[发明专利]一种面向楼宇电视广告系统的智能控制装置和方法

权利要求书

1.一种面向楼宇电视广告系统的智能控制方法，其特征在于主要包括训练和识别两个阶段，其中：

该训练阶段包括无先后顺序之分且完全独立的年龄估计训练与性别识别训练，每次训练的权值参数自动保存在对应的神经网络芯片的寄存器中，待到识别时该神经网络芯片自动从寄存器中获取权值参数；

所述的年龄估计训练按性别分成男女两部分单独进行，训练前按性别先通过数据接口输入由人脸图像组成的男性或女性人脸库和人脸库中人脸图像对应的年龄标签的两组文件；然后在DSP图像处理单元中对样本完成包括人脸图像旋转、缩放的几何归一化及灰度均衡光线标准化的图像预处理；然后对预处理过的图像利用NNSC算法在DPS图像处理单元中计算出图像特征值，并把该图像特征值连同类别标签信息经数据总线传入对应的年龄估计神经网络芯片，经年龄估计神经网络芯片训练得出隐层与输出层的权值参数并自动存储至对应的寄存器中；

所述的性别识别训练，先通过数据接口输入由人脸图像组成的人脸库和人脸库中人脸图像对应的性别标签的两组文件，然后在DSP图像处理单元中对样本完成包括人脸图像旋转、缩放的几何归一化和使用灰度均衡的光线标准化的图像预处理；然后对预处理过的图像利用PCA算法计算出图像特征值，并把图像特征值以及类别信息经数据总线传入对应的性别识别神经网络芯片中，经性别识别神经网络芯片训练得到隐层与输出层的权值参数并自动存储至对应的寄存器中；

该识别阶段具体包括以下步骤：

步骤1、先通过图像采集装置获取受楼宇电视众人群图像后并发送至DSP图像处理单元进行图像预处理；

步骤2、在DSP图像处理单元中使用人脸检测技术来获得受众人群图像中所有受众人群个体的人脸图像，对检测出的每张人脸图像进行双眼坐标定位，并利用获得的双眼信息进行图像几何归一化处理，同时使用灰度均衡技术进行光线标准化的图像预处理，并将其拉成行向量形式，然后将该样本向量分别向事先离线训练好的PCA与NNSC两个基矩阵做投影，得到与性别和年龄相关的两组人脸特征值；

步骤3、，把步骤2中与性别相关的一组人脸特征值输出至性别估计神经网络芯片中，神经网络芯片从其寄存器中读取已训练好的权值数据进行性别识别，即可获得当前人脸图像的性别标签信息，根据性别标签信息，将步骤2中与年龄相关的一组人脸特征值依照性别分别输出至男性年龄估计神经网络芯片或女性年龄估计神经网络芯片中，该神经网络芯片从其对应的寄存器中读取已训练好的权值参数进行年龄识别，并将该张人脸图像的年龄估计值暂存在其计数存储器中；循环运行本步骤直至所有人脸图像完成识别后，将计数存储器中各人脸图像所对应的性别、年龄估计值发送至控制单元；

步骤4、控制单元根据该数据判断出当前受众人群占多数的性别年龄层，由此选择已存有的针对该受众人群性别年龄层的广告送至楼宇电视进行播放。

2.根据权利要求1所述的一种面向楼宇电视广告系统的智能控制方法，其特征在于所述的NNSC算法描述如下：

步骤1、设置迭代次数初值k＝1，PRP共轭梯度算法精度精度ζ＞0.01和图像重构误差ζ≤0.02；选择基向量a_i(k)和系数向量s_i(k)的非负初始值，并对基向量a_i(k)和系数向量s_i(k)进行归一化操作；

步骤2、迭代过程：

固定当前的基向量a_i(k)，采用PRP算法实现系数向量s_i(k)的迭代；令系数分量s_i(k)中的所有负元素为零，并归一化然后令固定得到的当前值s_i(k+1)，采用PRP算法实现基向量a_i(k)的迭代；令基向量a_i(k)中的所有负元素为零，令a_i(k+1)：＝a_i(k)；令k：＝k+1；如果算法收敛则结束共轭梯度迭代过程，否则重新开始共轭梯度迭代过程；

步骤3、对更新后的基函数A和系数矩阵S，判断是否成立，若成立，学习过程结束，算法收敛后得到的基函数A即为所求的NNSC基矩阵；否则重复步骤2的共轭梯度迭代过程。

3.一种面向楼宇电视广告系统的智能控制装置，其特征在于：主要包括图像采集装置、DSP图像处理单元、性别估计神经网络芯片、男性年龄估计神经网络芯片、女性年龄估计神经网络芯片和控制单元；

其中图像采集装置：用于采集楼宇电视受众人群图像，并发送至DSP图像处理单元进行图像预处理；

DSP图像处理单元：使用人脸检测技术从图像采集装置传来的受众人群图像中获得所有受众人群个体的人脸图像，对检测出的每张人脸图像进行双眼坐标定位，并利用获得的双眼信息进行图像几何归一化处理，同时使用灰度均衡技术进行光线标准化的图像预处理，并将其拉成行向量形式，然后将该行向量分别向事先离线训练好的PCA与NNSC两个基矩阵做投影，得到分别与性别和年龄相关的两组人脸特征值；

性别估计神经网络芯片：对经过DSP图像处理单元图像预处理获得的与性别相关的人脸特征值进行性别识别，并依照性别识别结果将DSP图像处理单中与年龄相关的一组人脸特征值输出至男性年龄估计神经网络芯片或女性年龄估计神经网络芯片中；

男性年龄估计神经网络芯片或女性年龄估计神经网络芯片：对DSP图像处理单元中与年龄相关的一组人脸特征值进行年龄识别，并将各人脸图像对应的性别、年龄估计值发送至控制单元；

控制单元：根据该数据判断出当前受众人群占多数的性别年龄层，由此选择已存有的针对该受众人群性别年龄层的广告送至楼宇电视进行播放。