一种双重验证的电子门锁及其验证方法与流程

本发明涉及电子锁领域，特别是涉及一种双重验证的电子门锁及其验证方法。

背景技术：

过去的几十年，我国经济快速发展，人民生活水平大幅度提高，因此百姓对家庭财产安全的需求日益提高，尤其是加强防盗方面，目前家居锁具，一部分采用简单机械式锁具，另一种更高级的，是使用各种各样的电子锁具，从电子锁具的控制方式来说，主要有钥匙、密码、磁卡和ic卡等。而在互联网的日益发展的今天，人工智能、物联网等概念和技术已经逐渐深入到我们的生活，使得越来越多的智能设备使我们的生活更加高效，尤其是电子锁是每个家庭都希望用到的。例如现有技术中电子锁包括处理器模块cpu、矩阵键盘、显示模块、存储模块、开锁控制模块、温度读取模块、时钟读取模块、语音识别模块、通信模块和报警提示模块。与传统钥匙门锁相比，电子锁在携带，遗失等情况时的处理更加方便，无须更换大量门锁和钥匙，仅需要在软件中做出相应的操作即可。

同时，随着人们生活水平的提高，电子锁具这个不可缺少的必需用具也给生活带来了一些可能出现的问题。例如，出门在外时，用户可能忘记带钥匙或者把钥匙丢掉，每天出门都要为提醒自己放好钥匙而占用一定时间和精力。另外，从目前已有的电子锁具的控制方式来看，存在着一定的安全隐患，钥匙、密码和磁卡容易复制、窃取；ic卡的安全性较高，但也容易丢失。而早期的技术是通过用户输入密码来进行电子锁的开锁控制，而密码被破解或偷窥的概率越来越高。后来出现了智能ic卡，但这种方式同样存在被复制或者偷盗的安全隐患。随之而来的生物识别成为电子锁控制的重要改进。生物特征是通过计算机利用人体固有的生理特征或行为特征鉴别个人身份，具有不易遗忘和丢失，不易伪造和被盗，可以“随身携带”，随时随地使用等优点。现有技术中，通过图像采集模块获得该移动终端当前使用者的面部图像后，从所述面部图像中提取图像特征；所述移动终端将提取的图像特征与图像特征库中的图像特征进行比较，根据比较结果确定是否解锁。由于通过获取当前使用者的面部图像、并与预先存储的图像特征进行比较，来决定是否解锁，使得使用者在解锁过程中不必再繁琐地通过按键输入密码来进行解锁。但是在生物特征识别如人脸，指纹识别技术的发展，对于人脸信息和指纹信息的“窃取”方式也同时出现，并且有愈演愈烈之势。如指纹倒膜、人脸模型，由于越来越逼真的技术成果，使得仅仅通过人脸和指纹等简单生物特征也无法达到防盗防窃的效果。

另外，现有技术中电子锁设置了开锁密码，那么当用户需要输入密码来开锁时，通过键盘输入密码后，如果输入的密码与设置密码相同，则对该用户验证通过，电子锁进行开锁控制。这也是比较传统简单的电子锁开门方式，也是现在广泛引用的另一种电子锁工作方式和系统。但是对于密码来保护相关信息的方法和设备来说，尤其是为了防止密码的盗取或者偷窥，用户经常不得不记住各种不同的密码，并且在开机或者使用某些功能时正确地输入多个数字或者字母按键后，才能被授权使用移动终端或者移动终端中的某些功能；从而使得用户使用移动终端的过程变得繁琐，增加了用户开锁的负担，尤其是对于老年人和儿童来说，记忆比较长的字母和数字混合密码，或者输入比较长的密码，是一件比较困难的事情，也容易忘记，导致无法进门，可能会带来不小的麻烦。

技术实现要素：

本发明提供一种双重认证的电子门锁，包括：控制器、存储器、图像采集器、图像处理和识别器、信息收发器、触摸显示屏和门锁开关；图像采集器，用来对用户人脸进行拍摄，获取人脸图像，并将该人脸图像传输到控制器中；控制器，用来对电子门锁的各个部件进行相应的控制，并且对人脸和密码等数据进行管理；图像处理和识别器，用来对图像进行处理以及对用户人脸进行识别；信息收发器，用来将控制器确定的信息发送到远程用户设备，或者接收远程用户设备的信息并发到控制器进行后续处理；触摸显示屏，用来提供用户输入界面和显示用户所需信息。

在信息采集和存储阶段：触摸显示屏在接收到密码采集信号后，首先提示用户进行密码采集，并随后显示用户年龄输入界面，在用户输入实际年龄后，触摸显示屏将上述年龄信息发送到控制器，控制器针对年龄信息按照各个年龄段进行判断，控制器根据判断结果进行密码输入界面的确定。

