本發(fā)明涉及一種廁所技術(shù)，特別是一種面部識別廁紙機(jī)器人及其使用方法。

背景技術(shù)：

目前在一些公共景區(qū)，酒店，高校的廁所內(nèi)都會提供免費的廁紙，然而由于多方面的原因，公共衛(wèi)生間提供的衛(wèi)生紙被游客、市民或者學(xué)生浪費的現(xiàn)象非常普遍，日常生活中有一部分市民或者游客會正常使用衛(wèi)生紙，而另一部分人會用公廁提供的免費衛(wèi)生紙擦手、擦鞋甚至直接帶走，造成了廁紙資源的極大浪費以及用量的不確定性，為廁所管理人員更換廁紙也帶來了極大的不便。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一些解決方案，如cn205107527u提供了一種智能廁紙盒，包括廁紙盒外殼，重量傳感器，語音提醒裝置以及控制裝置，廁紙盒外殼的前蓋板帶鎖，前蓋板與廁紙盒外殼底部交接連接，通過在每個廁紙盒上設(shè)置控制裝置，出紙口的側(cè)面超出與廁紙盒底面交接處一定長度，有效避免廁紙的浪費和及時提醒保潔人員更換紙卷。然而，這種解決方案需要每個廁位安裝一個相應(yīng)的盒子，并且控制裝置的故障率較高，智能化程度不高。還如cn103622629a提供了一種感應(yīng)式廁紙機(jī)，包括有廁紙機(jī)殼體，一側(cè)面設(shè)置有感應(yīng)口，感應(yīng)口的下方設(shè)置有出紙口，感應(yīng)口和出紙口之間設(shè)置有電源指示燈和感應(yīng)指示燈，廁紙即可提頂部設(shè)置放紙口，內(nèi)部設(shè)置放紙槽，感應(yīng)口通過導(dǎo)線與廁紙機(jī)殼內(nèi)設(shè)置的紅外線傳感器模塊、延遲電路模塊以及電磁感應(yīng)閥連接，實現(xiàn)了公共衛(wèi)生間定量給使用者供應(yīng)廁紙，而且避免了人手接觸廁紙造成的交叉污染，然而這種定量供應(yīng)并不會針對特定的使用者，因此，仍然很難避免浪費，如一個人拿多次廁紙等，并且紅外傳感器模塊容易受到污染物的污染而導(dǎo)致感應(yīng)失效。還如cn202269965u提供一種單片機(jī)控制的電動廁紙盒，在殼體外部設(shè)置感應(yīng)探頭，當(dāng)受到人體感應(yīng)時，感應(yīng)探頭向單片機(jī)控制器傳輸信號，單片機(jī)控制器向直流低速電機(jī)發(fā)出開啟指令，直流低速電機(jī)按照設(shè)置的轉(zhuǎn)速和時間，帶動插在插軸上的廁紙卷轉(zhuǎn)動，輸出設(shè)定長度的廁紙，如廁者拉動廁紙，出紙口內(nèi)設(shè)置的鋸齒裁刀將廁紙裁斷。然而，這種定量供應(yīng)并不會針對特定的使用者，因此，仍然很難避免浪費，并且操作不便，還需要自動和手動方式的結(jié)合。

因此，有必要提供一種針對特定獨立人個體定量供應(yīng)紙張的廁紙機(jī)器人，并且這種供應(yīng)可以采用免費和付費相結(jié)合的模式，從而大大節(jié)約廁所用紙量以及公廁的整體運行成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種面部識別廁紙機(jī)器人及其使用方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案的基本思想在于：在規(guī)定的時間內(nèi)機(jī)器通過面部識別提供規(guī)定長度的免費廁紙，在規(guī)定的免費時間內(nèi)如果需要更多的廁紙，可以通過付費購買的方式不限量購買。

