基于人脸识别的手持式人证识别器及人证识别方法与流程

本发明涉及基于人脸识别的人证识别技术领域，具体涉及一种基于人脸识别的手持式人证识别器及识别方法。

背景技术：

人证识别技术，是指通过计算机将人脸信息，身份证信息，指纹信息等进行采集、处理、对比等，来判定个人身份的技术。人证识别，通常应用在需要通过非接触式、快速通行的实名制场合，例如火车站、汽车站、飞机场、地铁站等场所。既要保证通行顺畅和效率，又要保证对人员的实名制登记和认证。

人证识别的另一个用途在于识别身份证件的冒用、盗用，以及对非正常人员的识别。例如，盗用、冒用他人身份证进行金融、贷款、进出口等业务，逃避责任，对他人造成不良后果，或者犯罪分子为了逃避追捕而使用假冒身份证或者盗用、冒用他人身份证的场合。

目前使用的人证检测设备通常限于固定式的设备，例如在地铁进站口、火车站进站口、飞机场的候机进入口等位置设置的立式识别机，或者与闸机联动的识别装置，不能实现流动的抽检，或者发现人员异常行为需要进行身份识别时，仅仅通过其身份证往往不能有效确定其真实身份。而将其带到特定的场所，例如公安办公点、机场派出所等地进行在线的认证，比较耗时耗力，而且效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种手持式人证识别器。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于人脸识别的手持式人证识别器，包括识别器以及为其提供电力供应的蓄电池包，蓄电池包设置在识别器的第一端部，第一端部具有容许蓄电池包插设的插孔；

所述识别器包括用于采集面部图像的摄像组件和用于读取身份证信息的读卡器，摄像组件设置在识别器的第二端部；

所述识别器上、位于第一端部的位置设置有用于可拆卸地安装所述蓄电池包的第一机构；

所述识别器的底部设置有供握持的第二机构，第二机构包括把手、套环和调节机构，所述把手构造成u形，并固定设在识别器的底部，所述调节机构设置把手所形成的u形空间内部，所述套环固定在在调节机构上、并具有多个供手指穿过的孔。

优选地，所述第一机构包括两个插杆和两组弹性组件，两个插杆和两组弹性组件均呈对称设置在识别器的顶部和底部，并且每个插杆的顶部均与一个弹性组件连接，识别器的外壁上设有可供两个插杆插设的通孔，识别器的外壁上设有两个可供插杆插设的插槽。

优选地，所述识别器的顶部和底部呈对称设置有两个螺纹杆，每个螺纹杆上均螺纹连接有旋帽，所述旋帽的内部呈一体成型设置有容纳孔。

优选地，所述弹性组件均包括套杆、内杆和第一弹簧，所述套杆呈竖直设置容纳孔的内部，所述内杆插设在套杆的内部，所述套杆的内部设有可供内杆插设的圆孔，内杆远离插杆的一端固定连接有环形凸缘，所述第一弹簧竖直设在圆孔内，并且第一弹簧的两端分别与环形凸缘远离内杆的一端、圆孔的内壁抵触。

优选地，所述识别器的外壁上呈对称设置有两个滑条，所述识别器的内壁上呈对称设置有两个滑槽，每个滑条均与一个滑槽滑动连接。

优选地，所述套环上等间距设置有四个孔，每个孔的内壁上均固定连接有防滑垫圈或者软垫圈，并且套环的两端呈对称设置有两个搭块，每个搭块均与套环的外壁固定连接。

优选地，所述调节机构包括两个导向杆和两个第二弹簧，每个导向杆均竖直插设在一个搭块的内部，每个第二弹簧均套设在一个导向杆的外壁上，并且每个第二弹簧的两端均分别与把手的内壁、一个搭块的底部抵触，每个导向杆的顶部均固定连接有防脱帽。

优选地，每个所述搭块远离套环的一侧外壁上均固定设有限位块，所述把手的内壁上呈对称设置有两个限位槽，每个限位块均与一个限位槽滑动连接。

优选地，所述识别器还包括显示面板、开关组件、数据传输模块、存储器和控制器，所述显示面板、开关组件、数据传输模块、存储器均与控制器电连接，数据传输模块用于从公安系统数据库获取身份数据，开关组件用于控制识别器的运行，显示面板用于指示识别器和/或蓄电池组的状态，存储器内配置有人脸识别软件以及存储从公安系统数据库获取身份数据以及从读卡器和摄像组件存入的数据，所述控制器被配置成对读卡器和摄像组件存入的数据调用所述的人脸识别软件进行身份认证。

