一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的制作方法

[0001]
本发明涉及人脸识别领域，尤其涉及一种基于人脸识别的列车查票辅助系统。


背景技术：

[0002]
随着我国铁路飞速发展，铁路系统的制度建设也在不断完善，给乘客一个舒适而又安全的旅行环境。良好的乘车环境能给客户带来不错的乘坐体验，让客户对国家铁路服务行业的更加信任。且随着服务行业在市场经济中的地位越来越高，铁路总公司也在积极改善自身的服务水平，争取交给人民的是一条放心、便捷、舒适的运输路线。
[0003]
铁路总公司为了防止乘客上错列车或者找不到自己的对应位置而占掉了他人的位置，所以派出相关工作人员进行车厢内查票作业，对坐错位置的乘客进行劝导回到自己座位上、提醒未购票的乘客前往列车上的购票处进行购票、对坐过站的乘客进行提醒。而列车上乘客较多，逐一查票增加了工作人员的劳动强度，且查票时会将熟睡的乘客吵醒，影响乘客的休息，给乘客带来不好的乘车体验。
[0004]
随着互联网、人脸识别、5g技术的发展，将这些技术应用到铁路系统上，不仅能够减少工作人员的工作强度，还能够提高乘客的舒适性。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于人脸识别的列车查票辅助系统，融合了互联网技术和5g技术的人脸识别系统对乘客的面部进行识别，将本发明的人脸识别系统与铁路系统的服务器进行数据交换连接，将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包发送至人脸识别系统中，乘客坐到对应位置上时，人脸识别系统对该乘客进行人脸识别，若乘客坐错位置时，人脸识别系统会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题，工作人员一进入车厢即可看到醒目的报警信息，无需工作人员逐一排查乘客的购票信息即可查票，降低了工作人员的工作强度，乘客也不易被打扰。
[0006]
为了实现上述目的，本发明提供的一种基于人脸识别的列车查票辅助系统是这样实现的：
[0007]
一种基于人脸识别的列车查票辅助系统，包括人脸识别系统，列车的每个座位后面均安装一个相同的人脸识别系统，用于识别座椅后面乘客的脸部信息，在铁路系统服务器中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包发送至人脸识别系统中，由人脸识别系统将识别到的乘客脸部信息与铁路系统服务器发送来的乘客乘车信息，当座位上得乘客与对应的座位上应该乘坐的乘客脸部信息吻合时，人脸识别系统则判断当前乘客乘坐信息正确，若乘客坐错位置时，人脸识别系统会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题，乘客还可以在人脸识别系统上进行查看车次所经过站点、到站时间、进行订餐、购票等操作，乘客的终点站即将到达时会自动发出提醒。
[0008]
本发明的人脸识别系统包括金属框、指示灯、高清摄像头、控制电路板、储存器、5g模块、液晶显示屏，指示灯安装在金属框顶部，作为乘客是否对号入座的提醒信号灯，控制电路板、储存器、5g模块安装在金属框中，5g模块用于人脸识别系统与铁路系统服务器建立无线通信，液晶显示屏镶嵌在金属框表面，由铁路系统服务器中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包，并通过5g模块发送至控制电路板中，由控制电路板将该信息传送至储存器储存起来，待乘客坐到位置上后，高清摄像头采集该乘客人脸图像，并将采集到的图像信息发送至控制电路板进行人脸识别处理，将识别后的结果与存储器中存储起来的人脸图像对比，两者相同，控制电路板即判断该座位的乘客已经对号入座，由控制电路板控制液晶显示屏显示下一站信息、当前时间信息、到站提醒等信息。
[0009]
本发明的液晶显示屏采用触摸式液晶屏，在液晶显示屏界面上设有下一站显示窗口、站点查询窗口、订票窗口、到站提醒窗口、订餐窗口，乘客可以在液晶显示屏上查询所乘车次经过的站点，可以在液晶显示屏上购票、订餐，乘客点击站点查询窗口、点击购票窗口、点击订餐窗口，控制电路板便通过5g模块访问铁路系统服务器，点击站点查询即可显示出乘客所乘列车经过的站点及其对应时间，点击购票显示所需购票的信息，并点击所需要的购买的车次并支付即可完成购票，点击订餐显示该趟列车出售的饭菜信息，点击需要购买的饭菜并支付，工作人员收到订单后就将饭菜送到乘客手中。
[0010]
本发明的车票查询辅助流程方案为：
[0011]
1.在铁路系统服务器端建立起人脸特征识别模型及数据库。
[0012]
(1)数据集获取
[0013]
采用香港中文大学提出的大规模数据集—wider face数据集作为模型的测试和训练集，该数据集中包含了32203张图片，包含了在尺度、姿势、遮挡、表情、装扮、光照等不同条件下的人脸。
