一种基于人脸识别的五防安全辅助装置的制作方法

本发明属于安全装置领域，尤其涉及一种基于人脸识别的五防安全辅助装置。

背景技术：

在现代社会中，电力系统是一种十分重要的基础设施。

电力系统的稳定运行事关社会的各行各业。其中，控制输配电的关键基于设施是变电站，它是电力系统的枢纽。对电气设备定期巡检，及时检查电力系统中的安全隐患。可以保证变电站的安全稳定运行。

"五防"锁，即变电站"五防"系统中的五防机械程序锁，供电公司等变电站现场操作时，其开锁时间、及时率都应按照规程要求进行，否则将会影响电力系统安全统一高效运转。

人脸识别技术，作为计算机技术领域炙手可热的新发展方向，随着人工智能技术的发展而发展，广泛应用在安全保护、消费支付、工业等各行业，具有准确率高、时效性强等优点，具有广阔发展前景。

随着电力系统的迅速发展与变电站运维管理中各种智能管理技术手段的广泛应用，在变电站运行维护的过程中，存在五防锁管理效率低下、安全系数低、开锁时间长、开锁不准确等实际操作问题。针对这些影响变电站运维安全性、可靠性的技术难题，如何提供一种能够操作人员的信息确认的五防安全辅助装置，提高五防钥匙的安全性，是实际工作中急待解决的现实问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于人脸识别的五防安全辅助装置。其通过使用人脸识别装置对操作人员进行人脸识别，无需专用钥匙或识别牌，即可对五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认，提高五防钥匙的安全性，从而解决变电站运行维护过程中存在的五防锁管理效率低下、安全系数低、开锁时间长、开锁不准确等问题，最终有助于实现供电系统管理水平的提升。

本发明的技术方案是：提供一种基于人脸识别的五防安全辅助装置，其特征是：

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，包括网络通信模块、解锁控制模块、可见光图像采集模块、人脸识别处理模块，能够实现数据库管理、参数显示、解锁控制、人脸识功能；

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，支持基于人脸识别一键解锁的工作人员身份验证功能，无需专用钥匙或识别牌，即可为五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认；

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，基于人脸识别算法，通过对操作人员进行人脸识别，为五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认，提高五防钥匙的安全性，防止误操作。

具体的，所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，采用基于人脸识别算法对变电站工作人员进行人脸识别身份验证以确保该工作人员具有操作权限，能够实现人脸解锁获得五防钥匙，从而获得变电站开关设备的操作权限，为五防安全提供一种可行的有效方案。

具体的，所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，采用基于特征脸的识别方法，根据一组人脸训练图像构造主元子空间，识别时将测试图像投影到主元子空间上，得到一组投影系数，和各个已知人的人脸图像比较进行识别。

进一步的，所述人脸识别的五防安全辅助装置主控制器采用stm32f429芯片，集成高速dcmi接口连接ov2640摄像头模组，采用人脸识别算法实现本地快速面部解锁功能。

进一步，所述的ov2640摄像头模组为cmos类可见光数字传感器，对捕获的图像进行多种补偿操作，包括白平衡、饱和度、伽玛曲线和色度的处理。

具体的，所述的人脸识别算法包括以下步骤：

步骤1：可见光图像采集：

步骤2：人脸识别：

步骤3：钥匙箱解锁。

进一步的，所述的可见光图像采集包括：采用ov2640摄像头模组来采集人脸图像信息；采集可见光摄像头模组的实时图像数据，完成预处理，以便后续识别工作。

进一步的，所述的人脸识别包括：对人脸图像进行预处理、特征提取、分类识别获取工作人员身份信息，对识别结果给予记录和存储。

进一步的，所述的钥匙箱解锁包括：

变电站的工作人员须按照人脸识别五防钥匙箱的解锁流程进行操作，才能够进行人脸识别、身份验证、解锁关锁的相关功能。

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置的操作步骤包括：

(1)在操作人员需要五防钥匙箱中的钥匙时，正视人脸采集摄像头，可以通过显示屏反馈调整面部位置和角度；

(2)按下面部解锁按钮，控制系统通过比对人脸数据判断工作人员身份；

(3)身份识别成功后，钥匙箱解锁，工作人员取出钥匙后关闭钥匙箱；

(4)归还钥匙的过程与上述流程一致。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.安全性高：

本发明的人脸识别算法，基于特征分析的方法，也就是将人脸基准点的相对比率和其它描述人脸脸部特征的形状参数或类别参数等一起构成识别特征向量，这种基于整体脸的识别不仅保留了人脸各部位之间的拓扑关系，而且也保留了各部件本身的信息，能够实现准确安全的识别人脸。

2.识别率高：

本发明的人脸识别方法根据一组人脸训练图像构造主元子空间，由于主元具有脸的形状，也称为特征脸，识别时将测试图像投影到主元子空间上，得到一组投影系数，和各个已知人的人脸图像比较进行识别，识别效果较好，可以实现非常高的识别率。

