一种基于人脸识别的智能家居实时报警系统及方法与流程

1.本发明涉及智能家居相关技术领域，具体是一种基于人脸识别的智能家居实时报警系统及方法。


背景技术：

2.智能家居，或称智能住宅，与智能家居的含义近似的还有家庭自动化、电子家庭、数字家园、家庭网络、网络家居，智能家庭/建筑，智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
3.智能家居在近几年发展速度非常快，在经历了由单品智能化向互动智能化的转变后，在各大厂家层出不穷的新产品宣传下，已经逐渐渗入到了人们的生活中，为人们的生活带来了极大的便利。
4.然而，现有的智能家居的完善度并不高，例如，当业主不在家中，且有来访者到来时，其应对不同的来访者类别，难以做出不同的措施，防护等级较低，存在一定的局限性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于人脸识别的智能家居实时报警系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于人脸识别的智能家居实时报警系统，包括检测单元，所述检测单元与锁体运动模块建立通讯，用于检测是否存在来访者，当所述检测单元检测到存在来访者时，所述检测单元与所述锁体运动模块进行通讯，并使所述锁体运动模块执行对来访者信息识别前后锁体的防护动作；
8.所述基于人脸识别的智能家居实时报警系统还包括：
9.获取单元，用于获取来访者的人脸信息；
10.中央处理器，与所述获取单元建立通讯，且通过其中的接收模块接收由所述获取单元发送的人脸信息；
11.比对模块，与所述接收单元建立通讯，用于提取存储器内预留的人脸特征与所述接收模块发送的人脸信息进行对比，当对比结果匹配时，则允许通行，当对比结果不匹配时，所述接收单元接收到的人脸信息将由传输模块发送至远程客户端，由用户远程操控。
12.作为本发明进一步的方案：所述人脸特征包括多个特征部位，当所述获取单元获取的人脸信息同所述人脸特征中至少两个特征部位匹配时，则允许通行，且将参与此次对比的人脸信息发送至所述存储器中保存。
13.作为本发明再进一步的方案：所述锁体运动模块包括门板及可拆卸安装在所述门板一侧的壳体，还包括：
14.拍摄口与密码输入口，所述门板背离所述壳体的一侧活动设有分别用于切换所述
拍摄口与所述密码输入口导通和封闭状态的翻盖与滑盖；
15.装配板，固定于所述门板朝向所述壳体一侧的装配板，所述装配板上活动设有摄像头，所述摄像头与安装在所述装配板上的横移机构连接，且所述横移机构与所述翻盖配合，并连接安装于所述门板朝向所述壳体一侧的双向驱动机构连接；
16.牵拉机构，安装于所述门板朝向所述壳体的一侧且与所述双向驱动机构和所述滑盖连接，当所述双向驱动机构正向工作时，带动所述横移机构驱动所述摄像头对人脸执行采集动作，且所述牵拉机构不触发，若所述摄像头采集到的人脸信息合格，所述双向驱动机构反向工作，并触使所述牵拉机构触发，以使所述牵拉机构驱动所述滑盖将所述密码输入口由封闭状态切换至导通状态。
17.作为本发明再进一步的方案：所述装配板的两侧各固定有一个导向板，所述横移机构包括滑动设置在两个所述到导向板之间的横移板、转动安装在所述装配板上的两个驱动轮以及连接两个所述驱动轮的连接件，所述横移板的两侧各固定有一根倾斜杆，所述倾斜杆远离所述横移板的一端转动有与所述翻盖抵接的滑轮；
18.其中，所述横移板的底部固定有从动杆，所述从动杆上开设有滑槽，且所述连接件上设有贯穿所述滑槽并与所述从动杆滑动连接的驱动柱，其中一个所述驱动轮连接所述双向驱动机构，所述摄像头通过两组弹性结构与所述横移板连接。
19.作为本发明再进一步的方案：所述横移板的内部中空，所述横移板中滑动设有伸缩板，所述伸缩板与固定与所述拍摄口内的限位块配合，所述摄像头转动安装在所述伸缩板上，且所述摄像头的转动轴连接有齿合触发结构；
20.所述弹性结构包括通过突起块固定在所述横移板上的直杆、滑动设于所述直杆上且与所述伸缩板固定的滑块以及套设于所述直杆外周的第二柱形弹簧，所述第二柱形弹簧的两端分别连接所述突起块与所述滑块，所述横移板上还开设有用于供所述滑块活动的通槽。
21.作为本发明再进一步的方案：所述齿合触发结构包括通过架体固定在所述横移板上的齿条板以及转动安装在所述伸缩板上的齿轮，所述齿轮与所述齿条板啮合，且所述齿轮的转动轴通过第二传动带连接所述摄像头的转动轴。