一種面部識別廁紙機(jī)器人，其特征在于包括：至少一個面部識別模塊，站立識別標(biāo)識，至少一個文字語言提示模塊，至少一個掃碼付費區(qū)，至少一個出紙口以及廁紙更換機(jī)構(gòu)，所述面部識別模塊用于識別取用免費廁紙的人的面部特征并存儲在特定的數(shù)據(jù)庫中，以用于在特定時間內(nèi)使得具有相同面部特征的人不能再取用免費廁紙；所述站立識別標(biāo)識粘貼在其前端距離墻面一定距離處，從而限定清晰的面部識別區(qū)域范圍；所述文字語言提示模塊用于提示面部識別是否成功以及是否已經(jīng)提供固定長度的一段廁紙；所述掃碼付費區(qū)用于取用免費廁紙后在特定時間內(nèi)仍需要廁紙情況下，采用多種付費方式取用一定長度的付費廁紙；所述出紙口用于文字或者語音提示模塊提示出紙后吐出規(guī)定長度的廁紙；所述廁紙更換機(jī)構(gòu)用于根據(jù)廁紙的使用情況更換廁紙。

優(yōu)選的，所述面部識別廁紙機(jī)器人還包括廁紙盤和廁紙切割片，所述廁紙盒外端設(shè)有倉盒蓋，通過鎖將倉盒蓋與廁紙盤鎖合在一起，廁紙盒內(nèi)設(shè)置安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的帶擴(kuò)張固定片的插軸，廁紙卷插在廁紙插軸上。

優(yōu)選的，所述廁紙與所述倉盒蓋上分別安裝具有唯一編碼標(biāo)識的rfid芯片及rfid芯片讀取器，每次更換廁紙的時候，所述rfid芯片讀取器會讀取rfid芯片的信息，以識別和判斷所述廁紙的來源是否合法，如果讀取的信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的有效的rfid芯片信息不匹配，則不啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，如果匹配則啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人。

優(yōu)選的，所述廁紙切割片為鋸齒裁刀，所述電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，或還包括感應(yīng)頭，在所述廁紙的規(guī)定長度上分段打印漸變色塊，配合感應(yīng)頭判斷是否已經(jīng)達(dá)到所需長度的廁紙末端，如果已經(jīng)達(dá)到，啟動所述廁紙切割片進(jìn)行切割。

優(yōu)選的，所述面部識別廁紙機(jī)器人在待機(jī)狀態(tài)下，廁紙機(jī)器人的多個操作屏滾動顯示廣告。

優(yōu)選的，所述面部識別模塊使用基于幾何特征的方法，基于相關(guān)匹配的方法、特征臉方法、線性判別分析方法、奇異值分解方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、動態(tài)連接匹配方法，基于隱馬爾柯夫模型，主動形狀模型法或主動外觀模型法。

優(yōu)選的，所述站立識別標(biāo)識粘貼在其前端距離墻面小于50cm處，且粘貼的地面不含水漬或灰塵，從而所述站立識別標(biāo)識不會滑動，保證使用者安全以及所述站立識別標(biāo)識的使用壽命，所述文字語言提示模塊采用中文和英文兩種展示播報方式。

優(yōu)選的，所述掃碼付費區(qū)可以采用支付寶，微信，支持nfc的方式付費，所述特定時間為9-45分鐘，所述固定長度為60-75cm。

優(yōu)選的，所述面部識別廁紙機(jī)器人具有多個分別針對兒童，女人和男人面部識別攝像頭，分別位于多個操作屏上，所述多個面部識別攝像頭的安裝高度分別為距離地面90cm，155cm及165cm處。

一種面部識別廁紙機(jī)器人的使用方法，包括如下步驟：(1)廁紙機(jī)器人啟動：插電，啟動廁紙機(jī)器人；(2)面部識別：使用者站立在識別標(biāo)識所粘貼的區(qū)域內(nèi)，面部正對攝像頭進(jìn)行面部識別，通過屏幕識別人臉；(3)提供免費廁紙：識別成功后，所述文字或語音提示模塊提示面部識別成功，已經(jīng)按照規(guī)定提供一段免費廁紙，并提示特定時間內(nèi)僅提供一段免費廁紙；(4)購買付費廁紙：如在特定時間內(nèi)還需要額外的廁紙，通過手機(jī)app或具有掃描識別功能的客戶端在掃碼付費區(qū)掃碼付費，完成廁紙購買；(5)取紙：在出紙口取紙；(6)廁紙更換：廁紙用盡需要更換的時候，倉盒蓋上安裝所述rfid芯片讀取器會讀取廁紙上安裝的具有唯一編碼標(biāo)識的rfid芯片的信息，以識別和判斷廁紙的來源是否合法，如果讀取的信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的有效的rfid芯片信息不匹配，則不啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，如果匹配則啟動面部識別廁紙機(jī)器人。

