一种基于AI智能人脸识别的出入境通道闸的制作方法

一种基于ai智能人脸识别的出入境通道闸
技术领域
1.本发明涉及人行通道管理设备技术领域，具体涉及一种基于ai智能人脸识别的出入境通道闸。


背景技术：

2.人行通道闸机，是一种通道阻挡装置，用于管理人流并规范行人出入，其最基本最核心的功能是实现一次只通过一人，可用于各种收费、门禁场等入口通道处。
3.在申请号为：cn202022738069.8 的专利文件中公开了一种智能人脸识别翼闸，包括机箱、读卡器以及人脸识别组件，机箱设有5个，机箱平行间隔设置，两相邻机箱之间形成一人行通道，机箱内设有控制器以及与控制器电连接的驱动电机，机箱的两侧壁分别可转动开合的设有一门翼挡板，门翼挡板分别与驱动电机连接，读卡器分别设置于机箱的上端壁的两端，人脸识别组件分别竖直的设置于机箱的上端壁的两端，读卡器和人脸识别组件均分别与控制器电连接。本实用新型的技术方案能够通过人脸识别进行身份验证，无感通行，提高了通行效率，有效解决传统通道闸机刷卡麻烦，卡片容易丢失和被盗刷、高峰期容易拥堵排队的问题，实用性强。
4.但是，其在实际应用的过程中仍存在以下不足：第一，防尾随性能不佳，因为闸机在实际应用的过程中，存在部分人员紧随上一个人快速过闸，从而实现逃避检票或检查，然而上述对比文件并不能很好的解决这一问题。
5.第二，安全性较差，因为通道闸实际应用的过程中存在部分人员通行速度较慢（例如，行动不便的老人、玩耍的小孩、携带大件行李的旅客等等），这就使得上述人员或行李还没有来得及通过，闸机就关闭了，或者是被闸机误夹。


技术实现要素：

6.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于ai智能人脸识别的出入境通道闸，能够有效地解决现有技术存在防尾随性能不佳和安全性较差等问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于ai智能人脸识别的出入境通道闸，包括一对平行设置在地面上的机箱，两个所述机箱之间构成一条通道，所述机箱的内端侧壁上分别设有靠近通道入口处的第一闸门和靠近通道出口处的第二闸门，所述通道处于两个机箱之间且处于第一闸门和第二闸门之间的地面上铺设有第一感应板，所述通道处于两个机箱外出口端的地面铺上设有第二感应板，所述通道前进方向右侧的机箱上还设有通行按钮和人脸识别组件。
8.更进一步地，所述第一闸门和第二闸门分别由对应的旋转电磁阀驱动旋转，两个所述第一闸门的运动状态保持同步，两个所述第二闸门的运动状态保持同步，并且所述第一闸门和第二闸门旋开方向与通道的方向同向，所述旋转电磁阀由设置在机箱内部的微型计算机控制。
9.更进一步地，所述第一感应板和第二感应板所处的地面均凹陷式地开设有与之匹
配的凹槽，所述凹槽的底壁中部凹陷式地开设有容置槽，处于所述容置槽槽口边沿外的凹槽底壁上还对称地开设有一组导向槽，所述容置槽中嵌设有与之匹配的压电晶体板，并且所述压电晶体板上端的板面不超过容置槽的槽口；所述第一感应板和第二感应板的横截面均呈t型，所述第一感应板和第二感应板下端的板面均固定有与导向槽一一对应且配合滑接的导向柱，所述导向槽的底壁上均设有导向柱配合的复位弹簧。
10.更进一步地，所述第一感应板和第二感应板下端的板体上均设有与之匹配的称重板，所述称重板下端的板面上均匀地分布有一组压力传感器；所述第一感应板和第二感应板上受到的压力为0时，所述第一感应板和第二感应板上端的板面与地面平齐，并且所述称重板不与压电晶体板接触，并且所述复位弹簧处于压缩状态；所述第一感应板和第二感应板上受到的压力低于8千克时，所述第一感应板和第二感应板上端的板面低于地面，并且所述称重板不与压电晶体板接触，并且所述复位弹簧处于压缩状态；所述第一感应板和第二感应板上受到的压力大于等于8千克时，所述第一感应板和第二感应板上端的板面低于地面，并且所述称重板与压电晶体板接触并发生挤压，并且所述复位弹簧处于压缩状态。