22.作为本发明再进一步的方案：所述双向驱动机构包括安装在所述壳体内的驱动马达以及固定于所述驱动马达输出轴上的棘轮，所述驱动马达的输出轴通过第一传动带和锥齿轮组连接其中一个所述驱动轮的转动轴；
23.其中，所述棘轮连接所述牵拉机构，其上一部分为有齿设置，另一部分为无齿设置。
24.作为本发明再进一步的方案：所述滑盖通过两根连接柱固定连接有升降板，两根所述连接柱贯穿所述门板，且所述门板上设有用于供所述连接柱活动的限位槽；
25.所述牵拉机构包括通过弹性滑动结构活动设于所述门板朝向所述壳体一侧的横杆、转动安装在所述门板上的多个导向轮以及连接所述横杆与所述升降板的牵拉绳，所述牵拉绳部分松弛并依次绕过多个所述导向轮并与所述导向轮滚动配合；
26.所述横杆的侧部还固定有限位杆，所述限位杆远离所述横杆的一端转动安装有与所述升降板抵接的滚轮。
27.作为本发明再进一步的方案：所述弹性滑动结构包括通过安装板固定在所述门板
上的两根长杆、固定于所述横杆上且与两根所述长杆滑动连接的凸起部以及套设于所述长杆外周的第一柱形弹簧；
28.其中，所述第一柱形弹簧的一端连接所述安装板，另一端连接所述凸起部，所述横杆的底部沿其长度方向等距设有多个倾斜槽，每个所述倾斜槽内均铰接有一个与所述棘轮配合的棘爪。
29.一种应用所述基于人脸识别的智能家居实时报警系统进行报警的方法，包括以下步骤：
30.步骤一，检测单元实时检测是否存在来访者，当存在来访者时，检测单元同锁体运动模块进行通讯；
31.步骤二，锁体运动模块执行对来访者信息识别前后锁体的防护动作，并由获取单元获取来访者的人脸信息；
32.步骤三，获取单元获取的人脸信息在对比模块中同存储器中预留的人脸特征进行对比，若对比结果匹配，则允许通行，若对比结果不匹配，获取单元获取的人脸信息被发送至远程客户端；
33.步骤四，远程客户端用于对接收到的人脸信息进行辨认，进行远程发送允许通行或报警指令。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，当检测单元检测到有来访者存在时，便会来访者的人脸信息同预留在存储器内的人脸特征进行对比，根据对比结果，可直接向来访者提供开门密码或由远程的用于远程操控(允许通行或报警)，由于每次需要通过人脸识别才可获取开门密码，且每次开门时所使用的密码都各不相同，从而便有效实现了双重保障，可大大提升系统的安全性能，在实际的使用中，该系统的完善度高，针对不同的来访人群可做出不同的防护措施，适于推广使用。
附图说明
35.图1为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例流程示意图。
36.图2为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例的轴测图。
37.图3为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例的结构示意图。
38.图4为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例另一角度的结构示意图。
39.图5为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例又一角度的结构示意图。
40.图6为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例再一角度的结构示意图。
41.图7为图4中a处的结构放大图。
42.图8为图5中b处的结构放大图。
43.图9为图6中c处的结构放大图。
44.图10为图6中d处的结构放大图。
45.图11为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例中横移机构的结构示意图。
46.图12为基于人脸识别的智能家居实时报警系统一种实施例中双向驱动机构与横移机构的连接状态示意图。