采用本發(fā)明設(shè)計思路，在規(guī)定的時間內(nèi)機(jī)器通過面部識別提供規(guī)定長度的免費廁紙，在規(guī)定的免費時間內(nèi)如果需要更多的廁紙，可以通過付費購買的方式不限量購買，這樣操作起來既保證了用戶特定時間內(nèi)一定長度廁紙的取用更方便，還防止廁紙被惡意浪費或被帶走，抑制浪費現(xiàn)象。

附圖的簡要說明

附圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的使用狀態(tài)下的面部識別廁紙機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的待機(jī)狀態(tài)下的面部識別廁紙機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的廁紙更換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的面部識別廁紙機(jī)器人使用方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參見附圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的使用狀態(tài)下的面部識別廁紙機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖，該廁紙機(jī)器人包括：三個面部識別模塊(1)，一個站立識別標(biāo)識(2)，三個文字語言提示模塊(3)，三個掃碼付費區(qū)(4)以及六個出紙口(5)，三個面部識別模塊(1)分別用于識別取用免費廁紙的兒童，女人，男人的面部特征并存儲在特定的數(shù)據(jù)庫中，以用于在45分鐘內(nèi)使得具有相同面部特征的人不能再取用免費廁紙，三個面部識別模塊(1)分別具有一個攝像頭，每個攝像頭分別位于三塊操作屏上，三個面部識別攝像頭的安裝高度分別位具有地面90cm，155cm及165cm處，這是根據(jù)國人身高的統(tǒng)計數(shù)值確定的安裝設(shè)計數(shù)值，如果該廁紙機(jī)器人僅具有一塊操作屏，那么在男衛(wèi)生間中的安裝高度為地面距離機(jī)器頂端165cm，女衛(wèi)生間中的安裝高度為地面距離機(jī)器頂端155cm，在下方距離地面90cm處加裝兒童用人臉識別探頭；站立識別標(biāo)識(2)用于限定清晰的面部識別區(qū)域范圍，根據(jù)目前的攝像頭對于人臉清洗識別的范圍，并且將人臉識別算法的容錯率設(shè)計為＜5％，從而能夠精確識別買內(nèi)部特征，站立識別標(biāo)識粘貼在其前端距離墻面小于50cm處，且粘貼的地面要保持干凈，不含水漬或灰塵，從而站立識別標(biāo)識不會滑動，保證使用者安全以及所述站立識別標(biāo)識的使用壽命，文字語言提示模塊(3)采用中文和英文兩種展示播報方式，文字語言提示模塊(3)用于提示面部識別是否成功以及是否已經(jīng)提供固定長度的一段廁紙，當(dāng)面部識別成功后，中文文字提示為：面部識別成功，已經(jīng)按照規(guī)定提供一段免費廁紙，如果需要更多廁紙，可以在右側(cè)掃碼付費區(qū)進(jìn)行購買；溫馨提示：每45分鐘提供一段免費紙，而相應(yīng)的英文文字提示為：successtorecognizetheface，andyouwillgetthefreetissue.pleasepaybyaipayorwxpayifyouneedmore；attention：freetissueissuppliedevery45minutes.掃碼付費區(qū)(4)用于取用免費廁紙后在特定時間內(nèi)仍需要廁紙情況下，采用多種付費方式取用一定長度的付費廁紙，如使用過程中已經(jīng)經(jīng)過證實的微信支付，支付寶支付，支持nfc的公交一卡通支付，當(dāng)然其他經(jīng)過驗證的支付方式也是可以的；出紙口(5)根據(jù)文字語言提示模塊提示出紙后吐出70cm長的廁紙。該面部識別廁紙機(jī)器人還包括廁紙盤和廁紙切割片(9)，廁紙盒外端設(shè)有倉盒蓋，通過鎖(6)將倉盒蓋與廁紙盤(7)鎖合在一起，廁紙盒內(nèi)設(shè)置安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的帶擴(kuò)張固定片的插軸，廁紙(8)卷插在廁紙插軸上。廁紙(8)與所述倉盒蓋上分別安裝具有唯一編碼標(biāo)識的rfid芯片及rfid芯片讀取器，每次更換廁紙(8)的時候，rfid芯片讀取器會讀取rfid芯片的信息，以識別和判斷所述廁紙的來源是否合法，如果讀取的信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的有效的rfid芯片信息不匹配，則不啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，如果匹配則啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人。廁紙切割片在該實施例中采用鋸齒裁刀。電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)或者在本實施例中采用控制長度更為精準(zhǔn)的方式，從而便于后期對于廁紙用量的精確管控，即在廁紙機(jī)器人內(nèi)部安裝感應(yīng)頭，在廁紙的每隔70cm處打印漸變色塊，配合感應(yīng)頭判斷是否已經(jīng)達(dá)到所需長度的廁紙末端，如果已經(jīng)達(dá)到，啟動鋸齒裁刀進(jìn)行切割。