在信息采集和存储阶段，触摸显示屏显示用户提示信息，该信息是与用户人脸采集相关的信息，并在用户按照提示进行数字密码输入后，将输入的数字密码或者数字和字母结合的密码信息发送到控制器。

在信息采集和存储阶段，图像处理和识别器将接收到的人脸正面图像进行处理后形成规定格式的人脸图像样本，并将上述图像样本发送到存储器。

控制器在人脸采集和存储结束后，发出密码采集信号，控制触摸显示屏显示用户密码采集界面。

对于各个年龄阶段具体为：将6-12年确定为儿童、13-50确定为普通人、51-100确定为老年人。

本发明还提供一种利用人脸和密码双重认证的电子门锁的验证方法，该方法分为信息采集和存储阶段和在开锁时的人脸和密码识别认证阶段。

在信息采集和存储阶段：

(1)显示用户提示信息；

(2)将接收到的人脸正面图像进行处理后形成规定格式的人脸图像样本，并将上述图像样本进行存储，并将多个用户人脸图像形成人脸数据库；

(3)在人脸采集和存储结束后，进行密码采集，并显示用户密码采集界面；

(4)在接收到密码采集信号后，首先提示用户进行密码采集，并随后显示用户年龄输入界面，在用户输入实际年龄后，针对年龄信息按照各个年龄段进行判断，根据判断结果进行密码输入界面的确定，然后，用户按照提示进行数字密码输入后，将输入的数字密码或者数字和字母结合的密码信息进行存储，同时将密码信息和用户年龄信息与用户人脸图像绑定存储；

(5)将家庭成员或者使用该电子门锁的用户中每个人的人脸信息以及密码信息进行录入，并存储形成用户人脸数据库。

在开锁时的人脸和密码识别认证阶段：

(1)采集当前需要开锁的用户的人脸图像；

(2)对人脸图像进行预处理；

(3)如果接收到用户信息和密码信息，则判断用户信息中年龄对应的用户类型，并显示对应的输入界面，随后用户输入密码后，将输入的密码与先前发送的密码信息进行对比，并根据对比结果控制门锁。当接收到对比不成功的通知时，显示开锁不成功的提示信息，并同时将采集的当前用户人脸图像发送到远程用户设备中。

对于各个年龄阶段具体为：将6-12岁确定为儿童、13-50岁确定为普通人、51-100岁确定为老年人。

本发明的有益效果是：通过人脸和密码双重认证，提高了开锁的安全性，同时也使得该电子锁适合各个年龄段的家庭成员，提高了应用的广度和用户体验。

附图说明

图1为电子门锁整体结构示意图；

图2为在信息采集和存储阶段流程图；

图3为在开锁时的人脸和密码识别认证阶段流程图。

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。

本发明提供一种双重认证的电子门锁，如图1所示，具体包括控制器、存储器、图像采集器、图像处理和识别器、信息收发器、触摸显示屏和门锁开关。上述电子门锁可以通过密码和人脸信息的采集和认证进行开关门锁的控制，该控制方式是有上述各个部件实现的。具体结构如下：

图像采集器与控制器连接，图像处理和识别器与控制器连接，进行数据双向传输，信息收发器与控制器连接，同样进行数据双向传输。存储器一端连接控制器，另一端连接图像处理和识别器，与存储器的数据传输均为双向传输。触摸显示屏同时与图像处理和识别器以及控制器连接，门锁开关与控制器连接。本发明的电子门锁还包括电源，为上述各个部件提供电力。

下面将详细描述电子门锁的实现功能以及各个部件的工作原理。

对于本发明涉及的人脸和密码双重认证的电子门锁，包括：

图像采集器，用来对用户人脸进行拍摄，获取人脸图像，并将该人脸图像传输到控制器中。

上述图像采集器可以是微型摄像头等带有图像采集功能的设备。而对于用户人脸图像的采集分两种情况：其一是预先采集需要使用电子门锁的用户的人脸图像，将上述人脸图像作为样本存储在存储器中。其二是当用户需要开门时，采集当前用户人脸图像用于对比判断。