47.图中：1、门板；2、壳体；3、把手；4、红外传感器；5、摄像头；6、翻盖；7、滑盖；8、驱动马达；9、棘轮；10、横杆；1001、凸起部；11、长杆；12、第一柱形弹簧；13、第一传动带；14、锥齿轮组；15、驱动轮；16、连接件；17、驱动柱；18、从动杆；19、限位杆；20、装配板；21、升降板；22、限位槽；23、导向轮；24、牵拉绳；25、导向板；26、横移板；27、伸缩板；28、倾斜杆；29、滑块；30、直杆；31、第二柱形弹簧；32、架体；33、齿条板；34、齿轮；35、第二传动带；36、限位块。
具体实施方式
48.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。
49.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
50.请参阅图1，一种基于人脸识别的智能家居实时报警系统，包括检测单元，所述检测单元与锁体运动模块建立通讯，用于检测是否存在来访者，当所述检测单元检测到存在来访者时，所述检测单元与所述锁体运动模块进行通讯，并使所述锁体运动模块执行对来访者信息识别前后锁体的防护动作；
51.所述基于人脸识别的智能家居实时报警系统还包括：
52.获取单元，用于获取来访者的人脸信息；
53.中央处理器，与所述获取单元建立通讯，且通过其中的接收模块接收由所述获取单元发送的人脸信息；
54.比对模块，与所述接收单元建立通讯，用于提取存储器内预留的人脸特征与所述接收模块发送的人脸信息进行对比，当对比结果匹配时，则允许通行，当对比结果不匹配时，所述接收单元接收到的人脸信息将由传输模块发送至远程客户端，由用户远程操控。
55.其中，需要补充说明的是：
56.优选的，所述获取单元采用摄像头5等，对于所述摄像头5的具体型号而言，本技术不做具体限定，可根据实际的需求进行选择；
57.其次，所述中央控制器为中央处理器的型号为pi c18f452。
58.所述人脸特征包括多个特征部位，当所述获取单元获取的人脸信息同所述人脸特征中至少两个特征部位匹配时，则允许通行，且将参与此次对比的人脸信息发送至所述存储器中保存。
59.请参阅图2-12，所述锁体运动模块包括门板1及可拆卸安装在所述门板1一侧的壳体2，还包括拍摄口与密码输入口，所述门板1背离所述壳体2的一侧活动设有分别用于切换所述拍摄口与所述密码输入口导通和封闭状态的翻盖6与滑盖7，所述密码输入口内设有用于显示由系统生成的开锁密码的屏幕以及用于供来访者输入密码的按键；
60.装配板20，固定于所述门板1朝向所述壳体2一侧的装配板20，所述装配板20上活动设有摄像头5，所述摄像头5与安装在所述装配板20上的横移机构连接，且所述横移机构与所述翻盖6配合，并连接安装于所述门板1朝向所述壳体2一侧的双向驱动机构连接；
61.牵拉机构，安装于所述门板1朝向所述壳体2的一侧且与所述双向驱动机构和所述滑盖7连接，当所述双向驱动机构正向工作时，带动所述横移机构驱动所述摄像头5对人脸执行采集动作，且所述牵拉机构不触发，若所述摄像头5采集到的人脸信息合格，所述双向驱动机构反向工作，并触使所述牵拉机构触发，以使所述牵拉机构驱动所述滑盖7将所述密码输入口由封闭状态切换至导通状态。
62.其中，需要补充说明的是，在所述门板1的一侧设有把手3以及红外传感器4，所述红外传感器4用于感知门前是否有人，当所述红外传感器4感知达到一定之间后，双向驱动机构便工作，驱动所述滑盖7打开，且所述摄像头5对人脸进行识别。
63.请再次参阅图10与图12，所述装配板20的两侧各固定有一个导向板25，所述横移机构包括滑动设置在两个所述到导向板25之间的横移板26、转动安装在所述装配板20上的两个驱动轮15以及连接两个所述驱动轮15的连接件16，所述横移板26的两侧各固定有一根倾斜杆28，所述倾斜杆28远离所述横移板26的一端转动有与所述翻盖6抵接的滑轮。
64.优选地，所述连接件16采用链条，以保证各部件之间传动的稳定性。
65.其中，所述横移板26的底部固定有从动杆18，所述从动杆18上开设有滑槽，且所述连接件16上设有贯穿所述滑槽并与所述从动杆18滑动连接的驱动柱17，其中一个所述驱动轮15连接所述双向驱动机构，所述摄像头5通过两组弹性结构与所述横移板26连接。
66.所述横移板26的内部中空，所述横移板26中滑动设有伸缩板27，所述伸缩板27与固定与所述拍摄口内的限位块36配合，所述摄像头5转动安装在所述伸缩板27上，且所述摄像头5的转动轴连接有齿合触发结构；