面部識別模塊所使用的面部識別算法是該廁紙機(jī)器人能夠快速穩(wěn)定并且準(zhǔn)確運行的基礎(chǔ)，我們在面部識別模塊中嵌入程序，程序?qū)?yīng)的算法使用基于幾何特征的方法，基于相關(guān)匹配的方法、特征臉方法、線性判別分析方法、奇異值分解方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、動態(tài)連接匹配方法，基于隱馬爾柯夫模型，主動形狀模型法或主動外觀模型法。本實施例中采用了特征臉方法，即從統(tǒng)計的觀點，尋找人臉圖像分布的基本元素，即人臉圖像樣本集協(xié)方差矩陣的特征向量，以此近似地表征人臉圖像，將這些特征向量稱為特征臉(eigenface)，實際上，特征臉反映了隱含在人臉樣本集合內(nèi)部的信息和人臉的結(jié)構(gòu)關(guān)系。將眼睛、面頰、下頜的樣本集協(xié)方差矩陣的特征向量稱為特征眼、特征頜和特征唇，統(tǒng)稱特征子臉。特征子臉在相應(yīng)的圖像空間中生成子空間，稱為子臉空間。計算出測試圖像窗口在子臉空間的投影距離，若窗口圖像滿足閾值比較條件，則判斷其為人臉。基于特征分析的方法，也就是將人臉基準(zhǔn)點的相對比率和其它描述人臉臉部特征的形狀參數(shù)或類別參數(shù)等一起構(gòu)成識別特征向量，這種基于整體臉的識別不僅保留了人臉部件之間的拓?fù)潢P(guān)系，而且也保留了各部件本身的信息，而基于部件的識別則是通過提取出局部輪廓信息及灰度信息來設(shè)計具體識別算法，將eigenface(pca)算法與經(jīng)典的模板匹配算法融合作為測試人臉識別系統(tǒng)性能的基準(zhǔn)算法；然后確定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官輪廓的大小、位置、距離等屬性，之后計算出它們的幾何特征量，而這些特征量形成一描述該面像的特征向量，最后進(jìn)行特征向量的對比。這種算法利用人體面部各器官及特征部位的方法，如對應(yīng)幾何關(guān)系多數(shù)據(jù)形成識別參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中所有的原始參數(shù)進(jìn)行比較、判斷與確認(rèn)，或者根據(jù)一組人臉訓(xùn)練圖像構(gòu)造主元子空間，由于主元具有臉的形狀，也稱為特征臉，識別時將測試圖像投影到主元子空間上，得到一組投影系數(shù)，和各個已知人的人臉圖像比較進(jìn)行識別。經(jīng)過試驗，在200個人的3000幅圖像中得到95％的正確識別率，也就是容錯率降低到5％以下。當(dāng)然，特征值大的特征向量(即特征臉)并不一定是分類性能好的方向，據(jù)此可以采用多種特征(子空間)選擇方法，如雙子空間方法、線性歧義分析方法、fisherface方法等，這些都屬于特征臉方法，只是把人臉表示為一些向量的加權(quán)和，這些向量是訓(xùn)練集叉積陣的主特征向量，這是該方法的主要數(shù)學(xué)思想。

