一种基于人脸识别的门禁机的制作方法
本发明涉及门禁机技术领域，具体为一种基于人脸识别的门禁机。
背景技术：
门禁机是门禁系统的核心控制设备，以大容量flash作为存储载体，具有数据存储可靠，掉电数据不丢失，集管理和自动控制为一体。实现门禁的自动化管理，数据还可用于考勤，实现门禁考勤双功能，同时与一卡通系统可以无缝连接。广泛应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等，还可与其它系统联动控制等多种控制功能，按照控制器和管理电脑的通讯方式分为：rs485联网型门禁机、tcp/ip网络型门禁机、不联网门禁机，按通讯方式分为rs-485通讯和tcp/ip型。门禁控制器分为一控一门禁控制器和一控二门禁控制器等等。
目前市场上存在的部分带有人脸识别的门禁机在安装时通常固定在墙面上，使用者在进行面部识别时需要按压门禁机按键，将门禁机电亮，并将面部靠近门禁机自带的人脸识别摄像头，操作需要一定的时间，使用较为麻烦，此外，由于门禁机固定安装在一定高度，由于使用者身高不同，在使用时需要使用者根据门禁机人脸识别摄像头位置调整自身高度，需要使用者保持此高度一段时间进行面部识别，对于身高与门禁机差异较大的使用者识别难度较大，不利于身高差异较大的使用者使用，另外，现有门禁机自带的人脸识别摄像头通常裸露在空气中，在门禁机长时间使用后，容易导致人脸识别摄像头表面附着有灰尘，导致识别效果降低，影响门禁机的正常使用，为此我们提出一种基于人脸识别的门禁机。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于人脸识别的门禁机，具有可自动进行人脸识别、可自动适应不同人群、提高识别效果等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上可自动进行人脸识别、可自动适应不同人群、提高识别效果等的目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于人脸识别的门禁机，包括固定横梁、控制终端，所述固定横梁的右侧固定安装有第一伺服电机，且第一伺服电机的输出轴上固定套装有位于固定横梁内部的驱动丝杆，所述驱动丝杆的外部螺纹套接有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的底端固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴上固定安装有卡架，且卡架的内部活动安装有人脸识别摄像头，所述卡架的右侧固定安装有第三伺服电机，且第三伺服电机的输出轴与人脸识别摄像头固定连接，所述固定横梁正面的左右两侧均固定安装有连杆，且连杆侧面的下方固定安装有红外感应测距仪，所述固定横梁正面的左侧固定安装有一级控制器，所述固定横梁底部的左侧固定安装有防护箱，且防护箱右侧的内部固定安装有刷毛，所述防护箱的内部固定安装有安装板，且安装板的顶部活动安装有固定外罩，所述固定外罩的内部固定安装有清理棉。
优选的，所述固定横梁的上下两侧均固定安装有均匀分布的固定耳，所述固定横梁的底部开设有与电动伸缩杆相互配合的矩形槽，所述固定横梁正面的右侧固定安装有报警器。
优选的，所述电动伸缩杆上方的侧面开设有与驱动丝杆相互配合的螺纹孔，所述电动伸缩杆上方的截面形状为矩形。
优选的，所述刷毛致密分布在防护箱内部右侧的前后两侧，所述刷毛的长度值为防护箱内部前后两侧宽度值的二分之一。
优选的，所述安装板的顶部与固定外罩的底部开设有相互配合的卡槽与卡块，所述固定外罩的宽度值与防护箱内部前后两侧的宽度值相同。
优选的，所述清理棉的内部为曲面，所述清理棉的截面形状与人脸识别摄像头外部的截面形状相同，所述清理棉左右两侧的长度值小于防护箱内部左右两侧的宽度值。