[0014]
(2)建立人脸区域检测模型
[0015]
采用基于深度学习的ssd目标检测算法建立人脸区域检测模型，即在tensorflow框架环境下搭建ssd算法模型，将其主干网络替换成深度可分离卷积网络的resnet，在训练的过程中针对人脸检测的特殊性，对配置文件和参数进行修改，使用wider face数据集并对其进行预处理，将其打包处理成tfrecord格式文件，用于对ssd算法模型的训练，对训练结束后生成的模型文件进行测试并转化成pb模型文件。
[0016]
(3)建立人脸特征识别模型
[0017]
在tensorflow框架环境下，搭建facenet算法模型，使用triplet loss的训练方法，在其中添加数据增强的方法，使用casia-facevs,casia-webface,celeba,lfw数据集并对其进行预处理，使其满足facenet模型训练集和测试集的数据格式要求，再用于facenet算法模型的训练和测试，模型训练中在数据集的选取上做了对比试验，训练结束，得到4个不同的训练模型，通过在lfw数据集上测试，选取最优的模型作为系统的人脸特征识别模型，将其转化成pb模型文件。
[0018]
(4)建立人脸关键点定位模型
[0019]
采用基于深度学习的senet算法对人脸关键点进行定位，将senet算法嵌入到resnet网络模块中，构成了完整的人脸关键点定位模型senet-resnet，在tensorflow框架环境下将其搭建，使用300w-lp数据集并对其进行预处理，将其打包处理成tfrecord格式文
件，通过编程实现将其用于对senet-resnet算法模型的68个人脸关键点定位的训练，对训练结束后生成的模型文件进行测试并转化成pb模型文件。
[0020]
2.将铁路系统人脸识别器采集到的图像传输至铁路系统服务器上，乘客进站时在铁路系统人脸识别器上刷身份证和人脸识别即相当于在铁路服务器上注册了乘车信息，在铁路服务器上就存在了乘客的乘车信息和人脸图像。
[0021]
3.在铁路系统服务器中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包发送至人脸识别系统中进行存储，人脸识别系统识别到乘客人脸图像后，在人脸识别系统中进行人脸识别后与存储起来的人脸图像进行比较，若乘客坐错位置时，人脸识别系统会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题。
[0022]
4.人机交互
[0023]
乘客点击站点查询窗口、点击购票窗口、点击订餐窗口，控制电路板便通过5g模块访问铁路系统服务器，点击站点查询即可显示出乘客所乘列车经过的站点及其对应时间，点击购票显示所需购票的信息，并点击所需要的购买的车次并支付即可完成购票，点击订餐显示该趟列车出售的饭菜信息，点击需要购买的饭菜并支付，工作人员收到订单后就将饭菜送到乘客手中。
[0024]
本发明的人脸识别系统能自动更新乘客信息，即乘客完成一次车程后，人脸识别系统就自动清除存储起来的乘客乘车信息。
[0025]
由于本发明采用了融合互联网技术、5g技术、人脸识别技术的人脸识别系统结构，从而可以得到以下有益效果：
[0026]
1.乘客坐到对应位置上时，人脸识别系统对该乘客进行人脸识别，若乘客坐错位置时，人脸识别系统会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题，工作人员一进入车厢即可看到醒目的报警信息，无需工作人员逐一排查乘客的购票信息即可查票，降低了工作人员的工作强度，乘客也不易被打扰。
[0027]
2.乘客可以通过人脸识别系统查看下一站的名称，可以在人脸识别系统上购票、订餐、查询所乘列车经过的站点，当列车快到达乘客下车站点时提前发出站点提醒，让乘客感受到铁路科技带来的便捷。
附图说明
[0028]
图1为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的安装结构意图；
[0029]
图2为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的人脸识别系统与铁路系统服务器之间关系图；
[0030]
图3为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的人脸识别系统的结构示意图；
[0031]
图4为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的液晶显示屏界面设计图；
[0032]
图5为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的车票查询辅助流程方案图；
[0033]
图6为本发明一种基于人脸识别的列车查票辅助系统的工作流程图。
[0034]
主要元件符号说明。
[0035]