11.更进一步地，所述第一感应板和第二感应板相较于地面的最大下沉深度小于2厘米，并且所述第一感应板和第二感应板所处凹槽的槽口处均铺设有一圈防护垫板。
12.更进一步地，所述压力传感器与设置在机箱内部的微型计算机信号连接，所述微型计算机通过安全信道与云端服务器进行通信，所述压电机晶体板还与外界的逆变器电连接，所述逆变器的输出端与蓄电模块电连接。
13.更进一步地，所述通道右侧的机箱靠近第一闸门、第二闸门处的箱体上均设有用于控制第一闸门开合的通行按钮；并且两个所述通行按钮呈并联关系。
14.更进一步地，所述人脸识别组件包括设置在机箱靠近第二闸门处的显示屏、设置在显示屏前端的摄像头组件、设置在显示屏内部的cpu和设置在显示屏内部的gpu；所述cpu还通过专用的安全信道与云端服务器信号连接。
15.更进一步地，所述cpu中设有人脸检测与识别模块、人脸追踪模块和ui模块；所述gpu中配置有人脸检测算法、人脸识别算法和活体检测算法；所述云端服务器通过专门的安全信道与公安系统的人脸数据库连接。
16.更进一步地，所述机箱设有用于安装显示屏且受微型计算机控制的驱动组件，所述驱动组件包括垂直地面地设置在机箱上的电动推杆、设置在电动推杆顶端的第一电磁转动座以及设置在第一旋电磁旋转座上的第二电磁旋转座，所述第一电磁旋转座的中轴线垂直地面，所述第二电磁旋转座中轴线平行地面；所述通道右侧的机箱靠近第二闸门处的箱体上还设有射频读卡器、指纹识别器和扫码器。
17.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明通过在地面上增加一对平行设置的机箱，机箱的内端侧壁上分别设有靠近通道入口处的第一闸门和靠近通道出口处的第二闸门，通道处于两个机箱之间且处于第一闸门和第二闸门之间的地面上铺设有第一感应板，通道处于两个机箱外出口端的地面铺上设有第二感应板，通道前进方向右侧的机箱上还设有通行按钮和人脸识别组件，第一感应
板和第二感应板的下端均设有称重板、压电晶体板和复位弹簧，人脸识别组件包括设置在机箱靠近第二闸门处的显示屏、设置在显示屏前端的摄像头组件、设置在显示屏内部的cpu和设置在显示屏内部的gpu，cpu还通过专用的安全信道与云端服务器信号连接，cpu中设有人脸检测与识别模块、人脸追踪模块和ui模块，gpu中配置有人脸检测算法、人脸识别算法和活体检测算法，云端服务器通过专门的安全信道与公安系统的人脸数据库连接的设计。
18.这样可以通过第一闸门和第二闸门的配合可以保证只有一一个旅客能够进入通道，并且在人脸识别组件的配合下对通道中的旅客进行身份验证，并且在第一感应板和第二感应板的配合下，使得通道中的旅客只有完全通过时，第二闸门才能被允许关闭且第一闸门才能被允许打开。
19.达到有效地提升本发明在实际运行时的防尾随能力和安全性的效果。
附图说明