优选地，所述识别器还包括与控制器电连接的自检组件，所述自检组件用于在蓄电池包与识别器构成电连接时对识别器进行自检，并且在自检期间，所述控制器禁用所述识别器的运行。

优选地，所述蓄电池组包括至少一个可充电的电池组、电池检测组件、充放电控制ic组件、正极端子、负极端子以及通信端子，其中电池检测组件被设置用于检测电池组的电荷状态、温度、放电电压与放电电流中的至少一种，充放电控制ic组件用于控制从电池组并通过正极端子、负极端子向识别器供电、并且基于电池检测组件检测到的参数执行电池保护；所述通信端子被设置与所述识别器进行通信以使得在识别器显示的蓄电池包的状态与实际状态相一致；

其中，所述正极端子、负极端子与识别器中对应的电极接触时，形成电连接，由所述控制器控制启动所述自检组件进行自检，并在自检完成后通过通信端子与蓄电池包通讯。

根据本发明，还提出一种根据前述手持式人证识别器的人证识别方法，包括以下过程：

步骤1、通过读卡器读取身份证，获取身份信息；

步骤2、通过身份信息从识别器中查询对应的用户，并确定其登记的面部图像以及对应的人脸特征；

步骤3、将通过摄像组件采集的面部图像进行帧图像提取；

步骤4、对提取的帧图像进行人脸定位，确定其中的人脸；

步骤5、对人脸进行特征提取，获得实时的人脸特征；

步骤6、将步骤获得实时的人脸特征与步骤得到的人脸特征按照:的人脸特征识别方式进行识别，如果识别通过，则通过语音和/或光反馈表征验证通过，如果识别不通过，则进行报警。

本发明的有益效果在于：

1.提供一种手持式人证识别装置，方便移动式使用，例如巡查或者抽检；其中采用可拆卸蓄电池设计，可快速拆装和更换电池，方便移动式使用，避免电池欠电或者损坏时，整个设备无法使用的问题；

2.提供一种手持式人证识别装置，其中使用可调节的握持机构，在使用识别器时，抓握手感符合人体工学，防止人手抓握时间过长而酸痛，并且不易从手中滑落、掉落等，避免其损坏，从而延长其使用寿命；同时使用可调节设计，适应不同的执法人员的手部的握持，便于调节，避免同一种握持高度带来不同人的握持障碍；

3.提供一种手持式人证识别装置，在蓄电池组件的可拆卸安装结构上，通过设计旋帽来覆盖弹性部件，在弹性部件损坏时，可通过旋下旋帽，快速安装新的弹性部件，进而不影响安装器的继续使用；同时，通过设计插杆与插槽配合，将电池与识别器的固定安装方式转变为插拔方式，可迅速实现识别器与蓄电池的拆装，花费时间较短，因而十分方便，同时体积更小，占用空间小。；

4.提供一种手持式人证识别装置，其中设置与蓄电池的通信以及自检组件，一方面通过与蓄电池的通信实现状态同步，另一方面通过自检组件在识别器工作前对识别器进行自检，发现电路障碍，例如光感异常、摄像头异常、读卡器线路不通等问题，防止在电路障碍时直接供电工作引起的不可逆转的烧机或者损坏，及时发现进行检修或者更换，保障现场检查的正常进行并且延长设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的人证识别器的结构示意图；

图2为本发明人证识别器的侧视图；

图3为图2中沿a-a线处的剖视图；

图4为图3中的b处放大图；

图5为图3中的c处放大图；

图6为本发明的第二机构的平面结构示意图。

图7为本发明的识别器的第二端部的截面图。

图8为本发明识别器的内部电路逻辑示意图。

图9为本发明识别器使用的蓄电池包的内部电路示意图。

图10为本发明识别器自检的流程示意图。

图11为本发明识别器进行人证验证的流程示意图。

图12为本发明的识别器中人脸识别软件的模块框图。

图中：人证识别器1，识别器2，安装机构3，第二机构4，插杆5，弹性组件6，把手7，套环8，调节机构9，螺纹杆10，旋帽11，套杆12，内杆13，第一弹簧14，环形凸缘15，海绵圈16，搭块17，导向杆18，第二弹簧19，限位块20；