人脸识别系统1金属框2指示灯3高清摄像头4控制电路板5储存器65g模块7液晶显示屏8铁路系统服务器9
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具体实施方式
[0036]
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
[0037]
请参阅图1至图6所示为本发明中的一种基于人脸识别的列车查票辅助系统，包括人脸识别系统1。
[0038]
如图1所示，在列车的每个座位后面均安装一个相同的人脸识别系统1，用于识别座椅后面乘客的脸部信息，便于确定乘客是否坐到自己对应的座位上，在铁路系统服务器9中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包发送至人脸识别系统1中，由人脸识别系统1将识别到的乘客脸部信息与铁路系统服务器9发送来的乘客乘车信息，当座位上得乘客与对应的座位上应该乘坐的乘客脸部信息吻合时，人脸识别系统1则判断当前乘客乘坐信息正确，若乘客坐错位置时，人脸识别系统1会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统1的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题，工作人员一进入车厢即可看到醒目的报警信息，无需工作人员逐一排查乘客的购票信息即可查票，降低了工作人员的工作强度，乘客也不易被打扰，乘客还可以在人脸识别系统1上进行查看车次所经过站点、到站时间、进行订餐、购票等操作，乘客的终点站即将到达时会自动发出提醒，防止乘客错过应该到站。
[0039]
如图2所示，所述的人脸识别系统1与铁路系统服务器9之间通过5g网络进行访问，即人脸识别系统1通过5g模块7无线连接到一个车辆服务器，车辆服务器连接到站台服务器，在连接到铁路系统服务器9，进而对铁路系统服务器9进行访问，有效的提高访问速度。
[0040]
如图3所示，所述的人脸识别系统1包括金属框2、指示灯3、高清摄像头4、控制电路板5、储存器6、5g模块7、液晶显示屏8，指示灯3安装在金属框2顶部，作为乘客是否对号入座的提醒信号灯，当识别到该座位上的乘客脸部信息与对应的座位上应该乘坐的乘客脸部信息吻合时，指示灯3显示绿灯，表示该乘客正确入座，当识别到该座位上的乘客脸部信息与对应的座位上应该乘坐的乘客脸部信息不吻合时，指示灯3显示红灯，提醒乘客找到自己座位，高清摄像头4镶嵌在金属框2上端表面，用于采集乘客的人脸图像，指示灯3、高清摄像头4、储存器6、5g模块7、液晶显示屏8均与控制电路板5之间采用电性连接，控制电路板5、储存器6、5g模块7安装在金属框2中，5g模块7用于人脸识别系统1与铁路系统服务器9建立无线通信，液晶显示屏8镶嵌在金属框2表面，由铁路系统服务器9中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包，并通过5g模块7发送至控制电路板5中，由控制电路板5将该信息传送至储存器6储存起来，待乘客坐到位置上后，高清摄像头4采集该乘客人脸图像，并将采集到的图像信息发送至控制电路板5进行人脸识别处理，将识别后的结果与存储器中存储起来的人脸图像对比，两者相同，控制电路板5即判断该座位的乘客已经对号入座，两者不相同，控制电路板5即判断该座位上的乘客没有对号入座，控制电路板5控
制指示灯3亮红灯，表示该乘客座次错误，由控制电路板5控制液晶显示屏8显示下一站信息、当前时间信息、到站提醒等信息。
[0041]
如图4所示，所述的液晶显示屏8采用触摸式液晶屏，可以实现人机交互，在液晶显示屏8界面上设有下一站显示窗口、站点查询窗口、订票窗口、到站提醒窗口、订餐窗口，乘客可以在液晶显示屏8上查询所乘车次经过的站点，可以在液晶显示屏8上购票、订餐，乘客点击站点查询窗口、点击购票窗口、点击订餐窗口，控制电路板5便通过5g模块7访问铁路系统服务器9，点击站点查询即可显示出乘客所乘列车经过的站点及其对应时间，点击购票显示所需购票的信息，并点击所需要的购买的车次并支付即可完成购票，方便乘客在乘车时就买好下一趟列车的票，无需到售票处购买，为乘客节约购票时间，点击订餐显示该趟列车出售的饭菜信息，点击需要购买的饭菜并支付，工作人员收到订单后就将饭菜送到乘客手中，实现了融合互联网技术、人脸识别技术、5g技术的有机整合，使得列车更加智能化，提高乘客的舒适性。
[0042]
如图5所示，车票查询辅助流程方案为：
[0043]
1.在铁路系统服务器9端建立起人脸特征识别模型。
[0044]
(1)数据集获取
[0045]
方法1：采用香港中文大学提出的大规模数据集—wider face数据集作为模型的测试和训练集，该数据集中包含了32203张图片，包含了在尺度、姿势、遮挡、表情、装扮、光照等不同条件下的人脸。
[0046]
(2)建立人脸区域检测模型
[0047]