67.所述弹性结构包括通过突起块固定在所述横移板26上的直杆30、滑动设于所述直杆30上且与所述伸缩板27固定的滑块29以及套设于所述直杆30外周的第二柱形弹簧31，所述第二柱形弹簧31的两端分别连接所述突起块与所述滑块29，所述横移板26上还开设有用于供所述滑块29活动的通槽。
68.当双向驱动机构正向工作时，将带动驱动轮15转动，进而，驱动轮15便通过连接件16带动驱动柱17发生运动，且驱动柱17的运动轨迹与所述连接件16的外形一致，且在导向板25对横移板26的导向作用下，驱动柱17便可通过从动杆18带动横移板26在两个导向板25上进行一次往复滑动，相应地，在横移板26朝向拍摄口滑动过程中，倾斜杆28上的滑轮推动翻盖6向上翻转打开，在伸缩板27与限位块36抵接后，驱动柱17会继续带动横移板26滑动一端距离，在此过程中，横移板26与伸缩板27二者便会发生相对滑动，即伸缩板27保持静止，逐渐深入所述横移板26内部，滑块29在直杆30上朝向突起块滑动，对第二柱形弹簧31进行压缩，且触使齿合触发结构运动，从而，齿合触发结构便带动摄像头5向下偏转，这样一来，针对身高不同的人群，可保证摄像头5能够采集到完备的人脸信息，便于后续的比对；
69.在横移板26朝向远离所述拍摄口滑动复位的前一段行程中，第二柱形弹簧31反弹，使得伸缩板27朝向横移板26外部滑动，齿合触发结构反向运动，带动摄像头5向上偏转复位，随后，摄像头5再随横移板26一同复位，横移板26的行程末端后，倾斜杆28及其端部的滑轮复位，翻盖6向下翻转，再次使得所述拍摄口封闭；
70.其中，需要指出的是，设置所述翻盖6的作用是为了对所述拍摄口具有一个封闭作用，从而对所述摄像头5具有隐蔽作用，这样，在实际的使用中，相较于所述摄像头5直接暴露与外界而言，可预防可疑人员或不法分子的破坏，同时，也可防止可疑分子或不法人员事先对所述摄像头5采取遮挡或破坏的措施，进而逃避人脸识别过程的问题；
71.所述倾斜杆28端部的滑轮靠近所述翻盖6的转动轴，这样设置的目的在于保证在横移板26运动的前一段形成中，滑轮便可将所述翻盖6完全打开；
72.优选的，为了保证所述翻盖6的顺利复位，所述翻盖6的转动轴上设有扭簧，进而便可提升所述翻盖6与所述滑轮二者滑动配合的顺利性。
73.请再次参阅图7，所述齿合触发结构包括通过架体32固定在所述横移板26上的齿条板33以及转动安装在所述伸缩板27上的齿轮34，所述齿轮34与所述齿条板33啮合，且所述齿轮34的转动轴通过第二传动带35连接所述摄像头5的转动轴。
74.当伸缩板27逐渐朝向横移板26内深入的过程中，横移板26便通过架体32带动齿条板33朝向摄像头5运动，于是，便可使得齿轮34发生转动，且齿轮34的转动轴通过第二传动带35带动摄像头5向下偏转，反之，伸缩板27在由所述横移板26中滑出时，所述齿条板33便带动齿轮34反转，进而，齿轮34的转动轴通过第二传动带35带动摄像头5向上发生偏转复位，从而，在摄像头5处于所述拍摄口外部时(即横移板26朝向拍摄口运动的后一段行程和朝向远离拍摄口运动的前一段行程)，摄像头5可进行一次点头动作，保证人脸识别的全面性。
75.请再次参阅图9，所述双向驱动机构包括安装在所述壳体2内的驱动马达8以及固定于所述驱动马达8输出轴上的棘轮9，所述驱动马达8的输出轴通过第一传动带13和锥齿轮组14连接其中一个所述驱动轮15的转动轴；
76.其中，所述棘轮9连接所述牵拉机构，其上一部分为有齿设置，另一部分为无齿设置。
77.进一步来说，所述锥齿轮组14包括转动安装在所述门板1上的一号锥齿轮以及与其中一个所述驱动轮15同轴固定安装的二号锥齿轮，所述二号锥齿轮与所述一号锥齿轮啮合，所述第一传动带13则用于连接所述驱动马达8的输出轴与所述一号锥齿轮的转动轴。
78.请再次参阅图8、图9以及图12，所述滑盖7通过两根连接柱固定连接有升降板21，两根所述连接柱贯穿所述门板1，且所述门板1上设有用于供所述连接柱活动的限位槽22；
79.所述牵拉机构包括通过弹性滑动结构活动设于所述门板1朝向所述壳体2一侧的横杆10、转动安装在所述门板1上的多个导向轮23以及连接所述横杆10与所述升降板21的牵拉绳24，所述牵拉绳24部分松弛并依次绕过多个所述导向轮23并与所述导向轮23滚动配合。所述横杆10的侧部还固定有限位杆19，所述限位杆19远离所述横杆10的一端转动安装有与所述升降板21抵接的滚轮。
