一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全防范系統(tǒng)是指采用人防、物防、技防等技術(shù)手段，具有探測、延遲、反應等基本功能，用于預防、制止違法犯罪行為和重大治安事件，對維護社會治安穩(wěn)定具有重大的作用。
[0003]現(xiàn)有的安防系統(tǒng)大多都設置有門禁設備，而門禁設備大多是基于指紋檢測的，在生活社區(qū)中，除了門禁檢測之外并沒有對小區(qū)內(nèi)部進行監(jiān)控和安防的手段，很可能有外來人員跟著小區(qū)內(nèi)部住戶，在開門時間內(nèi)隨著住戶進入小區(qū)，存在著一定的安全隱患。
[0004]在生活社區(qū)中有著一些非常重要的設施，比如供電設備，供網(wǎng)設備等，如果被認為破壞，將會嚴重影響生活質(zhì)量，一般情況下，外部人員很難進入社區(qū)，社區(qū)內(nèi)部的住戶也不可能會去破壞這些設施，但是卻不排除發(fā)生一些特殊情況，比如社區(qū)內(nèi)部成員酗酒后，就有可能在無意識中破壞這些設備了。
[0005]在生活中，表情往往能夠反應心情狀況和生理狀況；而人在不同表情時，面部各個部分的輪廓和形狀也是不同的，比如在高興時，眉毛和嘴角都會有相應的變化，在酗酒后，從眼部表情也能看出相應變化。
[0006]因此，結(jié)合圖像和表情分析來進行安防系統(tǒng)部署并實施進行安防監(jiān)測對維護治安穩(wěn)定有著巨大的好處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)與方法，能夠通過人臉圖像對安防區(qū)域內(nèi)的人員是否為非法進入進行判定，并由采取安防調(diào)度措施；同時還能夠?qū)戏ㄟM入人員進行表情分析，對其是否存在安全隱患進行判定，并在存在安全隱患時采取安防調(diào)度措施，保證安防區(qū)域的安全與穩(wěn)定。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括順次連接的圖像采集模塊、數(shù)據(jù)分析中心和安防調(diào)度中心；
所述的圖像采集模塊用于對安防區(qū)域內(nèi)的人臉圖像進行采集；
所述的數(shù)據(jù)分析中心包括圖像分析模塊、表情分析模塊和存儲模塊；圖像分析模塊和表情分析模塊分別與存儲模塊連接；
所述的圖像分析模塊用于對采集到的圖像進行分析，判斷圖像對應的人員身份是否具有進入安防區(qū)域的權(quán)限；
所述的表情分析模塊用于對采集到的圖像進行人臉表情分析，得到對應的危險參數(shù)；所述的存儲模塊用于存儲具有安防區(qū)域進入權(quán)限的人員的人臉圖像，該圖像在對應人員表情正常時進行統(tǒng)一拍攝；
所述的安防調(diào)度中心用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心分析得到的結(jié)果進行安防調(diào)度，確保安防區(qū)域內(nèi)的安全。
[0009]所述的圖像采集模塊包括圖像預處理模塊和安防區(qū)域內(nèi)分布式的多個攝像頭，所述的圖像預處理模塊用于對攝像頭采集到的圖像進行預處理，得到與存儲器中圖像大小一致的人臉圖像。
[0010]所述的一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
51.利用圖像采集模塊對安防系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的流動人員進行人臉圖像采集，并將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸給數(shù)據(jù)分析中心；
52.數(shù)據(jù)分析中心對當前采集到的圖像進行圖像分析，判斷是否能夠在存儲模塊中找到與當前采集到的圖像對應的人臉圖像:
(1)能夠在存儲模塊中找到與當前采集到的圖像對應的人臉圖像，對應人員具有進入安防區(qū)域的權(quán)限，為合法進入，提取存儲模塊該人員對應的人臉圖像，并跳轉(zhuǎn)至步驟S3 ;
(2)不能夠在存儲模塊中找到與當前采集到的圖像對應的人臉圖像，對應人員不具有進入安防區(qū)域的權(quán)限，為非法進入，跳轉(zhuǎn)至步驟S5 ;
53.數(shù)據(jù)分析中心對當前采集到的人臉圖像進行表情分析，得出對應的危險參數(shù)；
54.數(shù)據(jù)分析中心判斷危險參數(shù)是否小于危險參數(shù)閾值:
(1)如果危險參數(shù)小于危險參數(shù)閾值，表情正常，不存在安全隱患，本次分析結(jié)束，等待圖像采集模塊采集傳輸下一張人臉圖像，并對其進行步驟S2~S5的處理；
(2)如果危險參數(shù)不小于危險參數(shù)閾值，表情不正常，跳轉(zhuǎn)至步驟S5;
55.安防調(diào)度中心采取相應的安防調(diào)度措施，確保安防區(qū)域的安全，本次分析結(jié)束，等待圖像采集模塊采集傳輸下一張人臉圖像，并對其進行步驟S2~S5的處理。
[0011]所述的步驟SI包括以下子步驟:
511.安防區(qū)域內(nèi)的攝像頭實時對經(jīng)過的人員進行圖像采集，并將采集到圖像實時傳輸給圖像預處理模塊；