控制器，用来对电子门锁的各个部件进行相应的控制，并且对人脸和密码等数据进行管理。

除了完成图像和密码数据的传输，也对具体图像识别结果进行确认以及对用户输入的密码进行认证，并完成开关门锁和出入信息的交互。

图像处理和识别器，用来对图像进行处理以及对用户人脸进行识别。

主要是对采集的图像进行处理成规定的格式，并且对当前用户的人脸进行对比并做出判断。

信息收发器，用来将控制器确定的信息发送到远程用户设备，或者接收远程用户设备的信息并发到控制器进行后续处理。

触摸显示屏，用来提供用户输入界面和显示用户所需信息。

用户输入界面主要提供用于输入密码的按键或者用户需要选择的内容，另外，该显示屏也会显示用户提示信息，告知当前门锁状态或者用户需要进行操作的内容。

存储器，用来存储用户人脸图像以及对应的密码信息和用户信息。

本发明提供的电子门锁，在使用过程中，各个部件按照如下方式进行配合工作。

在信息采集和存储阶段：

触摸显示屏显示用户提示信息，该信息是与用户人脸采集相关的信息，如正面面对摄像头或者屏幕等信息。随后图像采集器采集当前用户人脸正面图像，并将该人脸正面图像发送到控制器，再由控制器发送到图像处理和识别器中。

图像处理和识别器将接收到的人脸正面图像进行处理后形成规定格式的人脸图像样本，并将上述图像样本发送到存储器。按照上述方式存储多个用户人脸图像形成人脸数据库。而具体人脸图像处理方式属于现有技术，不再赘述。

控制器在人脸采集和存储结束后，发出密码采集信号，控制触摸显示屏显示用户密码采集界面。

触摸显示屏在接收到密码采集信号后，首先提示用户进行密码采集，并随后显示用户年龄输入界面，在用户输入实际年龄后，触摸显示屏将上述年龄信息发送到控制器，控制器针对年龄信息按照各个年龄段进行判断，如6-12、13-50、51-100等，将6-12岁确定为儿童、13-50岁确定为普通人、51-100岁确定为老年人。随后，控制器根据判断结果进行密码输入界面的确定，如果判断结果为儿童或者老人，由于儿童和老人记忆力有限或者容易忘记太长的数字密码，所以控制器根据上述判断结果控制触摸显示屏显示位数少的密码输入界面，如3位或者4位数字密码输入界面。用户按照提示进行数字密码输入后，触摸显示屏将输入的数字密码信息发送到控制器，由控制器发送到存储器中，将密码信息和用户年龄信息与用户人脸图像绑定存储在存储器。如果判断结果为普通人，由于普通人的记忆力一般没有问题，所以控制器根据上述判断结果控制触摸显示屏显示正常位数的密码输入界面，如6位或者8-10位数字密码，或者数字与字母结合的密码等。然后，用户按照提示进行数字密码输入后，触摸显示屏将输入的数字密码或者数字和字母结合的密码信息发送到控制器，由控制器发送到存储器中，将密码信息和用户年龄信息与用户人脸图像绑定存储在存储器。

按照上述方式，控制器将家庭成员或者使用该电子门锁的用户中每个人的人脸信息以及密码信息通过触摸显示屏录入，并存储到存储器中形成用户人脸数据库。

在开锁时的人脸和密码识别认证阶段：

图像采集器采集当前需要开锁的用户的人脸图像，通过控制器发送到图像处理和识别器。

图像处理和识别器接收到人脸图像后，对人脸图像进行预处理，该预处理按照存储器中人脸数据库中的图像格式进行处理。随后，图像处理和识别器将处理后的人脸图像与存储器中存储的人脸图像进行对比，并根据对比结果以及对应的用户信息发送到控制器。当图像处理和识别器对比成功后，将存储器中的人脸图像对应的用户信息(如年龄信息)以及该用户对应的密码信息发送到控制器。当图像处理和识别器对比不成功，将该结果通知控制器。

如果控制器接收到图像处理和识别器发送的用户信息和密码信息，则判断用户信息中年龄对应的用户类型，按照上面提到的年龄段进行判断，控制器判断当前用户为儿童或者老年人时，控制触摸显示屏显示位数少的密码输入界面，随后用户输入密码后，触摸显示屏将输入的密码信息发送到控制器。控制器将输入的密码与图像处理和识别器发送的密码信息进行对比，如果正确，控制器控制门锁开关，打开电子门锁，如果不正确，控制器通知触摸显示屏显示密码错误的用户提示信息，并且控制触摸显示屏继续显示密码输入界面。

同样的，如果控制器判断当前用户为普通人时，控制触摸显示屏显示位正常位数的密码输入界面，如数字和字母输入界面，随后用户输入密码后，触摸显示屏将输入的密码信息发送到控制器。控制器将输入的密码与图像处理和识别器发送的密码信息进行对比，如果正确，控制器控制门锁开关，打开电子门锁，如果不正确，控制器通知触摸显示屏显示密码错误的用户提示信息，并且控制触摸显示屏继续显示密码输入界面。