优选的，所述一级控制器与第一伺服电机、电动伸缩杆、第二伺服电机、第三伺服电机、人脸识别摄像头、红外感应测距仪控制连接，所述一级控制器由运算放大器、微控制器、信号收发器组成。
优选的，所述控制终端由人脸识别模块、编辑模块以及信号收发器组成，所述控制终端与一级控制器控制连接。
优选的，所述人脸识别摄像头包括摄像头壳体，摄像头壳体内设置摄像头pcb板、镜头及挡光镜，所述镜头安装在所述摄像头pcb板上，所述摄像头壳体上开设通光孔，所述通光孔位于所述镜头的正前方，所述通光孔与所述镜头之间设置有挡光镜。
优选的，所述人脸识别模块用于识别人脸信息，包括：
步骤a1，获取p张已经确定是否通过识别模块的识别人脸图像，p张人脸图像中均含有识别模块所识别到的p种识别结果，将p张人脸图像的p种识别结果形成一个历史识别结果矩阵y,所述历史识别结果矩阵y有p行1列，同时将p张人脸图像转换成图像像素矩阵，将所述图像像素矩阵按列转变为像素向量，将p张人脸图像的像素向量形成一个数据矩阵m，所述数据矩阵m为p行n列，当识别未通过时，所述人脸图像对应的识别结果为0，当识别通过时，所述人脸图像对应的识别结果为1；
步骤a2，对识别结果矩阵y和数据矩阵m构建一个学习函数：
其中，f(m)代表构建的学习函数，yi，1代表识别结果矩阵y的第i行第1列的值，mi，j代表数据矩阵m第i行第j列的值，λ0代表学习因子，λj代表学习函数的参数识别系数，i＝1，2，3，…，p,j＝1，2，3，…，n；
步骤a3，根据以下公式确定学习因子λ0和学习函数的参数识别系数λj：
令
其中，
步骤a4，对待识别的人脸图像转变为像素向量，将像素向量形成一个数据矩阵k，根据以下公式对其进行人脸识别：
其中，a代表确定值，k1，j代表数据矩阵k第1行第j列的数据值，且当a≤0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别未通过，报警器启动；当a＞0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别通过，报警器无需启动。
本发明提供了一种基于人脸识别的门禁机，具备以下有益效果：
1、该基于人脸识别的门禁机，通过左右两侧的红外感应测距仪进行检测，当红外感应测距仪检测出使用者时，红外感应测距仪向一级控制器发出信号，通过一级控制器控制第一伺服电机带动驱动丝杆转动，从而带动电动伸缩杆与人脸识别摄像头移动，对使用者进行面部识别，从而实现自动对使用者进行检测，提高了自动化程度，解决了以往在进行人脸识别时需要将门禁机点亮操作较为麻烦的问题。
2、该基于人脸识别的门禁机，在红外感应测距仪感应到使用者靠近时，红外感应测距仪向一级控制器发出信号，并通过红外感应测距仪对使用者位置进行初步检测，通过一级控制器控制第一伺服电机带动驱动丝杆转动，带动电动伸缩杆与人脸识别摄像头移动至使用者位置处，通过电动伸缩杆带动人脸识别摄像头上下移动，通过第二伺服电机带动卡架以及人脸识别摄像头转动，同时通过第三伺服电机带动人脸识别摄像头转动对人脸识别摄像头高度以及偏转角度进行调节，从而使人脸识别摄像头可以对不同身高的使用者自动进行检测，进一步提高自动化程度，降低使用的难度。
3、该基于人脸识别的门禁机，在人脸识别摄像头检测后，一级控制器9控制电动伸缩杆、第二伺服电机以及第三伺服电机带动人脸识别摄像头回复值初始位置，并通过一级控制器控制第一伺服电机带动驱动丝杆转动，带动电动伸缩杆、人脸识别摄像头移动至防护箱内部，通过防护箱侧面前后两侧致密的刷毛进行防护，防止非工作状态时灰尘在人脸识别摄像头表面附着，另外，在人脸识别摄像头移动至防护箱内部时，通过清理棉对人脸识别摄像头外部进行擦拭，同时通过第二伺服电机带动卡架以及人脸识别摄像头转动，使人脸识别摄像头在清理棉内部进行转动，通过清理棉对人脸识别摄像头外部进行清理，保证了人脸识别摄像头外部的清洁，提高了人脸识别摄像头的人脸识别效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明固定横梁内部的结构示意图；