3.通信可靠高效：

本发明的通信模块采用udp的通信协议。该协议具有资源消耗小、数据传输过程中延迟小，处理速度快的优点。

4.开锁可靠安全：

本发明采用触发式电子锁，通过解锁控制模块控制电子锁的开合状态。解锁控制模块与人脸解锁五防钥匙箱主控制器通过串口通信的方式连接。主控制器向解锁控制模块发送解锁和闭合的命令，实现五防钥匙箱的打开和关闭的状态，保证了五防钥匙的安全性。

附图说明

图1是本发明人脸识别五防钥匙控制软件框架；

图2是本发明ov2640读取图像程序流程图；

图3是本发明人脸识别算法流程图；

图4是本发明人脸识别五防锁解锁流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

基于本发明的人脸识别五防钥匙箱控制软件框架如图1所示，该装置主控制器采用stm32f429芯片，集成高速dcmi接口连接ov2640摄像头模组，实现本地快速面部解锁功能。基于特征分析的方法，也就是将人脸基准点的相对比率和其它描述人脸脸部特征的形状参数或类别参数等一起构成识别特征向量，作为人脸识别算法。

如图1所示，人脸识别五防装置软件主要包括网络通信模块、解锁控制模块、可见光图像采集模块、人脸识别处理模块，能够实现数据库管理、参数显示、解锁控制、人脸识功能。

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，支持基于人脸识别一键解锁的工作人员身份验证功能，无需专用钥匙或识别牌，即可为五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认；

所述基于人脸识别的五防安全辅助装置，基于人脸识别算法，通过对操作人员进行人脸识别，为五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认，提高五防钥匙的安全性，防止误操作。

具体的，ov2640摄像头模组读取图像程序流程图如图2所示：

步骤1：可见光图像采集

采集可见光摄像头模组的实时图像数据，完成必要预处理，以便后续识别工作。ov2640为cmos类可见光数字传感器，采用ov2640摄像头模组来采集人脸图像信息。

步骤2：人脸识别

对人脸图像进行预处理、特征提取、分类识别获取工作人员身份信息，对识别结果给予记录和存储，具体流程如图3所示。

首先要检测到人脸，检测到之后一般会做关键点的定位，把他的眼睛、鼻子、嘴角等信息都定位出来，利用这个信息对人脸做个矫正，把它变换到比较正情形，便于后面模型分析或者处理时各个部分更好的对齐。最终会提取得到一个人脸的描述特征，通常是一个100多维到几百维的特征表达，然后我们用不同人脸特征之间的相似度或者距离，相似度是越高越好，距离是越小越好，去刻画两个人之间的关系，再用一个域值，来判断这两个人是否为一个人。

步骤3：钥匙箱解锁

进一步的，采用发明技术方案的人脸识别五防安全辅助装置，其人脸识别五防钥匙箱的解锁流程如图4所示。

变电站的工作人员须按照该流程图进行操作，才能够进行人脸识别、身份验证、解锁关锁等相关功能。

(1)在操作人员需要五防钥匙箱中的钥匙时，正视人脸采集摄像头，可以通过显示屏反馈调整面部位置和角度；

(2)按下面部解锁按钮，控制系统通过比对人脸数据判断工作人员身份；

(3)身份识别成功后，钥匙箱解锁，工作人员取出钥匙后关闭钥匙箱；

(4)归还钥匙过程与上述流程一致。

为了验证本发明技术方案的效果，选取了上海电力公司的某变电站作为试验场地，验证了五防钥匙箱的人脸识别、身份验证、解锁关锁等相关功能。在五防钥匙箱的实地试验中，取得了如下效果：

1.安全性高。基于特征分析的方法，将脸部特征的形状参数或类别参数等一起构成识别特征向量，保留了人脸各部位之间的拓扑关系，能够准确安全的识别人脸。

2.识别率高。识别时将测试图像投影到主元子空间上，得到一组投影系数，和各个已知人的人脸图像比较进行识别，识别效果较好，可以实现非常高的识别率。

3.通信可靠高效。采用udp的通信协议，数据传输过程中延迟小，处理速度快。

4.开锁可靠安全。本发明采用触发式电子锁，通过解锁控制模块控制电子锁的开合状态，保证了五防钥匙的安全性。

通过实地试验，分别验证了网络通信模块、解锁控制模块、可见光图像采集模块、人脸识别处理模块的功能效果，能够实现数据库管理、参数显示、解锁控制、人脸识别等功能。

本发明的技术方案，提供了一种基于人脸识别的五防安全辅助装置，通过使用人脸识别装置对操作人员进行人脸识别，为五防安全辅助装置提供操作人员的信息确认，提高五防钥匙的安全性，从而解决变电站运行维护过程中存在的五防锁管理效率低下、安全系数低、开锁时间长、开锁不准确等问题，最终有助于实现供电系统管理水平的提升。

本发明可广泛用于区域供电公司的五防钥匙管理领域。