512.圖像預處理模塊對采集到的圖像進行預處理，得到人臉圖像，并調(diào)整得到的人臉圖像使其與存儲器中圖像大小一致；
513.將預處理后的人臉圖像實時傳輸給數(shù)據(jù)分析中心。
[0012]所述的步驟S3包括以下子步驟:
531.定義當前采集到的人臉圖像為圖像A，以圖像A的中心為坐標原點O，建立x-o-y直角坐標系；
532.定義從存儲模塊中提取出的人臉圖像為圖像B，將圖像B與圖像A重疊放置；
533.對于人臉上的點M(人臉上的任意一點)，求出其在圖像A中對應的像素點坐標Al(xl，yl)，并求出其在圖像B中對應的像素點坐標BI (x2，y2);
534.求出x-o-y直角坐標系中Al與BI的距離；
535.對于人臉上每一個點，重復S33~S34，求得該點在圖像A和圖像B中對應的坐標距離，直到所有點對應的坐標距離求解完成；
536.將所有點對應的坐標距離進行求和，得到危險參數(shù)。
[0013]進一步地，在對參數(shù)進行求個過程中，可以考慮對人臉上眉毛、嘴巴和眼睛對應的所有點進行特殊處理:在進行距離求和過程中，將眉毛、嘴巴和眼睛對應的所有點在兩個圖像中對應的坐標距離放大10倍(乘以10)，再參與求和得到危險參數(shù)。
[0014]步驟S5中安防調(diào)度中心采取相應的安防調(diào)度措施，確保安防區(qū)域的安全，分為以下兩種情況:
(1)根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心對圖像的分析，在不具有進入安防區(qū)域權(quán)限的人員非法進入時，安全調(diào)度模塊提醒保安找到并請出該非法進入的人員；
(2)根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心對表情的分析，在人員為合法進入且其人臉圖像人臉圖像的危險參數(shù)不小于閾值時，安防調(diào)度將對應的人臉圖像提供給保安，并提醒保安進行人工判別和確認；保安在對人臉圖像進行人工判定，確認對應人員具有安全隱患后，對其進行持續(xù)監(jiān)控。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)能夠通過人臉圖像對安防區(qū)域內(nèi)的人員是否為非法進入進行判定，并由采取安防調(diào)度措施，保證了安防區(qū)域的安全穩(wěn)定。
[0016](2)對合法進入人員進行表情分析，對其是否存在安全隱患進行判定，并在存在安全隱患時采取安防調(diào)度措施，保證安防區(qū)域的安全與穩(wěn)定。
[0017](3)進行表情分析時，在同一個坐標系下，將正常的人臉圖像和當前采集到的人臉圖像中對應像素點距離求和得到參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)和閾值相比較的方法，能夠有效篩選出表情不正常的人臉圖像，從而進一步通過人工分析判定是否存在安全隱患，避免了判斷錯誤引起的額外工作量。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的原理框圖；
圖2為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0020]如圖1所示，一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括順次連接的圖像采集模塊、數(shù)據(jù)分析中心和安防調(diào)度中心；
所述的圖像采集模塊用于對安防區(qū)域內(nèi)的人臉圖像進行采集；
所述的數(shù)據(jù)分析中心包括圖像分析模塊、表情分析模塊和存儲模塊；圖像分析模塊和表情分析模塊分別與存儲模塊連接；
所述的圖像分析模塊用于對采集到的圖像進行分析，判斷圖像對應的人員身份是否具有進入安防區(qū)域的權(quán)限；圖像分析模塊也可以稱作是人臉識別模塊；
所述的表情分析模塊用于對采集到的圖像進行人臉表情分析，得到對應的危險參數(shù)；所述的存儲模塊用于存儲具有安防區(qū)域進入權(quán)限的人員的人臉圖像，該圖像在對應人員表情正常時進行統(tǒng)一拍攝；
所述的安防調(diào)度中心用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析中心分析得到的結(jié)果進行安防調(diào)度，確保安防區(qū)域內(nèi)的安全。
[0021]所述的圖像采集模塊包括圖像預處理模塊和安防區(qū)域內(nèi)分布式的多個攝像頭，所述的圖像預處理模塊用于對攝像頭采集到的圖像進行預處理，得到與存儲器中圖像大小一致的人臉圖像。
[0022]如圖2所示，所述的一種基于人臉識別和表情分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
51.利用圖像采集模塊對安防系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的流動人員進行人臉圖像采集，并將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸給數(shù)據(jù)分析中心；
52.數(shù)據(jù)分析中心對當前采集到的圖像進行圖像分析，判斷是否能夠在存儲模塊中找到與當前采集到的圖