图3为本发明电动伸缩杆底部的结构示意图；
图4为本发明防护箱内部的结构示意图；
图5为本发明处理器控制系统的结构示意图；
图6为本发明控制终端控制系统的结构示意图；
图7为本发明人脸识别摄像头的结果示意图。
图中：1、固定横梁；2、第一伺服电机；3、驱动丝杆；4、电动伸缩杆；5、第二伺服电机；6、卡架；7、第三伺服电机；8、人脸识别摄像头；9、一级控制器；10、报警器；11、连杆；12、红外感应测距仪；13、防护箱；14、固定外罩；15、安装板；16、清理棉；81、摄像头壳体；82、摄像头pcb板；83、镜头；84、挡光镜；85、通光孔。
具体实施方式
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实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种基于人脸识别的门禁机，包括固定横梁1、控制终端，固定横梁1的右侧固定安装有第一伺服电机2，且第一伺服电机2的输出轴上固定套装有位于固定横梁1内部的驱动丝杆3，驱动丝杆3的外部螺纹套接有电动伸缩杆4，且电动伸缩杆4的底端固定安装有第二伺服电机5，第二伺服电机5的输出轴上固定安装有卡架6，且卡架6的内部活动安装有人脸识别摄像头8，卡架6的右侧固定安装有第三伺服电机7，且第三伺服电机7的输出轴与人脸识别摄像头8固定连接，通过电动伸缩杆4带动人脸识别摄像头8上下移动，通过第二伺服电机5带动卡架6以及人脸识别摄像头8转动，同时通过第三伺服电机7带动人脸识别摄像头8转动对人脸识别摄像头8高度以及偏转角度进行调节，从而使人脸识别摄像头8可以对不同身高的使用者自动进行检测，进一步提高自动化程度，降低使用的难度，同时通过伺服电机对人脸识别摄像头8进行调节，保证了人脸识别摄像头8位置调节的精度，进一步保证了该装置的有效性，固定横梁1正面的左右两侧均固定安装有连杆11，且连杆11侧面的下方固定安装有红外感应测距仪12，通过在固定横梁1左右两侧加装连杆11与红外感应测距仪12，且两个红外感应测距仪12位于人脸识别摄像头8前方，通过红外感应测距仪12对预先使用者位置进行检测，当使用者移动至人脸识别摄像头8底部时，即可通过人脸识别摄像头8对使用者进行检测，降低了人脸识别的检测时间，提高了工作效率，固定横梁1正面的左侧固定安装有一级控制器9，固定横梁1底部的左侧固定安装有防护箱13，且防护箱13右侧的内部固定安装有刷毛，防护箱13的内部固定安装有安装板15，且安装板15的顶部活动安装有固定外罩14，固定外罩14的内部固定安装有清理棉16。
其中，下两侧均固定安装有均匀分布的固定耳，固定横梁1的底部开设有与电动伸缩杆4相互配合的矩形槽，固定横梁1正面的右侧固定安装有报警器10，通过固定横梁1上下两侧的固定耳对该装置整体进行安装，保证了该装置工作时的稳定性，通过在固定横梁1底部开设矩形槽，保证电动伸缩杆4可以正常左右移动，同时通过固定横梁1底部的矩形槽对电动伸缩杆4位置进行限制，防止电动伸缩杆4工作时前后转动，进一步保证了人脸识别摄像头8工作时的稳定稳定性，当控制终端的人脸识别模块未检测出使用者人脸信心时，控制终端向一级控制器9发出信号，通过一级控制器9控制警报器10开启进行预警，控制终端通过通讯网络将报警时使用者信息发送至用户终端。
其中，电动伸缩杆4上方的侧面开设有与驱动丝杆3相互配合的螺纹孔，电动伸缩杆4上方的截面形状为矩形，保证通过第一伺服电机2带动驱动丝杆3转动时，可以带动电动伸缩杆4左右移动，对人脸识别摄像头8位置进行调节，从而使人脸识别摄像头8可以不同的使用者进行面部识别，保证了人脸识别摄像头8的有效性，另外，电动伸缩杆4上方的截面为矩形，通过固定横梁1底部的矩形槽以及电动伸缩杆4上方相互配合，保证了电动伸缩杆4移动时的稳定性，防止电动伸缩杆4前后转动。
