一种自动追踪人脸的多功能考勤机

技术领域

本发明涉及人脸识别技术领域，具体为一种自动追踪人脸的多功能考勤机。

背景技术

近年来，人脸识别考勤机得到了前所未有的发展，各个领域的人脸识别技术都有所提高。我们正处于百年未有之大变局中，疫情形势下对上班工作人员的体温提出了要求，需要考勤机与体温检测相融合；目前人脸识别考勤机逐步向移动化、全数字化、智能化方向发展，但是针对性不够，无法满足快速识别员工脸部特征，对自动人脸跟踪提出了需求。

公司人员流动性大，员工密集，对考勤机的性能有着较高要求。但是现阶段的考勤机使用功能比较单一，实用性不高，且难以满足员工脸部细节的快速识别，为实现高质量高智能化的人脸识别考勤机，通过计算机视觉技术将图像处理与人脸识别的相关算法结合到考勤系统中，设计了一种自动追踪人脸的多功能考勤机，具有图像采集、人脸识别和传输、体温播报等多种功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动追踪人脸的多功能考勤机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动追踪人脸的多功能考勤机，包括红外探测器，红外探测器后置视频预处理模块，视频预处理模块连接主控芯片，主控芯连接舵机控制模块和显示屏，舵机控制模块控制舵机二维云台，舵机二维云台连接自动变焦摄像头，主控芯片连接USB传输接口、DVI视频传输接口、空气质量传感器和扬声器，舵机二维云台安装电机保护壳，视频预处理模块、主控芯片、舵机控制模块、舵机二维云台均安装箱体保护壳。

优选的，所述主控芯片包括数据库、缓存区、视频处理模块、语音播报模块和人脸识别模块，所述数据库连接所述USB传输接口，所述缓存区连接所述DVI视频传输接口，所述视频处理模块连接所述视频预处理模块的输出端口，所述语音播报模块控制所述扬声器的状态，所述人脸识别模块连接所述舵机控制模块的输出端口。

优选的，所述主控芯片发送识别的人脸位置信息至所述舵机控制模块经过解码处理，所述舵机控制模块将接收到的位置信息转变为舵机的控制信息传输至所述舵机二维云台，实现同步控制。

优选的，所述舵机二维云台使用2个舵机构成所述自动变焦摄像头的二轴平台，以调整所述自动变焦摄像头视野方位，一个舵机控制俯仰角度的调整,另一个舵机实现方位角度的调整，实现人脸自动追踪。

优选的，所述主控芯片的所述人脸识别模块负责人脸识别和人脸位置计算，利用训练好的改进卷积神经网络(CNN)识别图像里面的人脸，如果识别到人脸，对人脸进行标注，将人脸与所述自动变焦摄像头的相对位置转换成舵机偏转角度发送给所述舵机控制模块。

优选的，所述主控芯片的所述语音播报模块中，将所述人脸识别模块中所标注的人脸与所述数据库进行对比，存在即控制所述扬声器的状态。

优选的，所述自动追踪人脸的多功能考勤机通过电源线供电，通电后无需安装软件，可以通过所述USB传输接口将员工信息导入所述数据库中，即插即用。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、通过电源线对主控板供电，通过USB传输接口将员工信息导入数据库中，空气质量传感器采集空气指标并通过主控板传输到显示屏左侧显示；

B、红外探测器和自动变焦摄像头实时监测环境，拍摄视频经过滤波等预处理操作，输入到主控板的视频处理模块中，红外探测器的图像以红外热像图的形式输出到显示屏中间，自动变焦摄像头所拍摄视频输出到显示屏右侧，同时传输到缓存区缓存，等待DVI传输接口信号；

C、人脸识别模块对拍摄视频通过卷积神经网络识别人脸，对人脸进行标注，将人脸与摄像头的相对位置转换成舵机偏转角度发送给舵机控制模块，控制舵机二维平台转动，实现人脸自动追踪；

D、语音播报模块将人脸识别模块中标记的人脸与数据库中的人脸进行比对，符合则进行考勤成功相关播报。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工作原理简单，采用自动变焦摄像头，可自动变焦，识别打卡人员的皮肤细节；采用两个舵机构成二轴平台，调整自动变焦摄像头的俯仰角度和方位角度，可对人脸进行自动追踪；利用训练好的改进卷积神经网络人脸识别算法，实现监测人脸的良好跟踪效果；增加体温检测功能，对打卡人员的温度进行检测，确保疫情形势下健康的上班环境。

