[发明专利]具有面部识别功能的通话系统及方法

摘要

本发明涉及一种具有面部识别功能的通话系统，包括通话主机、MSP430单片机、图像采集设备和面部识别设备，MSP430单片机分别与通话主机和图像采集设备连接，图像采集设备与面部识别设备连接。本发明还涉及一种具有面部识别功能的通话方法。通过本发明，能够避免非授权用户直接访问通话设备而造成的相关经济损失。

主权项

一种具有面部识别功能的通话系统，所述系统包括通话主机、MSP430单片机、图像采集设备和面部识别设备，MSP430单片机分别与通话主机和图像采集设备连接，图像采集设备与面部识别设备连接；其特征在于，所述系统还包括：通话主机，用于为请求通话的用户提供通话服务；MSP430单片机，分别与通话主机和特征向量比较子设备连接，用于在接收到人脸识别成功信号时打开通话主机以允许请求通话的用户进行通话，还用于在接收到人脸识别失败信号时关闭通话主机以禁止请求通话的用户进行通话；高清摄像头，设置在通话主机的顶部，用于对请求通话的用户进行拍照以获得高清图像；面部图像检测设备，与高清摄像头连接，用于接收高清图像，并从高清图像处识别并分割出面部图像；人眼位置检测设备，与面部图像检测设备，用于接收面部图像，并基于面部图像检测脸部图像中是否存在左眼轮廓和右眼轮廓，当存在左眼轮廓且存在右眼轮廓时，发出面部检测成功信号，当不存在左眼轮廓或不存在右眼轮廓时，发出面部检测失败信号；特征提取设备，分别与人眼位置检测设备和IP解包设备连接，当接收到面部检测成功信号时，从省电模式进入工作模式，对接收到的面部图像进行处理，当接收到面部检测失败信号时，进入省电模式；特征提取设备包括波动阈值选择子设备、像素处理子设备、矩阵拆分子设备、十进制转换子设备、特征向量获取子设备和特征向量比较子设备；波动阈值选择子设备与人眼位置检测设备连接，用于计算面部图像的复杂度，基于面部图像的复杂度选择波动阈值大小，面部图像的复杂度越高，选择的波动阈值越大，波动阈值为正数；像素处理子设备分别与波动阈值选择子设备和人眼位置检测设备连接，用于接收面部图像，针对面部图像的每一个像素作为对象像素执行以下处理：以对象像素为中心像素，在面部图像中获取3×3大小的对象像素矩阵，将对象像素矩阵内除了对象像素之外的每一个像素作为参考像素与对象像素进行比较，以获得二值化矩阵，二值化矩阵为3×3大小，二值化矩阵由8个二值化像素组成，参考像素大于等于对象像素与波动阈值之和，则参考像素对应的二值化像素的像素值为1，参考像素小于对象像素减去波动阈值后的差值，则参考像素对应的二值化像素的像素值为﹣1，其他取值的参考像素对应的二值化像素的像素值为0；矩阵拆分子设备与像素处理子设备连接，用于将每一个对象像素对应的二值化矩阵转换成一个正二值化矩阵和一个负二值化矩阵，正二值化矩阵由8个二值化像素值组成，负二值化矩阵也由8个二值化像素值组成，正二值化矩阵的每一个二值化像素值减去负二值化矩阵相应位置的二值化像素值能够得到对应二值化矩阵相应位置的二值化像素的像素值；十进制转换子设备与矩阵拆分子设备连接，用于将每一个对象像素对应的正二值化矩阵的所有二值化像素值按其在正二值化矩阵中的位置以先左后右再先上后下的顺序组成一个二进制数作为目标正二进制数，再将目标正二进制数转化成十进制数以作为目标正十进制数，还用于将每一个对象像素对应的负二值化矩阵的所有二值化像素值按其在负二值化矩阵中的位置以先左后右再先上后下的顺序组成一个二进制数作为目标负二进制数，再将目标负二进制数转化成十进制数以作为目标负十进制数；特征向量获取子设备分别与人眼位置检测设备和十进制转换子设备连接，用于将面部图像中每一个对象像素的像素值替换成该对象像素对应的正目标十进制数并按照对象像素在面部图像中的位置将所有对象像素对应的正目标十进制数组成正一维特征向量，作为正目标特征向量输出，还用于将面部图像中每一个对象像素的像素值替换成该对象像素对应的负目标十进制数并按照对象像素在面部图像中的位置将所有对象像素对应的负目标十进制数组成负一维特征向量，作为负目标特征向量输出；特征向量比较子设备分别与特征向量获取子设备和IP解包设备连接，用于将正目标特征向量分别与各个基准正特征向量进行匹配，将负目标特征向量分别与各个基准负特征向量进行匹配，二者都匹配成功且匹配到的基准正特征向量对应的授权用户名称与匹配到的基准负特征向量对应的授权用户名称相同时，则输出人脸识别成功信号以及与匹配到的基准正特征向量对应的授权用户名称，否则将输出人脸识别失败信号；IP解包设备，用于与远程的数据服务器网络连接，通过网络接收来自数据服务器处的IP数据包，并对IP数据包解包以获得6LowPAN数据包；其中，IP数据包是对6LowPAN数据包进行打IP包后而获得的数据包，6LowPAN数据包中的负载包括数据服务器处的各个基准正特征向量和各个基准负特征向量，6LowPAN数据包中的头部是压缩数据，解压后的6LowPAN数据包中的头部用于对6LowPAN数据包中的负载进行解析；其中，每一个基准正特征向量为对相应授权用户基准面部图像预先进行与特征提取设备相同操作的正特征向量提取而获得的向量，每一个基准负特征向量为对相应授权用户基准面部图像预先进行与特征提取设备相同操作的负特征向量提取而获得的向量；边缘传感设备，与IP解包设备连接，用于接收IP解包设备输出的6LowPAN数据包，获得呈现为压缩数据的6LowPAN数据包的头部，对6LowPAN数据包的头部解压以获得解压后的6LowPAN数据包中的头部；6LowPAN解包设备，与边缘传感设备连接，用于接收6LowPAN数据包以获取6LowPAN数据包中的负载，并基于解压后的6LowPAN数据包中的头部对6LowPAN数据包中的负载进行解析，以获得各个基准正特征向量和各个基准负特征向量；液晶显示屏，设置在通话主机上，与MSP430单片机连接，用于在接收到人脸识别成功信号时，实时显示人脸识别成功信号以及与匹配到的基准正特征向量对应的授权用户名称。