80.优选的，所述导向轮23可采用套筒替换，即所述牵拉绳24依次穿过多个所述套筒连接所述升降板21，由于所述牵拉绳24部分松弛，这样设置，可防止在所述横杆10复位的后一段行程中，所述牵拉绳24与所述导向轮23发生滑脱的问题发生。
81.所述弹性滑动结构包括通过安装板固定在所述门板1上的两根长杆11、固定于所述横杆10上且与两根所述长杆11滑动连接的凸起部1001以及套设于所述长杆11外周的第一柱形弹簧12；
82.其中，所述第一柱形弹簧12的一端连接所述安装板，另一端连接所述凸起部1001，所述横杆10的底部沿其长度方向等距设有多个倾斜槽，每个所述倾斜槽内均铰接有一个与所述棘轮9配合的棘爪。
83.在工作过程中，首先，对人脸进行识别，所述驱动马达8驱动棘轮9正转一周，此过程中，棘轮9上的有齿部位在与铰接于横杆10底部的棘爪接触时，棘爪将在横杆10底部的倾斜槽内发生翻转，于是，横杆10保持静止，若所述摄像头5采集的人脸信息通过，驱动马达8便会驱动棘轮9反转一周，此过程中，所述倾斜槽对棘爪具有限位作用，进而，棘轮9上的有齿部位便会通过棘爪驱动横杆10带动凸起部1001在两根长杆11上发生滑动，第一柱形弹簧12被压缩，相应地，横杆10在前一段运动行程中，限位杆19跟随横杆10一同移动，且横杆10将牵拉绳24的松弛部分拉直，限位杆19上的滚轮与升降板21脱离，随后，随着横杆10的继续移动，便可通过牵拉绳24拉动升降板21与滑盖7上升，进而可使密码输入口漏出，以便于人员输入密码，将门打开；
84.需要强调的是，在所述密码输入口打开后，棘轮9的有齿部位与棘爪处于卡合状态，此时，驱动马达8将会停止驱动棘轮9转动，以使所述密码输入口保持打开状态，为人员输入密码的提供时间，在这段时间结束后，驱动马达8驱动棘轮9继续转动以完成一周的转动，从而，在棘轮9转动的后一段行程中，其上的有齿部位将与棘爪脱离，进而，第一柱形弹簧12反弹，使得升降板21与滑盖7下降复位，密码输入口再次被封闭。
85.优选的，所述驱动马达8驱动棘轮9反转一周过程中的停顿时间(即为人员输入密码而提供的时间)为30-40s。
86.需注意的是，在对比结果不匹配后，所述传输模块便会将未通过匹配的人脸信息发送至远程客户端(手机app)，用户便可根据收到的人脸信息做出判断，且在密码输入口处随机生成一串密码，来访者通过输入密码便可将门打开；
87.由于每次需要通过人脸识别才可获取开门密码，且每次开门时所使用的密码都各不相同，从而便有效实现了双重保障，可大大提升系统的安全性能；
88.在来访者将门打开后，远程用户的手机app上便会自动跳转家中的监控，且家中的播报单元将会自动提示来访者已经进入监控区域，对陌生的来访者(维修人员、外卖员或快递员等)在进入房间后，具有一定的约束作用，避免造成不必要的麻烦。
89.所述对比模块每次从所述存储器内提取的人脸特征包括嘴巴、鼻子、耳朵、发型、耳朵、眼睛等等，而在每次对比时，只需其中的两个特征符合，则表明对比结果通过；
90.当然了，在实际的使用中，用户可自行更改每次对比通过需满足的特征个数，以此来提升安全性能，而部分获取单元获取的部分未通过匹配的人脸特征便会发送至存储器内进行保存，以实现存储器内的信息的自动补充，以便于在用于外形发生改变时(例如发型改变、戴上帽子或口罩时)，对比模块依然能够得出精准的对比结果。
91.一种应用所述基于人脸识别的智能家居实时报警系统进行报警的方法，包括以下步骤：
92.步骤一，检测单元实时检测是否存在来访者，当存在来访者时，检测单元同锁体运动模块进行通讯；
93.步骤二，锁体运动模块执行对来访者信息识别前后锁体的防护动作，并由获取单元获取来访者的人脸信息；
94.步骤三，获取单元获取的人脸信息在对比模块中同存储器中预留的人脸特征进行对比，若对比结果匹配，则允许通行，若对比结果不匹配，获取单元获取的人脸信息被发送至远程客户端；
95.步骤四，远程客户端用于对接收到的人脸信息进行辨认，进行远程发送允许通行或报警指令。
96.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
97.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。