其中，刷毛致密分布在防护箱13内部右侧的前后两侧，刷毛的长度值为防护箱13内部前后两侧宽度值的二分之一，在人脸识别摄像头8移动至防护箱13内部后，通过防护箱13右侧的刷毛进行防护，防止灰尘进入防护箱13内部附着在人脸识别摄像头8外部，保证了人脸识别摄像头8的清洁，刷毛长度为防护箱13内部前后侧宽度的二分之一，在保证刷毛有效性的同时，使人脸识别摄像头8可以自由进出防护箱13内外，另外，通过刷毛对防护箱13右侧进行防护，在保证防护箱13有效性的同时，防止人脸识别摄像头8在进出防护箱13时产生损伤。
其中，安装板15的顶部与固定外罩14的底部开设有相互配合的卡槽与卡块，固定外罩14的宽度值与防护箱13内部前后两侧的宽度值相同，通过安装板15顶部的卡槽与固定外罩14底部的卡块相互配合，保证了固定外罩14工作时的稳定性，另外，固定外罩14前后两侧宽度值与防护箱13内部前后两侧宽度值相同，进一步提高了固定外罩14的稳定性，同时固定外罩14通过卡槽与卡块与安装板15活动连接，使固定外罩14便于拆卸进行维修，便于对固定外罩14顶部的清理棉16进行清洗或维修。
其中，清理棉16的内部为曲面，清理棉16的截面形状与人脸识别摄像头8外部的截面形状相同，清理棉16左右两侧的长度值小于防护箱13内部左右两侧的宽度值，在人脸识别摄像头8移动至清理棉16内部后，通过清理棉16对人脸识别摄像头8外部进行清理，保证了人脸识别摄像头8外部的清洁，同时通过第二伺服电机5带动人脸识别摄像头8进行转动，对人脸识别摄像头8外部进行清洁，进一步提高了人脸识别摄像头8外部的清洁程度，提高了人脸识别摄像头8识别的效果，清理棉16与人脸识别摄像头8截面形状相同，保证人脸识别摄像头8在转动时清理棉16可以与人脸识别摄像头8外部紧密贴合，提高清理棉16对人脸识别摄像头8的清理效果。
其中，一级控制器9与第一伺服电机2、电动伸缩杆4、第二伺服电机5、第三伺服电机7、人脸识别摄像头8、红外感应测距仪12控制连接，一级控制器9由运算放大器、微控制器、信号收发器组成，保证一级控制器9可以对各电气结构发出的信号进行处理，并通过一级控制器9实现对各电气结构进行控制，保证了该装置的有效性，一级控制器9与门禁机门锁控制连接，从而保证在控制终端将信号传输时一级控制器9后，通过一级控制器9可以控制门锁的启闭。
其中，控制终端由人脸识别模块、编辑模块以及信号收发器组成，控制终端与一级控制器9控制连接，通过人脸识别模块可以对一级控制器9发出的识别信号进行比对，从而通过人脸识别模块的反馈来控制门锁的启闭，通过编辑模块可以对人脸识别信息进行编辑，并对各控制结构进行编辑，控制终端通过通讯网络与用户终端连接，从而保证用户可以对识别信息进行访问。
其中人脸识别摄像头8包括摄像头壳体81，摄像头壳体81内设置摄像头pcb板82、镜头83及挡光镜84，所述镜头83安装在所述摄像头pcb板82上，所述摄像头壳体81上开设通光孔85，所述通光孔85位于所述镜头83的正前方，所述通光孔85与所述镜头83之间设置有挡光镜84，通过pcb板82控制挡光镜84进行镜头83挡光，可以有效的在白天和晚上进行互换，镜头83的前端设置连接器，挡光镜84设置在连接器上，使挡光镜84位于镜头83的正前方。通过连接器将挡光镜84安装在镜头的正前方，结构简单，挡光镜可以完全遮挡住镜头，有效地保护了用户的隐私。
综上，该基于人脸识别的门禁机，使用时，通过固定横梁1上下两侧的固定耳将该装置固定在门锁外部墙面上，并通过导线接通一级控制器9与第一伺服电机2、电动伸缩杆4、第二伺服电机5、第三伺服电机7、人脸识别摄像头8、报警器10、红外感应测距仪12，同时通过导线将一级控制器9与控制终端接通，通过左右两侧的红外感应测距仪12进行检测，当红外感应测距仪12检测出使用者靠近时，红外感应测距仪12将检测信号传输至一级控制器9，同时通过红外感应测距仪12对检测值左右位置进行检测，通过一级控制器9控制第一伺服电机2带动驱动