[发明专利]一种适用于口罩模式下的人脸识别在线通行系统

权利要求书

1.一种适用于口罩模式下的人脸识别在线通行系统，其特征在于包括：环境捕捉模块、环境确定模块、口罩判断模块、采集模块、计算模块、比对模块、真人检测模块、系统优化模块和通行确定模块；其中，环境捕捉模块和环境确定模块相连，环境确定模块和口罩判断模块相连，口罩判断模块和采集模块相连，采集模块和计算模块相连，计算模块和比对模块相连，比对模块和真人检测模块相连，真人检测模块和系统优化模块相连，系统优化模块和通行确定模块相连；

所述环境捕捉模块，用于捕捉人脸所处的环境，本发明将环境光强度分为1-9共9个等级；

所述环境确定模块，用于确定捕捉到的人脸环境光的强度等级是否达到识别标准，若强度等级大于等于5即达到识别标准，允许进入本发明所述的口罩判断模块，否则提示用户加强环境光强度，用户执行加强操作后才能再次进入环境确定模块进行环境确定；

所述口罩判断模块，使用量子计算对人脸图像进行处理，判断用户是否佩戴口罩；

所述采集模块，用于采集用户人脸图像的特征点；若人脸图像未佩戴口罩，则提取它的基本特征点，基本特征点选取为：左眼、右眼、鼻子凸起处、嘴左角、嘴右角，基本特征点的坐标为(x，y)；若人脸图像已佩戴口罩，则提取它的密集特征点，密集特征点为口罩的上边缘以上部分按n×n的矩阵对像素点进行分割，密集特征点的坐标为(i，j)，其计算方法为：

i＝(2m-1)d/2+1 公式(1)

j＝(2n-1)d/2+1 公式(2)

式中i为密集特征点的横坐标，j为密集特征点的纵坐标，m为第m行密集特征点，n为第n列密集特征点，d为相邻两个密集特征点之间的距离；

所述计算模块，用于计算所述基本特征点或密集特征点的相似度平方差；

所述基本特征点的相似度平方差用D₁表示，其计算公式为：

式中n代表第n个基本特征点，N代表基本特征点的个数，x为基本特征点的横坐标，y为基本特征点的纵坐标；

所述密集特征点的相似度平方差用D₂表示，其计算公式为：

式中a是口罩的上边缘到头顶的距离(人脸图像的高度)，b是人脸图像的宽度，(i，j)是人脸图像中密集特征点的坐标；

所述比对模块，用于将上述计算得到的人脸特征的相似度平方差与数据库中的人脸特征相似度平方差进行比对，若比对结果大于等于99％，则人脸识别匹配成功，否则匹配失败；

所述真人检测模块，使用炫瞳和动作的在线活体检测方法来判定此次识别是否为本人亲自操作，防止他人利用当事人照片、模具等非真人物品蒙混过关；

所述系统优化模块，使用人脸识别系统优化算法对系统进行优化，提升系统运行速度，缩短识别与通行时间；

所述人脸识别系统优化算法首先将上述计算得到的口罩模式下的人脸信息密集特征点或非口罩模式下的人脸信息基本特征点的相似度平方差制成特征矩阵，并使用主成分分析法(PCA)对其进行提取，然后将提取出的特征矩阵用支持向量机(SVM)进行分类优化以提升系统运行效率；

所述通行确定模块9负责执行通行命令，让与人脸信息数据库匹配成功的用户通行；

本发明的一种适用于口罩模式下的人脸识别在线通行系统主要包括以下步骤：

S1：捕捉实时的人脸环境；

S2：判断人脸环境是否符合识别标准，若不符合则提示用户加强环境光直至满足识别标准，若符合则进入下一步骤；

S3：判断人脸是否佩戴口罩，若佩戴口罩则采集人脸信息的密集特征点，若未佩戴口罩则采集人脸信息的基本特征点；

S4：分别计算采集的人脸特征点和数据库的人脸特征点的相似度平方差；

S5：若上述二者的平方差对比结果≥99％，则进入步骤S6，否则人脸匹配失败，拒绝通行；

S6：进行真人检测，若识别结果为本人亲自操作则人脸匹配成功，允许通行，否则人脸匹配失败，拒绝通行；

本发明的一种适用于口罩模式下的人脸识别在线通行系统主要包括以下流程：

首先系统捕捉实时的人脸所处环境，然后判断人脸所处环境是否符合识别标准，若环境光强度未达到本发明实施例的人脸识别标准则提示用户需要加强环境光强度直至满足识别标准；若已达到识别标准则判断用户是否佩戴口罩；若用户未佩戴口罩则采集其人脸信息的基本特征点，若用户已佩戴口罩则采集其人脸信息的密集特征点，然后计算已采集的人脸特征点和数据库中的人脸特征点的相似度平方差，若二者对比结果＜99％则人脸匹配失败，拒绝通行；若二者对比结果≥99％则进行最后的真人检测，若识别结果为本人亲自操作则人脸匹配成功，允许通行；否则人脸匹配失败，拒绝通行；

综上，本发明涉及一种适用于口罩模式下的人脸识别在线通行系统，能有效改进现有人脸识别系统对口罩模式下的人脸识别困难的缺点，能有效识别用户是否为真人，防止他人利用当事人照片、模具等非真人物品蒙混过关，此外还可提升系统运行速度，缩短识别与通行时间。