显示面板21，蓄电池包22，开关组件23，摄像组件24，补光灯组25，环境光传感器26，数据传输模块27，读卡器28、存储器29，控制器30。

电池组31，电池检测组件32，充放电控制组件(ic)33，正极端子34，负极端子35，通信端子36。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1至图12所示的示例，基于人脸识别的手持式人证识别器1，用于现场进行人证识别，例如应用到汽车站、机场、火车站、地铁等场所，由工作人员手持操作进行移动式检查和身份认证。当然，本发明的手持式人证识别器1也可以用在固定场所进行身份认证，例如银行柜台、楼宇的前台等位置，由工作人员手持操作对办理业务或者临时访客等人员进行人证识别。

本发明的示例的手持式人证识别器1包括识别器2以及为其提供电力供应的蓄电池包22。蓄电池包22优选采用可拆卸的方式安装到识别器2。蓄电池包(batterypack)22可采用诸如至少包括一个锂电池组或者镍氢电池组等构成电力单元的可充电式蓄电池包。锂电池组、镍氢电池组等电池组中应当包含至少一个电池单元(cell)，例如18650单体电池单元。

蓄电池包22可选地设置在识别器2的第一端部2-1，识别器2的第一端部2-1具有容许蓄电池包22插设的插孔。

识别器2的本体包括一个具有截面呈方形(例如四边形)或者圆形形状的外壳，诸如采用硬质塑料、铝合金或者其他轻质材料制备形成，旨在提供其内部元器件的支撑，并具有较轻的质量以利于手持式使用。图1-12所示的示例中，尽管以方形截面的外壳为例进行说明，但这不是对外壳的形态的限制。

优选地，前述外壳的表面的至少一部分包覆有缓冲层，以在识别器2摔落时进行防护以及对设置在外壳的表面的部件进行防护。前述的缓冲层，例如可以采用橡胶层实现，其厚度一般在0.2-0.5mm。

如图1结合图7、8所示，识别器2包括用于采集面部图像的摄像组件24和用于读取身份证信息的读卡器28。摄像组件24设置在识别器2的第二端部2-2。

读卡器28可采用现有支持身份证读取的读卡装置实现。如图1，读卡器28优选地固定在识别器2的上部，方便身份证件放置。

在优选的实施例中，读卡器28还可以设置限位框，围绕所述读卡器28地设置在识别器2的顶部。例如限位框采用尺寸与被读取的身份证的外形尺寸相一致，或者比身份证的外形尺寸略大，例如超过外形尺寸以一个设定尺寸(例如设定尺寸的长、宽均0.5-2mm)，如此利于对身份证的限位，防止其滑动、掉落，并且起到限位的作用后提高识别的效率。

摄像组件24优选高清、彩色摄像头实现，尤其是支持720p或者1020p进行视频采集的摄像头。

结合图1，识别器2上、位于第一端部的位置设置有用于可拆卸地安装蓄电池包22的第一机构3。

可选的方案中，如图1、2、4，第一机构3包括两个插杆5和两组弹性组件6，两个插杆5和两组弹性组件6均呈对称设置在识别器2的顶部和底部，并且每个插杆5的顶部均与一个弹性组件6连接，识别器2的外壁上设有可供两个插杆5插设的通孔，识别器2的外壁上设有两个可供插杆5插设的插槽。

其中，识别器2的顶部和底部呈对称设置有两个螺纹杆10，每个螺纹杆10上均螺纹连接有旋帽11，旋帽11的内部呈一体成型设置有容纳孔。在本发明的实施例中，蓄电池组22是唯一会经常进行插拔操作的组件，因此第一机构3为易损件，尤其是其中的弹簧，为此，因而当第一机构3损坏时，尤其是弹性部件因长期使用造成的疲劳导致的失效，使得蓄电池包22的安装和限位成为问题时，将严重影响识别器的正常使用。因此本发明在优选的实施例中，设置螺纹连接的旋帽11，当弹性部件损坏时，可通过旋转旋帽11，从而取出损坏的弹性部件，然后安装新的弹性部件，拆装方便迅速，进而不影响继续使用。

