[发明专利]一种实现楼宇访客识别与通行管理的智能系统和方法

摘要

本发明公开了一种实现楼宇访客识别与通行管理的智能系统及方法。该系统以物联网实现楼宇通行管理设施及用户智能设备的互联互通，进而利用视频模式识别技术、面部特征比对技术作为基础功能性支撑，可以在访客识别与管理方面实现各种功能，包括：无卡通行，支持业主对访客预约登记，对通行范围和访客权限实施差异化管理，对特殊通行模式进行识别与权限控制，对异常通行模式实现判别和报警；支持对各类物联网服务设施的访问权限管理，通过移动互联网技术与用户的手机等智能终端实现互动。

主权项

1.一种实现楼宇访客识别与通行管理的智能系统，其特征在于，包括：被控设施、视频采集体系、访客登记自助终端、楼宇访问智能管理后台以及业主终端；所述被控设施、视频采集体系、访客登记自助终端无线接入到楼宇物联网以形成物联层，并通过楼宇物联网连接到楼宇访问智能管理后台；所述楼宇访问智能管理后台接入到移动互联网，业主终端通过移动互联网接入所述楼宇访问智能管理后台；其中，所述被控设施包括通行控制设施和服务设施，其基于物联网数据收发而支持远程控制；所述视频采集体系包括若干监控摄像头，所述监控摄像头用于在通行控制设施处采集当前通行者的图像，或在服务设施处采集当前设施使用者的图像，监控摄像头采集的所述图像含有面部图像；访客登记自助终端具有触控显示屏幕和摄像头，访客可以操作该自助终端采集其面部图像，并且输入访客信息以及被访问业主信息；所述楼宇访问智能管理后台包括基础功能模块和应用层模块；所述基础功能模块用于实现识别运算、对所述楼宇物联网的接入控制与管理、以及面向移动互联网提供与业主终端的对外通信接口；所述应用层模块用于实现访客身份识别与通行权限管理方面的服务功能、对被控设施执行后台控制、以及实现与业主终端、保安处的信息交互；其中，所述基础功能模块具体包括：人脸识别和比对模块，用于获得访客在访客登记自助终端登记的访客面部图像，并且获得由所述监控摄像头采集的当前通行者或当前设施使用者的面部图像，将当前通行者面部图像与预先登记的访客面部图像进行比对，识别并输出当前通行者或当前设施使用者的登记身份；以及将访客在访客登记自助终端登记的访客面部图像与业主预约登记的面部图像进行比对，来验证访客身份与业主预约登记是否匹配；通行模式识别模块，基于模式学习算法，获得并分析监控摄像头采集的视频画面，判断画面中是否存在特殊通行模式和非法通行行为，输出识别判断结果；所述通行模式识别模块具体包括：监控画面预处理模块、画面特征提取模块、支持向量机训练模块、预定类型通行模式识别输出模块；所述监控画面预处理模块对由监控摄像头采集的视频画面执行预处理，改善画面质量；画面特征提取模块针对预处理之后的视频画面，建立背景融合模型，通过将当前的视频画面与背景融合模型进行相减运算和阈值比较，判断当前视频画面中的前景部分和背景像素，分离当前视频画面的前景部分，所述背景融合模型为：Bi+1＝Bi+(α1·(1‑β)+α2·β)·(Ii+1‑Bi)其中Ii+1是当前视频画面帧的某像素点值，Bi是背景融合模型中相对应位置的像素点值，Ii+1‑Bi表示当前的视频画面像素点值与背景融合模型对应的像素点相减获得的差值；如果该差值大于一预定差异阈值，则判定该像素点属于前景部分；β取值为0或1，当差值Ii+1‑Bi大于预定差异阈值，则β取值为0，则以权重因数α1乘以该差值Ii+1‑Bi后与Bi累加获得Bi+1，Bi+1是利用当前视频画面帧更新背景融合模型之后获得的新背景融合模型的像素点值，可以用于下一个视频画面帧的前景部分分离；反之，当差值(Ii+1‑Bi)小于等于预定差异阈值，则β取值为1，以权重因数α2乘以该差值Ii+1‑Bi后与Bi累加获得Bi+1，其中α1小于α2；建立并更新背景融合模型，并且通过当前视频画面帧与背景融合模型