[发明专利]基于单片机的集成式红外成像闸门系统、终端和检测方法

权利要求书

1.基于单片机的集成式红外成像闸门检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用摄像头模块对覆盖区域进行图像采集，当采集到人脸图像时发送测温信号给单片机；

(2)单片机接收到测温信号和人脸信息后发送指令给红外传感器，利用红外传感器采集人脸温度，将温度值传输给单片机；

(3)单片机利用三次多项式插值与双线性插值相结合的数据插值算法对温度值进行扩充，将采集到的温度值矩阵扩充成更大分辨率的红外热力图；

(4)单片机将红外热力图和人脸信息发送给显示模块进行显示，并通过WiFi模块将人物信息和温度值发送到物联网，将温度值与预设阈值进行比较、人脸信息与预存人脸信息比较来决定闸门的开关；

(5)舵机模块控制闸门在人通过后自动关闭。

2.根据权利要求1所述的红外成像闸门检测方法，其特征在于，所述步骤3中数据插值算法包括：

将采集到的人脸图像在x、y两个方向各进行一次三次卷积插值，将已知像素点数据拟合到三次曲线上；对二维图像中x、y两个方向分别再进行一次线性插值。

3.根据权利要求2所述的红外成像闸门检测方法，其特征在于，单一一次三次卷积插值表达式为：

式中a表示待取常数，s表示插值函数计算值，s表达式为：

其中z为待计算的插值点，z_j、z_k为采集的人脸图像样本点，h表示采样增量，j表示样本点z_j在坐标轴上的值，k表示为样本点z_k在坐标轴上的值；

将待计算插值点周边的4个已知样本点进行插值，得到插值函数为：

其中c_k表示为依赖于采样点数据的参数；

将一维空间初始函数f(x)通过泰勒公式展开，与插值函数进行误差计算，表达式为：

f(x)-g(x)＝(2a+1)[2hf^′(x_j)+h²f″(x_j)]s³-(2a+1)[3hf^′(x_j)+h²f″(x_j)]s²+(2a+1)hf^′(x_j)s+o(h³)

通过计算误差o(h³)最小值来确定a。

4.根据权利要求1所述的红外成像闸门检测方法，其特征在于，所述步骤4中当采集到的人脸信息不在预存人脸信息范围时，单片机控制舵机模块关闭闸门；反之当采集到人脸信息在预存人脸信息范围时，且温度值小于预设阈值时，单片机控制舵机模块打开闸门。

5.根据权利要求4所述的红外成像闸门检测方法，其特征在于，所述步骤4进行人脸图像比较时采用归一化积相关算法，将检测到的人脸图像设为模板T，预存在单片机中的人脸信息设为搜索图S，将模板图T放在搜索图S上平移，模板覆盖下的搜索图表示为S_i,j，(i,j)为这块子图左上角像点在S图中的坐标，用R值表示相似性的度量值，R值越大，代表模板图与搜索图的相似性越大，相似性度量值R定义如下：

其中m表示为搜索图像横向像素数，n表示为搜索图像纵向像素数，M表示为模板图像横向像素数，N表示为模板图像纵向像素数。

6.基于单片机的集成式红外成像闸门系统，其特征在于，包括单片机，所述单片机设置有I/O接口和模拟IIC接口，单片机通过I/O接口与舵机模块、红外矩阵模块、显示模块、WiFi模块分别连接，单片机通过模拟IIC接口与集成摄像头连接。

7.根据权利要求6所述的红外成像闸门系统，其特征在于，还包括矩阵键盘，所述矩阵键盘与单片机通信连接。

8.根据权利要求6所述的红外成像闸门系统，其特征在于，还包括稳压电路和蓄电池，稳压电路与单片机连接，蓄电池与稳压电路连接。

9.一种包括权利要求6-8任意一项所述的红外成像闸门系统的终端，其特征在于，还包括物联网模块，所述物联网模块与WiFi模块连接。