其中，优选地，弹性组件6均包括套杆12、内杆13和第一弹簧14，套杆12呈竖直设置容纳孔的内部，内杆13插设在套杆12的内部，套杆12的内部设有可供内杆13插设的圆孔，内杆13远离插杆5的一端固定连接有环形凸缘15，第一弹簧14竖直设在圆孔内，并且第一弹簧14的两端分别与环形凸缘15远离内杆13的一端、圆孔的内壁抵触。

如此，当进行蓄电池包22的安装时，可将蓄电池包22推入到识别器2的第一端部的插孔内，此时两个第一弹簧14为绷紧状态，插杆5与识别器1的外壁滑动式接触，当两个插杆5滑动至识别器1外壁上的两个插槽处时，两个第二弹簧19由绷紧状态变为松弛状态，从而通过抵触环形凸缘15来带动内杆13于套杆12内部向靠近识别器1的一端伸出，进而使得与两个内杆13固定连接的两个插杆5分别插入识别器1外壁上的两个插槽内，因此将识别器2与蓄电池22锁紧。

当需要将蓄电池包22取出时，可将蓄电池包22向外拔，此时两个插杆5受两个第二弹簧19的收缩作用，从而使得两个插杆5向远离蓄电池包22的一端收缩，进而从两个插槽内滑出，拆装方便。

优选地，识别器2的外壁上呈对称设置有两个滑条，识别器2的内壁上呈对称设置有两个滑槽，每个滑条均与一个滑槽滑动连接。如此，当蓄电池包22进入识别器2内部时，识别器2内部的两个滑槽与蓄电池包22外壁上的两个滑条滑动连接，从而避免蓄电池包22安装后在识别器2内部晃动。

如图1并结合图2、3、5、7所示，识别器2的底部设置有供握持的第二机构4，第二机构4包括把手7、套环8和调节机构9。优选地，把手7构造成u形，并固定设在识别器2的底部，调节机构9设置把手7所形成的u形空间内部，套环8固定在在调节机构9上、并具有多个供手指穿过的孔。

优选地，套环8上等间距设置有四个孔，并且套环8的两端呈对称设置有两个搭块17，每个搭块17均与套环8的外壁固定连接。

如此，当工作人员握持识别器时，手指穿过四个孔，大拇指则握在把手7上，实现人体工学的握持。尤其是，套环8和孔有效保证安装器在握持时不易从手中滑落、掉落等。

优选地，每个孔的内壁上均固定连接有防滑垫圈或者软垫圈，例如橡胶或者海绵垫圈，使得抓握手感更牢靠、更加舒适。

优选地，调节机构9包括两个导向杆18和两个第二弹簧19，每个导向杆18均竖直插设在一个搭块17的内部，每个第二弹簧19均套设在一个导向杆18的外壁上，并且每个第二弹簧19的两端均分别与把手7的内壁、一个搭块17的底部抵触，每个导向杆18的顶部均固定连接有防脱帽。

如此，通过调节机构9是可满足不同工作人员(例如男女不同)的不同大小的手指尺寸，使其均可有效、舒适地抓握把手7。尤其是，当人手穿过套环8握持识别器2时，其手指背部与识别器2的底部外壁接触，此时搭块17下压并抵触第二弹簧19，第二弹簧19受到抵触力而进行收缩，从而保证人手指背部远离识别器2的底部外壁，进而避免长时间与其底部外壁接触而感到手指胀麻，毕竟手持式设备是一直抓握在工作人员的手中的。

优选地，每个搭块17远离套环8的一侧外壁上均固定设有限位块20，把手7的内壁上呈对称设置有两个限位槽，每个限位块20均与一个限位槽滑动连接，使得搭块17进行升降时，两个限位块20与把手7内壁上的两个限位槽滑动连接，有效保证套环8的升降平稳。

如图1，结合图8、9所示，识别器2还包括显示面板21、开关组件23、数据传输模块27、存储器29和控制器30。显示面板21、开关组件23、数据传输模块27、存储器29均与控制器30电连接。

数据传输模块27，优选地具有wifi模组、蓝牙传输模组、基于ieee标准的蜂窝通信模组(诸如4g、5g通信模组)、近场通讯模组等无线通信模组中的至少一种，或者usb通信模块、232总线模组、485总线模组等有线通信模组中的至少一种。数据传输模块27，被设置用于从公安系统数据库获取身份数据，不管与公安系统数据库的数据通信是直接通信，例如通过无线模组远程获取并载入到识别器2中进行存储，或者是间接通信实现，例如通过数据线，不论是usb数据线、type-c数据线、lighting数据线或者其他类型的有线传输介质，或者无线传输链路，从一服务器、计算机或者其他具有数据存储装置中获取身份数据。