相减并与预定差异阈值比较分离出当前视频画面帧当中的前景部分像素点；统计当前视频画面前景部分像素点的梯度直方图分布，作为所述特征向量；支持向量机训练模块以预定数量的存在某一种预定类型通行模式的监控视频画面作为训练集，利用所述画面特征提取模块针对该训练集提取的特征向量，将训练集的特征向量输入SVM分类机执行训练；预定类型通行模式识别输出模块从监控摄像头获得待识别的监控视频画面，利用所述画面特征提取模块对待识别的监控视频画面提取特征向量，输入到训练之后的SVM分类机，获得SVM分类机的分类识别结果，并且根据该分类识别结果对外输出行为指示符；制服识别模块，用于基于模式学习算法，根据监控摄像头所采集的视频画面，从中识别身穿特殊制服的人员，输出针对特殊制服人员的识别判断结果；车牌号识别模块，获得设置在停车场的监控摄像头拍摄的车俩画面，从中提取并输出车牌号信息；物联接入与管理模块，用于对物联层的所述被控设施、视频采集体系、访客登记自助终端进行接入管理、登记、配置；通信接口模块，作为面向移动互联网的交互通信接口，与业主终端经由移动互联网建立连接并进行交互通信；所述应用层模块具体包括：访客预约登记模块，用于通过调用基础功能层的通信接口模块而与业主终端实现数据通信，获得并且记录由业主终端上传的访客预约登记信息，所述访客预约登记信息包括访问目的地、访客姓名，还包括访客照片或者预留验证信息；访客信息采集与验证模块，通过楼宇物联网连接至访客登记自助终端，从访客登记自助终端获取登记的所述访客面部图像，并且从访客登记自助终端获得被录入的访客姓名，记录在访客数据库中；调用所述人脸识别和比对模块，将访客面部图像与访客预约登记信息中由业主终端上传的访客照片进行比对，或者将访客在访客登记自助终端录入所述预留验证信息与访客预约登记信息中由业主终端上传的预留验证信息进行比对，从而验证访客身份；经验证访客身份与访客预约登记信息一致的情况下，根据业主在访客预约登记信息中记录的访问目的地，为该访客开通对应的通行权限配置和设施使用权限配置；经验证访客身份与访客预约登记信息不一致的情况下，通过访客登记自助终端向访客显示验证失败的提示；通行权限管理模块，接收所述访客信息采集与验证模块对访客的通行权限配置信息；获得监控摄像头采集的当前通行者的视频画面；调用人脸识别和比对模块，比对上述视频画面中的当前通行者面部区域和访客信息采集与验证模块登记在访客数据库中的访客面部图像，识别当前通行者是否具有已经登记的访客身份，根据该登记的访客身份查询对应的通行权限配置信息，判定当前通行者是否具有通行权限，进而控制通行控制设施的放行与禁止放行状态；并且，所述通行权限管理模块还包括一个特殊通行权限管理子模块，该特殊通行权限管理子模块调用基础功能层的通行模式识别子模块，判断监控摄像头采集的视频画面中的当前通行者是否存在特殊通行行为；如果经判断存在特殊通行行为，则按照针对特殊通行行为默认的通行权限配置和/或访客信息采集与验证模块为当前通行者开通的通行权限配置是否允许特殊通行行为，判定当前通行者是否具有通行权限，进而控制通行控制设施的放行与禁止放行状态；设施权限管理模块，接收所述访客信息采集与验证模块对访客的设施使用权限配置信息；获得监控摄像头采集的当前设施使用者的视频画面；调用人脸识别和比对模块，比对上述视频画面中的当前设施使用者面部区域和访客信息采集与验证模块登记在访客数据库中的访客面部图像，识别当前设施使用者是否具有已经登记的访客身份，根据该登记的访客身份查询对应的设施权限配置信息，判定其是否具有使用权限，进而通过控制服务设施的工作状态；用户交互模块，用于调用基础功能层的通信接口模块，实现与业主终端的消息收发；保安处报警模块，用于调用基础功能层的通行模式识别模块，判断各个监控摄像头当前采集的视频画面中是否存在非法通行行为，如果存在则对保安处进行报警。