附图说明

图1为本发明箱体保护壳内部结构示意图；

图2为本发明外观结构示意图；

图3为本发明自动追踪人脸的多功能考勤机工作流程图；

图中：红外探测器1、视频预处理模块2、主控芯片3、舵机控制模块4、显示屏5、舵机二维云台6、自动变焦摄像头7、 USB传输接口8、DVI视频传输接口9、空气质量传感器10、扬声器11、电机保护壳12、箱体保护壳13、数据库14、缓存区15、视频处理模块16、语音播报模块17、人脸识别模块18。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种自动追踪人脸的多功能考勤机，包括红外探测器1，所述红外探测器1后置视频预处理模块2，所述视频预处理模块2连接主控芯片3，所述主控芯片3连接舵机控制模块4和显示屏5，所述舵机控制模块4控制舵机二维云台6，所述舵机二维云台6连接自动变焦摄像头7，所述主控芯片3连接USB传输接口8、DVI视频传输接口9、空气质量传感器10和扬声器11，所述舵机二维云台6安装电机保护壳12，所述视频预处理模块2、主控芯片3、舵机控制模块4、舵机二维云台6均安装箱体保护壳13，USB传输接口可以将外部员工信息导入到主控芯片的数据库中，方便人脸识别的对比，DVI视频传输接口可将主控芯片缓存区中的采集视频传输到上位机，可供上位机监测。

本发明中，所述主控芯片3包括数据库14、缓存区15、视频处理模块16、语音播报模块17和人脸识别模块18，数据库14连接USB传输接口8，通过该传输接口接收外界员工信息的导入并保存，方便后续人脸识别模块中人脸比对的调用；所述缓存区15连接所述DVI视频传输接口9，视频处理模块16连接所述视频预处理模块2的输出端口，将经过视频处理的采集视频首先保存到缓存区中，通过视频传输接口传输到外界的上位机供以监测和调试；所述语音播报模块17控制扬声器11的状态，当人脸识别模块中标记的人脸与数据库中的员工信息比对成功，语音播报模块则调动扬声器进行考勤成功的相关播报；所述人脸识别模块18连接舵机控制模块4的输出端口，主控芯片3发送识别的人脸位置信息至舵机控制模块4经过解码处理，舵机控制模块4将接收到的位置信息转变为舵机的控制信息传输至舵机二维云台6，实现同步控制，舵机二维云台6使用2个舵机构成自动变焦摄像头7的二轴平台，以调整自动变焦摄像头7视野方位，一个舵机控制俯仰角度的调整,另一个舵机实现方位角度的调整，实现人脸自动追踪。

主控芯片3的所述人脸识别模块18负责人脸识别和人脸位置计算，利用训练好的改进卷积神经网络(CNN)识别图像里面的人脸，如果识别到人脸，对人脸进行标注，并计算人脸位置的相关信息，将人脸与自动变焦摄像头7的相对位置转换成舵机偏转角度发送给舵机控制模块4。

本发明中，自动追踪人脸的多功能考勤机通过电源线供电，通电后无需安装软件，即插即用。

工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：

A、通过电源线对主控板供电，通过USB传输接口将员工信息导入数据库中，空气质量传感器采集空气指标并通过主控板传输到显示屏左侧显示；

B、红外探测器和自动变焦摄像头实时监测环境，拍摄视频经过滤波等预处理操作，输入到主控板的视频处理模块中，红外探测器的图像以红外热像图的形式输出到显示屏中间，自动变焦摄像头所拍摄视频输出到显示屏右侧，同时传输到缓存区缓存，等待DVI传输接口信号；

C、人脸识别模块对拍摄视频通过卷积神经网络识别人脸，对人脸进行标注，将人脸与摄像头的相对位置转换成舵机偏转角度发送给舵机控制模块，控制舵机二维平台转动，实现人脸自动追踪；

D、语音播报模块将人脸识别模块中标记的人脸与数据库中的人脸进行比对，符合则进行考勤成功相关播报。

综上所述，本发明工作原理简单，本发明工作原理简单，采用自动变焦摄像头，可自动变焦，识别打卡人员的皮肤细节；采用两个舵机构成二轴平台，调整自动变焦摄像头的俯仰角度和方位角度，可对人脸进行自动追踪；利用训练好的改进卷积神经网络人脸识别算法，实现监测人脸的良好跟踪效果；增加体温检测功能，对打卡人员的温度进行检测，确保疫情形势下健康的上班环境。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。