显示面板21用于指示识别器2和/或蓄电池组22的状态，例如开关机状态、采集工作状态、识别结果光反馈表征等，以及蓄电池组22的电池余量(即电荷状态)。可优选地，识别器2还设置有诸如蜂鸣器的声音表征组件，用于进行声音形式的识别结果表征、报警或者其他提示。

开关组件23用于控制识别器2的运行，例如开关机控制、开始读取与识别控制等。在可选的实施例中，例如为了节约电能，可通过手动触发实现读卡器和面部图像的采集。当然，在另外的实施例中，还可以设置在识别器运行后，保持读卡器的持续读取状态和/或摄像组件的持续图像采集状态。读取的身份证信息以及采集的图像数据(尤其是将在下面说明的，所从图像数据中提取出的人脸时距)被配置成保存在存储器29中。

存储器29内配置有人脸识别软件以及存储从公安系统数据库获取身份数据以及从读卡器28和摄像组件24存入的数据，控制器30被配置成对读卡器28和摄像组件24存入的数据调用的人脸识别软件进行身份认证。

如图8所示，识别器2还设置有补光灯组25和环境光传感器26，分别与控制器30电连接。环境光传感器26安装在摄像组件24所在的识别器的第二端部的位置，用于感应识别器所在环境下，尤其是摄像组件的镜头朝向的环境光强。控制器30被设置成根据检测的环境光强低于预设值时控制在采集图像数据时开启所述补光灯组25进行补光。

本发明的前述人脸识别软件可采用现有的识别软件实现，例如南京甄视智能科技有限公司的人脸识别sdk实现。结合图12所示的示例，其包括帧图像提取模块、图像预处理模块、面部图像人脸定位模块、人脸特征提取模块、人脸特征比对模块以及比对结果输出与表征模块。

结合图11所示的人证识别示例性过程以及图12的人脸识别软件框架，帧图像提取模块用于从摄像组件采集的图像数据中提取出一帧包含人脸的图像。图像预处理模块用于对提取的图像进行预处理，例如背景光处理、高光处理等。面部图像人脸定位模块用于从包含人脸的图像中对其中的人脸进行定位，标记了其中的人脸位置坐标。人脸特征提取模块用于根据一定的算法提取人脸特征，例如基于asm、caffe、theano或者深度学习的提取算法实现。人脸特征比对模块用于基于1:1的识别，确定采集的人脸对应提取的特征与预先登记的人员的人脸特征是否一致。比对结果输出与表征模块，用于对输出的结果进行表征，即如果比对的相似度结果超过设定的相似度阈值，判定为验证通过，可通过声光反馈等方式表征，如果比对的相似度结果低于设定的相似度阈值，则判定验证不通过，进行报警。

前述比对过程中使用的设定的相似度阈值，可根据不同的场合进行预先设定。

如图8所示，本发明的识别器2还包括与控制器30电连接的自检组件40，自检组件40用于在蓄电池包22与识别器2构成电连接时对识别器2进行自检，并且在自检期间，控制器30禁用识别器2的运行。

结合图8、9和图10，蓄电池组22包括至少一个可充电的电池组31、电池检测组件32、充放电控制ic组件33、正极端子34、负极端子35以及通信端子36，其中电池检测组件32被设置用于检测电池组31的电荷状态、温度、放电电压与放电电流中的至少一种，充放电控制ic组件33用于控制从电池组31并通过正极端子34、负极端子35向识别器2供电、并且基于电池检测组件32检测到的参数执行电池保护；通信端子36被设置与识别器进行通信以使得在识别器2显示的蓄电池包22的状态与实际状态相一致。

其中，正极端子34、负极端子35与识别器2中对应的电极接触时，形成电连接，由控制器30控制启动自检组件40进行识别自检，并在自检完成后通过通信端子36与蓄电池包22通讯。

当进行安装器的握持时，通过人手指穿过四个孔，大拇指则握在把手7上，套环8和孔有效保证安装器在握持时不易从手中滑落、掉落等，避免其损坏，有利于延长其使用寿命，海绵圈的设计使得抓握手感更加舒适，防止人手抓握时间过长而酸痛。二者进一步提升了安装器的实用性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。