參見附圖2，當(dāng)面部識別廁紙機(jī)器人在待機(jī)狀態(tài)下，廁紙機(jī)器人的多個操作屏滾動顯示廣告，也就是具有多個廣告展示位，從而增加該面部識別廁紙機(jī)器人的商用價值。

參見附圖3，表示根據(jù)本發(fā)明實施例的廁紙更換機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，其包括鎖(6)，廁紙盤(7)，廁紙(8)以及廁紙切割片(9)，這里采用鋸齒裁刀作為廁紙切割片，人臉識別模塊傳輸信號到廁紙機(jī)器人的中央控制器，中央控制器發(fā)出指令后采用鋸齒裁刀將固定長度的廁紙(8)裁切下來，廁紙(8)使用完畢后，需要更換的時候，換紙人員通過經(jīng)過授權(quán)的開通藍(lán)牙功能的設(shè)備打開鎖(6)，這里的鎖(6)是藍(lán)牙鎖，廁紙(8)與廁紙盤(7)外側(cè)的倉盒蓋上分別安裝具有唯一編碼標(biāo)識的rfid芯片及rfid芯片讀取器，每次更換廁紙(8)的時候，rfid芯片讀取器會讀取rfid芯片的信息，以識別和判斷所述廁紙的來源是否合法，如果讀取的信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的有效的rfid芯片信息不匹配，則不啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，如果匹配則啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，從而做到廁紙來源全程可追溯，便于商品管理。

參見附圖4，一種面部識別廁紙機(jī)器人的使用方法流程圖，包括如下步驟：(1)廁紙機(jī)器人啟動：插電，啟動廁紙機(jī)器人；(2)面部識別：使用者站立在識別標(biāo)識所粘貼的區(qū)域內(nèi)，面部正對攝像頭進(jìn)行面部識別，通過屏幕識別人臉；(3)提供免費廁紙：識別成功后，所述文字或語音提示模塊提示面部識別成功，已經(jīng)按照規(guī)定提供一段免費廁紙，并提示特定時間內(nèi)僅提供一段免費廁紙；(4)購買付費廁紙：如在特定時間內(nèi)還需要額外的廁紙，通過手機(jī)app或具有掃描識別功能的客戶端在掃碼付費區(qū)掃碼付費，完成廁紙購買；(5)取紙：在出紙口取紙；(6)廁紙更換：廁紙用盡需要更換的時候，倉盒蓋上安裝所述rfid芯片讀取器會讀取廁紙上安裝的具有唯一編碼標(biāo)識的rfid芯片的信息，以識別和判斷廁紙的來源是否合法，如果讀取的信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的有效的rfid芯片信息不匹配，則不啟動所述面部識別廁紙機(jī)器人，如果匹配則啟動面部識別廁紙機(jī)器人。

其中該機(jī)器設(shè)定的一些基礎(chǔ)數(shù)值來自第三方公司的海量調(diào)查數(shù)據(jù)，除去急性腹瀉的特例之外，參與調(diào)查的腸胃不太好的受訪者中，70％的人兩次上衛(wèi)生間間隔9-45分鐘，一般人的廁紙使用量為單次40-60cm，時間間隔在9分鐘以上。經(jīng)過試驗，浪費現(xiàn)象大大抑制，標(biāo)準(zhǔn)公廁用之成本下降400％，公廁整體運行成本下降30％。

以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在具體實施方式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。