丝杆3转动，带动电动伸缩杆4以及人脸识别摄像头8移动至使用者位置，通过电动伸缩杆4带动第二伺服电机5以及人脸识别摄像头8上下移动，通过第二伺服电机5带动卡架6以及人脸识别摄像头8水平旋转，通过第三伺服电机7带动人脸识别摄像头8竖直旋转，对人脸识别摄像头8识别角度进行自动调节，当人脸识别摄像头8检测出人脸时，通过一级控制器9控制人脸识别摄像头8固定，人脸识别摄像头8对人脸进行识别，并将识别信号传输至一级控制器9，通过一级控制器9将识别信号传输至控制终端，通过人脸识别模块对识别信号进行比对，当符合要求时，控制终端对一级控制器9发出信号，通过一级控制器9控制门锁开启，当不符合要求时，控制终端向一级控制器9发出信号，并通过一级控制器9控制报警器10开启发出警报，同时控制终端通过通讯网络将识别信息传输值用户终端，在人脸识别摄像头8识别后，通过一级控制器9控制电动伸缩杆4、第二伺服电机5、第三伺服电机7带动人脸识别摄像头8回复至初始位置，并通过一级控制器9控制第一伺服电机2带动驱动丝杆3转动，带动电动伸缩杆4以及人脸识别摄像头8移动至防护箱13内部，通过防护箱13以及防护箱13侧面致密的刷毛进行防护，防止灰尘进入防护箱13内部附着在人脸识别摄像头8外部,通过第二伺服电机5带动人脸识别摄像头8转动，并通过清理棉16对人脸识别摄像头8外部进行清洁，即可。
所述人脸识别模块用于识别人脸信息，包括：
步骤a1，获取p张已经确定是否通过识别模块的识别人脸图像，p张人脸图像中均含有识别模块所识别到的p种识别结果，将p张人脸图像的p种识别结果形成一个历史识别结果矩阵y,所述历史识别结果矩阵y有p行1列，同时将p张人脸图像转换成图像像素矩阵，将所述图像像素矩阵按列转变为像素向量，将p张人脸图像的像素向量形成一个数据矩阵m，所述数据矩阵m为p行n列，当识别未通过时，所述人脸图像对应的识别结果为0，当识别通过时，所述人脸图像对应的识别结果为1；
步骤a2，对识别结果矩阵y和数据矩阵m构建一个学习函数：
其中，f(m)代表构建的学习函数，yi，1代表识别结果矩阵y的第i行第1列的值，mi，j代表数据矩阵m第i行第j列的值，λ0代表学习因子，λj代表学习函数的参数识别系数，i＝1，2，3，…，p,j＝1，2，3，…，n；
步骤a3，根据以下公式确定学习因子λ0和学习函数的参数识别系数λj：
令
其中，
步骤a4，对待识别的人脸图像转变为像素向量，将像素向量形成一个数据矩阵k，根据以下公式对其进行人脸识别：
其中，a代表确定值，k1，j代表数据矩阵k第1行第j列的数据值，且当a≤0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别未通过，报警器启动；当a＞0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别通过，报警器无需启动。
有益效果：利用上述技术可以针对人脸识别模块对待识别的人脸进行识别，根据确定值判断是否识别通过，当确定值a≤0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别未通过，报警器启动；当确定值a>0.5时，代表所述待识别的人脸图像识别通过，报警器无需启动，所述识别是通过学习函数与历史学习结果进行学习，从而使得所述判断结果综合性较强，降低了识别人脸数据的误差效果，同时在确定识别结果中是否识别通过，不仅不需要人为的干预，并且在识别之前就可以通过已经是否通过识别模块的识别人脸图像学习得到一个识别模型，当获取到待识别的人脸图像时，仅仅需要将图像数据带入模型则可以确定识别通过还是识别未通过，从而大幅度提高了识别的效率。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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