20.图1为本发明第一视角下的直观图；图2为本发明第二视角下的爆炸视图；图3为本发明第三视角下第一感应板、第二感应板和称重板的爆炸视图；图4为本发明第四视角下通道右侧机箱的直观图；图5为图1中a区域的放大图；图6为压电晶体板正压效应原理图；图7为压电晶体板逆压效应原理图；图8为本发明中微型计算机、云端服务器和公安系统的人脸数据库的连接关系图；图9为本发明中压电晶体板、逆变器和蓄电模块之间连接关系图；图中的标号分别代表：1-机箱；2-第一闸门；3-第二闸门；4-第一感应板；5-第二感应板；6-通行按钮；7-凹槽；8-容置槽；9-导向槽；10-导向柱；11-复位弹簧；12-称重板；13-压力传感器；14-防护垫板；15-微型计算机；16-安全信道；17-云端服务器；18-逆变器；19-蓄电模块；20-显示屏；21-摄像头组件；22-公安系统的人脸数据库；23-电动推杆；24-第一电磁转动座；25-第二电磁旋转座；26-射频读卡器；27-指纹识别器；28-扫码器；29-压电晶体板。
具体实施方式
21.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
23.本实施例的一种基于ai智能人脸识别的出入境通道闸，参照图1-9：包括一对平行设置在地面上的机箱1，两个机箱1之间构成一条通道，机箱1的内端侧壁上分别设有靠近通道入口处的第一闸门2和靠近通道出口处的第二闸门3，通道处于两个机箱1之间且处于第一闸门2和第二闸门3之间的地面上铺设有第一感应板4，通道处于两个机箱1外出口端的地
面铺上设有第二感应板5，通道前进方向右侧的机箱1上还设有通行按钮6和人脸识别组件。
24.（一）第一闸门2和第二闸门3分别由对应的旋转电磁阀驱动旋转，两个第一闸门2的运动状态保持同步，两个第二闸门3的运动状态保持同步，并且第一闸门2和第二闸门3旋开方向与通道的方向同向，旋转电磁阀由设置在机箱1内部的微型计算机15控制。
25.值得注意的是：通道右侧的机箱1靠近第一闸门2、第二闸门3处的箱体上均设有用于控制第一闸门2开合的通行按钮6；并且两个通行按钮6呈并联关系；并且当由旅客处于通道中时，处于通道入口处的通行按钮6将暂时失去控制第一闸门2的能力，这样防止有通道中挤入多名旅客，从而防止发生拥挤和逃票行为。如果通道中的旅客身份查验失败需要从通道中退出时，那么通道中的旅客可以通过处于通道出口处的通行按钮6开启第一闸门2。
26.（二）第一感应板4和第二感应板5所处的地面均凹陷式地开设有与之匹配的凹槽7，凹槽7的底壁中部凹陷式地开设有容置槽8，处于容置槽8槽口边沿外的凹槽7底壁上还对称地开设有一组导向槽9，容置槽8中嵌设有与之匹配的压电晶体板29，并且压电晶体板29上端的板面不超过容置槽8的槽口；第一感应板4和第二感应板5的横截面均呈t型，第一感应板4和第二感应板5下端的板面均固定有与导向槽9一一对应且配合滑接的导向柱10，导向槽9的底壁上均设有导向柱10配合的复位弹簧11。
27.其中，导向柱10和导向槽9的配合可以保证第一感应板4和第二感应板5在垂直方向上进行升降运动时，第一感应板4和第二感应板5的板面始终保持水平，从而避免旅客对旅客的身体重心造成倾斜干扰。
28.其中，复位弹簧11和压电晶体板29的配合，可以使得第一感应板4和第二感应板5在受到压力下降的过程中，对压电晶体板29进行挤压，从而使得压电晶体板29上产生电势差，然后将压电晶体板29上的电能进行收集；当第一感应板4和第二感应板5上的压力撤去后，第一感应板4和第二感应板5在复位弹簧11的作用下回升至初始位置（即第一感应板4和第二感应板5上端的板面与地面共面），此时，压电晶体板29也会恢复形状。
29.①
其中：压电晶体板29的发电运用的是压电效应：压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。也就是说，压电材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。
30.②
