值，在通过移动终端预约好空置的座位后，监控终端开始计时，第二预设时间段内，通过监控终端定时将对压力传感器采集的压力值与压力阀值进行比对，若当前压力值总是低于压力阀值，云平台就预约好的座位的状态由使用状态转变成空置状态。第二预设时间段的值可为15分钟、20分钟等。根据经验，最好控制在30分钟以内。也就是说，如果第二预设时间段内，与压力传感器对应的座位无人使用，尽管先前已有读者对该座位进行了预约，在第二预设时间段过完时，云平台直接将该座位调整成空置状态。

第二预设时间段后，预约好的座位若处于使用状态，监控终端定时对当前压力值与压力阀值进行比对，若某一时刻的压力值低于压力阀值时，监控终端开始计时，第三预设时间段内，通过监控终端对当前压力值与压力阀值进行比对，若当前压力值总是低于压力阀值，云平台就座位的状态由使用状态转变成空置状态。

在访客坐在座位上阅读学习一段时间后，可能会因临时有事而需要离开图书馆，如果不及时对该座位进行回收，将导致座位的闲置，造成资源的浪费。因此，在第二预设时间段后，如果预约的座位被访客使用，压力传感器定时（比如每隔5分钟、10分钟）将压力值发送给监控终端，监控终端对压力传感器发送来的压力值与压力阀值进行比对，如果压力值低于压力阀值，证明当前座位上的访客已经离开。由于存在访客去找书或者上厕所的现象，在监控终端判断当前座位无人时，我们考虑给访客一定的延迟时间，即：在监控终端判断当前座位无人时，监控终端的计时模块开始计时，第三预设时间段内（比如10分钟）内，压力传感器定时（比如每隔1分钟或2分钟）将压力值发送给监控终端，如果第三预设时间段内的压力值总是小于压力阀值，证明当前访客有很大概率不会再回来，监控终端判定座位为空置状态，云平台就监控终端的判定结果对图书馆内座位的状态进行更新。

在图书馆的出口处加装图像扫描终端、在每个图书馆的座椅上加装压力传感器来实现对座椅状态监控的方式有着各自的优缺点。

采用加装图像扫描终端的方式虽然成本较低，但是此方式只能在访客离开图书馆后才能对座位状态进行更新，如何访客离开座位长时间在读书借阅室或者电子阅览室，原先使用的座位将长时间空置，资源使用率不高。

采用压力传感器的方式能够实时对座位状态进行监控，在访客离开座位超过一定时间后，原先的座位就会被更新到空置状态，此方式能够有效提高资源使用率，但是由于需要在每个座位上都要加装压力传感器，造成管理成本较高。

通过云平台存储有书籍的位置信息、预设周期内访客所借阅的历史信息，在访客通过门禁后通过移动终端访问云平台时，通过移动终端能获取访客所借阅的历史信息、与书籍对应的摆放位置信息，此方式方便访客知晓图书的借阅时间，便于访客能及时归还所借阅的书籍，并能快速查找到相似书籍的摆放位置。

云平台还能根据访客的身份信息、借阅的历史信息判断访客的喜好，并通过移动终端对访客进行阅读推荐。我们通过算法来对用户的喜好进行计算，结合自身专业以及之前借书的历史记录，对其进行个性化书单推荐，提高了访客的体验感。

云平台的阅读推荐通过如下步骤实现：

在云平台上构建数据库或网络书籍库，在访客通过移动终端访问云平台时，云平台提取上一次访客的图书借阅历史；

云平台通过预先构建的阅读信息提取模型提取访客最近所借阅的预定数量书籍的关键信息；

根据关键信息搜索预先构建的数据库或网络数据库，得到每本书籍关键信息搜索到的书籍列表；

根据搜索到的书籍列表和访客的专业确定每本书籍与书籍关键信息的匹配度得分；

将书籍匹配度得按照由大到小进行排序，根据书籍的预设推荐数量和所述排序，选择所述预设推荐数量的书籍进行推荐。

提取书籍关键信息的步骤包括：

对书籍的书名进行分词，根据分词结果提取每个词的阅读特征，根据提取的阅读特征通过阅读信息提取模型提取图像文本中的书籍关键信息。

通过云平台定时向监控终端发送图书馆内的座位使用状态信息，通过设置在图书馆外部的显示屏将座位使用状态信息显示出来。在访客站立在图书馆外时，就可通过显示屏及时观察到图书馆内的座位使用状态，人机交互感更强。

需要说明的是，云平台定时（比如每隔1分钟）将当前图书馆内座位状态信息发送给监控终端，并通过显示屏显示出来，以实现对信息的及时更新。

在图书馆的门禁处还设有辅助识别终端，在访客站立在图像扫描终端的扫描区域内，而门锁没有被打开时，通过辅助识别终端的ic卡识别方式读取访客的身份信息，通过监控终端确定访客的身份后，监控终端控制门锁打开。

在访客有权限进入图书馆，但是因光线或者其他原因导致图像扫描终端无法识别读者的面部信息，从而导致监控终端拒绝访客通过门禁时，访客可将ic卡贴在辅助识别终端上，通过监控终端确定访客身份后，访客可通过门禁进入图书馆内。

本发明还提出了一种基于人脸识别的图书馆管理系统，包括：第一图像扫描终端、第二图像扫描终端、监控终端、云平台、移动终端和门锁；

所述第一图像扫描终端设置在图书馆的入口处，用于扫描预设区域内的图像信息，在扫描访客时，将访客的面部信息发送给监控终端；

所述第二图像扫描终端设置在图书馆的出口处，用于扫描预设区域内的图像信息，在扫描访客时，将访客的面部信息发送给监控终端；

所述监控终端用于对第一图像扫描终端发送过来的面部信息与预置的人脸图像进行匹配，并根据匹配结果判断是否打开门锁；若匹配成功，将确定访客的身份信息通过第一传输信号发送给云平台，并控制门锁打开；所述监控终端用于对第二图像扫描终端发送过来的面部信息与预置的人脸图像进行匹配，在确认访客的身份后，将访客的身份信息通过第二传输信号发送给云平台；

所述云平台用于根据监控终端发送来第一传输信号给予移动终端请求预约空位的权限；所述云平台还用于根据移动终端发送过来的预约空位的请求对当前座位状态信息进行更新；所述云平台还用于根据监控终端发送来的第二传输信号解除移动终端预约空位的权限，并对当前座位状态信息进行更新；

所述移动终端用于访问云平台内包括座位状态的信息；所述移动终端还用于在通过门禁后向云平台发送预约空位的请求。

综上，本发明将图书馆门禁和图书馆座位管理结合在一起，基于人脸识别技术实现了门禁的无卡进出以及座位的高效利用，解决了因占座而带来的纠纷，并能提高图书馆内的座位资源的利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。