另外，当控制器接收到图像处理和识别器发送的对比不成功的通知时，控制触摸显示屏显示开锁不成功的提示信息，并同时将图像采集器采集的当前用户人脸图像发送到信息收发器，随后信息收发器通过网络发送到远程用户设备中。

上述远程用户设备，如智能手机，接收到当前需要开锁的用户人脸图像后，用户判断该人脸图像属于熟人或者家人，通过远程用户设备发送开锁指令，控制器接收到开锁指令时，控制门锁开关打卡，完成用户远程开锁，避免家人儿童或者老人等忘记密码，或者没有录入信息而无法进门。如果用户判断该人脸图像属于陌生人，通过远程用户设备发送不开锁指令，控制器接收到不开锁指令后，不进行门锁开关的控制。

通过本发明电子门锁的各个部件配合工作后，可以满足家人和使用带电子门锁的各类型用户进行人脸和密码双重认证的安全开锁保证，也可以进行其它用户的远程开锁和监视控制。

另外，本发明还提供一种双重认证的电子门锁的开锁控制方法，具体包括如下步骤：

如图2所示，在信息采集和存储阶段：

(1)显示用户提示信息，该信息是与用户人脸采集相关的信息，如正面面对摄像头或者屏幕等信息，随后采集当前用户人脸正面图像。

(2)将接收到的人脸正面图像进行处理后形成规定格式的人脸图像样本，并将上述图像样本进行存储，并将多个用户人脸图像形成人脸数据库。而具体人脸图像处理方式属于现有技术，不再赘述。

(3)在人脸采集和存储结束后，进行密码采集，并显示用户密码采集界面。

(4)在接收到密码采集信号后，首先提示用户进行密码采集，并随后显示用户年龄输入界面，在用户输入实际年龄后，针对年龄信息按照各个年龄段进行判断，如6-12、13-50、51-100等，将6-12岁确定为儿童、13-50岁确定为普通人、51-100岁确定为老年人。随后，控制器根据判断结果进行密码输入界面的确定，如果判断结果为儿童或者老人，由于儿童和老人记忆力有限或者容易忘记太长的数字密码，所以根据上述判断结果显示位数少的密码输入界面，如3位或者4位数字密码输入界面。用户按照提示进行数字密码输入后，将输入的数字密码信息进行存储，同时将密码信息和用户年龄信息与用户人脸图像绑定存储。如果判断结果为普通人，由于普通人的记忆力一般没有问题，所以根据上述判断结果显示正常位数的密码输入界面，如6位或者8-10位数字密码，或者数字与字母结合的密码等。然后，用户按照提示进行数字密码输入后，将输入的数字密码或者数字和字母结合的密码信息进行存储，同时将密码信息和用户年龄信息与用户人脸图像绑定存储。

(5)按照上述方式，将家庭成员或者使用该电子门锁的用户中每个人的人脸信息以及密码信息进行录入，并存储形成用户人脸数据库。

如图3所示，在开锁时的人脸和密码识别认证阶段：

(1)采集当前需要开锁的用户的人脸图像。

(2)对人脸图像进行预处理，该预处理按照存储器中人脸数据库中的图像格式进行处理。随后，将处理后的人脸图像与存储器中存储的人脸图像进行对比，当图像处理和识别器对比成功后，发送人脸图像对应的用户信息(如年龄信息)以及该用户对应的密码信息，当图像处理和识别器对比不成功，发送通知信息。

(3)如果接收到用户信息和密码信息，则判断用户信息中年龄对应的用户类型，按照上面提到的年龄段进行判断。当前用户为儿童或者老年人时，显示位数少的密码输入界面，随后用户输入密码后，将输入的密码与先前发送的密码信息进行对比，如果正确，打开电子门锁，如果不正确，显示密码错误的用户提示信息，并且继续显示密码输入界面。

同样的，如果判断当前用户为普通人时，显示位正常位数的密码输入界面，如数字和字母输入界面，随后用户输入密码后，将输入的密码与先前发送的密码信息进行对比，如果正确，打开电子门锁，如果不正确，显示密码错误的用户提示信息，并且继续显示密码输入界面。

(4)另外，当接收到对比不成功的通知时，显示开锁不成功的提示信息，并同时将采集的当前用户人脸图像发送到远程用户设备中。

(5)上述远程用户设备接收到当前需要开锁的用户人脸图像后，判断该人脸图像属于熟人或者家人，发送开锁指令，控制器接收到开锁指令时，打开门锁，完成用户远程开锁，避免家人儿童或者老人等忘记密码，或者没有录入信息而无法进门。如果判断该人脸图像属于陌生人，发送不开锁指令，控制器接收到不开锁指令后，不进行门锁开关的控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。