其中：正压电效应的原理为：当压电材料受到某个固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，材料又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；材料受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。
31.③
其中：逆压电效应的原理为：当对压电材料施加电场时，材料的某些方向会出现机械形变的现象，并且其形变量与外电场强度成正比，这种现象称为逆压电效应。
32.④
其中：压电材料外部施加力f的产出计算方法为：外部施加力下压电材料产生的电荷q或者电压v就是正压电效应的应用。通用常数比例变化（如压电常数d33和cd大小的变化）施加全部外部作用下，压电陶瓷会对应产生电荷量q。
33.q=cd
×
v=f
×
d33
此时输出电压v可由压电材料元件的压电常数g33、厚度t、截面积a的关系表达出来，具体见下公式：v=f
×
d33/cd=f
×
g33
×
t/a。
34.（二-一）第一感应板4和第二感应板5下端的板体上均设有与之匹配的称重板12，称重板12下端的板面上均匀地分布有一组压力传感器13。
35.这样当有旅客站立在第一感应板4或第二感应板5上时，称重板12上的压力传感器13就会受到挤压，微型计算机15便可以通过压力传感器13上是否有信号来判断第一感应板4或第二感应板5上是否有旅客。
36.第一感应板4和第二感应板5上受到的压力为0时，第一感应板4和第二感应板5上端的板面与地面平齐，并且称重板12不与压电晶体板29接触，并且复位弹簧11处于压缩状态。
37.第一感应板4和第二感应板5上受到的压力低于8千克时，第一感应板4和第二感应板5上端的板面低于地面，并且称重板12不与压电晶体板29接触，并且复位弹簧11处于压缩状态。
38.第一感应板4和第二感应板5上受到的压力大于等于8千克时，第一感应板4和第二感应板5上端的板面低于地面，并且称重板12与压电晶体板29接触并发生挤压，并且复位弹簧11处于压缩状态。
39.值得注意的是：这里之所以采用8千克是因为具备独立行走能力且具备足够认知能力小孩的年龄通常在6岁左右，而根据卫生部《中国7岁以下儿童生长发育参照标准》查表可得，6岁孩童的体重在8千克左右。
40.（二-二）第一感应板4和第二感应板5相较于地面的最大下沉深度小于2厘米。这样可以避免第一感应板4和第二感应板5出现较大沉降，从而避免对旅客的通行造成干扰，同时也能限制第一感应板4和第二感应板5对压电晶体板29的挤压程度在允许范围内，从而避免压电晶体板29受到过度的挤压变形而损坏；在本实施例中，第一感应板4和第二感应板5的最大下沉深度为0.5厘米。
41.第一感应板4和第二感应板5所处凹槽7的槽口处均铺设有一圈防护垫板14，这样可以防止的第一感应板4（和第二感应板5）与凹槽7槽口的边缝受到重物的机械磨损或碰撞损伤。
42.（二-三）压力传感器13与设置在机箱1内部的微型计算机15信号连接，微型计算机15通过安全信道16与云端服务器17进行通信。
43.压电机晶体板还与外界的逆变器18电连接，逆变器18的输出端与蓄电模块19电连接。
44.这是因为压电晶体板29的发电受到旅客的踩踏频率和力度的影响吗，因此压电晶体板29所发出的电流是不稳定的，所以需要逆变器18控制选取最大功率输出，使得电流输出达到稳定，然后通过蓄电模块19将这些电能存储起来。而蓄电模块19中的电能可以为其他电器部件提供电能，从而降低了电能消耗。在本实施例中，蓄电模块19采用蓄电池。
45.鉴于压电晶体板29的发电能力，可以将本发明产品安装在火车站、地铁站等人流量大的场所，从而最大限度的发挥出压电晶体板29的发电能力。