采用基于深度学习的ssd目标检测算法建立人脸区域检测模型，即在tensorflow框架环境下搭建ssd算法模型，将其主干网络替换成深度可分离卷积网络的resnet，在训练的过程中针对人脸检测的特殊性，对配置文件和参数进行修改，使用wider face数据集并对其进行预处理，将其打包处理成tfrecord格式文件，用于对ssd算法模型的训练，对训练结束后生成的模型文件进行测试并转化成pb模型文件。
[0048]
(3)建立人脸特征识别模型
[0049]
facenet的主要思想是将人脸图像映射到一个多维空间，然后通过空间距离来表示人脸的相似度，同一个人的人脸图像之间的空间距离比较小，而不同人的人脸图像之间的空间距离比较大，这样就可以通过人脸图像的空间映射来区分同一个人的不同人脸图像和不同人的人脸图像，从而实现人脸识别。利用香港中文大学提出的大规模数据集—wider face数据集作为模型的测试和训练集，在tensorflow框架环境下，搭建facenet算法模型，使用triplet loss的训练方法，在其中添加数据增强的方法，使用casia-facevs,casia-webface,celeba,lfw数据集并对其进行预处理，使其满足facenet模型训练集和测试集的数据格式要求，再用于facenet算法模型的训练和测试，模型训练中在数据集的选取上做了对比试验，训练结束，得到4个不同的训练模型，通过在lfw数据集上测试，选取最优的模型作为系统的人脸特征识别模型，将其转化成pb模型文件。
[0050]
(4)建立人脸关键点定位模型
[0051]
采用基于深度学习的senet算法对人脸关键点进行定位，将senet算法嵌入到resnet网络模块中，构成了完整的人脸关键点定位模型senet-resnet，在tensorflow框架环境下将其搭建，使用300w-lp数据集并对其进行预处理，将其打包处理成tfrecord格式文
件，通过编程实现将其用于对senet-resnet算法模型的68个人脸关键点定位的训练，对训练结束后生成的模型文件进行测试并转化成pb模型文件。
[0052]
2.数据库建立
[0053]
将铁路系统人脸识别器采集到的图像传输至铁路系统服务器9上，在铁路系统服务器9上的mysql数据库中创建乘客信息表，乘客进站时在铁路系统人脸识别器上刷身份证和人脸识别即相当于在铁路服务器上注册了乘车信息，在铁路服务器上就存在了乘客的乘车信息和人脸图像。
[0054]
3.在铁路系统服务器9中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包发送至人脸识别系统1中进行存储，人脸识别系统1识别到乘客人脸图像后，在人脸识别系统1中进行人脸识别后与存储起来的人脸图像进行比较，若乘客坐错位置时，人脸识别系统1会自动发出报警，以提醒乘客找到自己的位置，工作人员通过查看人脸识别系统1的报警信息即可知道乘客的乘车信息有问题。
[0055]
4.人机交互
[0056]
乘客点击站点查询窗口、点击购票窗口、点击订餐窗口，控制电路板5便通过5g模块7访问铁路系统服务器9，点击站点查询即可显示出乘客所乘列车经过的站点及其对应时间，点击购票显示所需购票的信息，并点击所需要的购买的车次并支付即可完成购票，方便乘客在乘车时就买好下一趟列车的票，无需到售票处购买，为乘客节约购票时间，点击订餐显示该趟列车出售的饭菜信息，点击需要购买的饭菜并支付，工作人员收到订单后就将饭菜送到乘客手中，实现了融合互联网技术、人脸识别技术、5g技术的有机整合，使得列车更加智能化，提高乘客的舒适性。
[0057]
所述的人脸识别系统1能自动更新乘客信息，即乘客完成一次车程后，人脸识别系统1就自动清除存储起来的乘客乘车信息。
[0058]
本发明的工作原理与工作过程如下：
[0059]
如图6所示，由铁路系统服务器9中将乘客购票信息和进站时人脸识别机器识别到的人脸图像对应起来打包，并通过5g模块7发送至控制电路板5中，由控制电路板5将该信息传送至储存器6储存起来，待乘客坐到位置上后，高清摄像头4采集该乘客人脸图像，并将采集到的图像信息发送至控制电路板5进行人脸识别处理，将识别后的结果与存储器中存储起来的人脸图像对比，两者相同，控制电路板5即判断该座位的乘客已经对号入座，两者不相同，控制电路板5即判断该座位上的乘客没有对号入座，控制电路板5控制指示灯3亮红灯，表示该乘客座次错误，乘客可以在液晶显示屏8上查询所乘车次经过的站点，可以在液晶显示屏8上购票、订餐，乘客点击站点查询窗口、点击购票窗口、点击订餐窗口，控制电路板5便通过5g模块7访问铁路系统服务器9，点击站点查询即可显示出乘客所乘列车经过的站点及其对应时间，点击购票显示所需购票的信息，并点击所需要的购买的车次并支付即可完成购票，方便乘客在乘车时就买好下一趟列车的票，无需到售票处购买，为乘客节约购票时间，点击订餐显示该趟列车出售的饭菜信息，点击需要购买的饭菜并支付，工作人员收到订单后就将饭菜送到乘客手中。