46.（二-四）人脸识别组件包括设置在机箱1靠近第二闸门3处的显示屏20、设置在显示屏20前端的摄像头组件21、设置在显示屏20内部的cpu和设置在显示屏20内部的gpu；cpu还通过专用的安全信道16与云端服务器17信号连接。
47.cpu中设有人脸检测与识别模块、人脸追踪模块和ui模块。
48.其中，人脸检测与识别模块用于对通道中旅客的面部特征进行的捕捉和识别；人脸追踪模块用于对通道中旅客面部的空间位置进行捕捉；ui模块用于生成显示屏20的人机交互界面。
49.gpu中配置有人脸检测算法、人脸识别算法和活体检测算法。
50.其中，人脸检测模块用于检测摄像头组件21的拍摄视野内是否有人脸；人脸识别模块用于对摄像头组件21拍摄到的人脸进行识别并捕捉其面部特征信息；活体检测算法用于检测摄像头组件21拍摄到的人脸是否为真人）云端服务器17通过专门的安全信道16与公安系统的人脸数据库22连接；这样微型计算机15便可以将人脸识别组件经过特征提取的人脸信息经云端服务器17发送至公安系统的人脸数据库22，然后由公安系统在其数据库中经搜索并验证该旅客的身份是否合法，并将验证结果经云端服务器17返回至微型计算机15。
51.值得注意的是：云端服务器17还可以接入运输部门的售票系统、工厂的职工管理系统等等。
52.（二-五）机箱1设有用于安装显示屏20且受微型计算机15控制的驱动组件，驱动组件包括垂直地面地设置在机箱1上的电动推杆23、设置在电动推杆23顶端的第一电磁转动座24以及设置在第一旋电磁旋转座上的第二电磁旋转座25，第一电磁旋转座的中轴线垂直地面，第二电磁旋转座25中轴线平行地面。
53.这样微型计算机15便可以在人脸追踪模块的配合下控制电动推杆23、第一电磁转动座24和第二电磁旋转座25的状态，从而让显示屏20（主要是摄像头组件21）对准通道中旅客的面部。
54.所述通道右侧的机箱1靠近第二闸门3处的箱体上还设有射频读卡器26、指纹识别器27和扫码器28；这样可以使得本发明中的闸机具备多种的身份识别方式，从而提升本发明的适用范围。
55.其具体的工作原理为：初始状态下：第一闸门2和第二闸门3均关闭，第一感应板4和第二感应板5上均没有旅客站立，压力传感器13上没有信号，两个通行按钮6均能控制第一闸门2的开关。
56.第一步，旅客按下靠近通道入口处的通行按钮6，第一闸门2打开，旅客进入通道中，此时第一压力感应板下沉，微型计算机15接收到来自的压力传感器13上的信号，并于3秒后关闭第一闸门2，同时解除通道入口处的通行按钮6对第一闸门2的控制。
57.第二步，当第一闸门2关闭时，微型计算机15指令驱动组件和人脸识别组件其中，从而对通道中的旅客进行人脸识别。
58.若身份验证通过，则微型计算机15指令第二闸门3开启，旅客走出通道并通过第二感应板5，此过程中，第一感应板4处压力传感器13的数值为零，且第二感应板5处压力传感器13的数值增大，然后第二感应板5处压力传感器13的数值又减小至零，微型计算机15通过监测第一感应板4和第二感应板5处压力传感器13的数值变化来判断旅客是否完全离开通道，然后微型计算机15指令第二闸门3关闭，同时解除对通道入口处通行按钮6的限制。
59.若身份验证失败，则微型计算机15指令显示屏20通知通道中的旅客从通道中退出，并选择人工通道；此时，通道中的旅客按下通道出口处的通行按钮6来打开第一闸门2，并从通道中退出，当第一压力感应板处压力传感器13的数值减小至零时，微型计算机15指令第一闸门2关闭，同时解除对通道入口处通行按钮6的限制。
60.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。