一种基于5G架构的人脸识别设备及实现方法与流程

本发明涉及一种人脸识别设备技术领域，尤其涉及一种基于5g架构的人脸识别设备及实现方法。

背景技术：

随着5g网络在我国的大规模商用，基于5g网络的各项应用将如雨后春笋般不断推陈出新。人脸识别设备更广泛的应用于各个领域，但由于设备单机处理能力差，识别范围有限，不能充分利用人工智能（机器学习）等优势。鉴于以上问题,建立基于5g网络的人脸识别设备及其远端服务系统的架构，并利用现有密码学加密技术的安全性，利用云端服务器的计算能力发挥人工智能（机器学习）的条件，利用5g网络的移动优势和带宽优势，利用开源或国产优质系统,在人脸识别技术上，性能虽有提高，但通过5g网络及云计算能力弥补其计算能力的不足，需要建立基础的分布式计算布局进行开发，最终实现人脸识别设备的应用要求和个人隐私需要。

5g超高速率与超低时延也是一把双刃剑，对于黑客而言，这也意味着攻击速度更快。传统1/2/3/4g网络的安全机制是在网络入口设置高高的“保护墙”来防止网络遭受攻击，而开放包容的5g会在一定程度上会打破“高墙”，依靠网络内部灵活慎密的安全机制来应对网络攻击。

基于以上背景，采用5g网络的人脸识别设备及远端服务系统开始应运而生，如2018111896321提出一种基于5g架构的人脸识别方法及系统，提出一种基于5g移动终端的人脸识别方法，其数据存储采用hadoop的分布式数据库，在用户信息描述的控制下，将用户信息对应的比对数据保存到离用户最近的mec虚拟机的数据节点中。该发明申请提出基于5g架构的人脸识别方法及系统，但仅仅是基于设移动终端设备的简单应用。

为进一步提升5g网络传输性能的优越性，解决原先无法实现的人脸识别设备传输数据量大，自身处理能力有限的问题，本发明将提出基于5g网络，利用开源人脸识别设备传输大批量数据，并利用远端服务系统的云端计算能力处理信息，最终反馈给人脸识别设备的应用方案，并利用5g带宽优势在过程中进行加密处理，进一步保证了人脸识别的隐私性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于5g架构的人脸识别设备及实现方法，解决大数据背景下，人脸识别技术的图像处理传输问题和加密技术问题。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：一种基于5g架构的人脸识别设备及实现方法，包括人脸识别设备客户端、5g网络架构、云计算平台三个层面的设备模型及实现方法。

所述人脸识别设备客户端包括图像视频采集设备、开源嵌入设备、数据通信接口，主要负责图像采集、初步识别图像、简单划分图像、组合码流、加密模块。

所述5g网络架构包括5g嵌入式通讯模块、5g通信网络、5g服务器，主要负责数据高速传输。

所述云计算平台包括防火墙、云计算服务器、备份系统，主要负责人脸识别的云计算与识别方法。

进一步地，所述图像视频采集设备采用高清摄像头或摄像枪，不断采集人脸图像视频数据，通过开源嵌入设备与标准通讯接口连接；所述开源嵌入设备通过嵌入加密算法，对数据进行加密处理后，与送给5g嵌入通讯模块接口连接。

进一步地，所述5g嵌入式通讯模块和5g服务器按照5g通讯协议分别与5g通信网络分别建立连接。

优选的，所述5g服务器通过公钥加密体制和可信第三方进行加密解密处理，并将数据送往云平台服务器进行运算与识别。

优选的，所述云计算服务器通过使用开源代码软件库（tensorflow）进行人脸识别的匹配运算；所述云平台服务器通过调用哈希（hash）函数在云计算单元实现存储数据；所述备份系统实现人脸识别系统数据的备份。

进一步优选的，所述基于5g架构的人脸识别方法，包括人脸识别设备客户端、5g网络架构、云计算平台三个层面的实现方法。

所述人脸识别设备客户端实现方法包括三个步骤：

步骤11采集图像

所述图像视频采集设备根据人脸眼睛进行定位，采集被识别人的照片或视频，进行预处理，提取人脸特征；

步骤12图像处理

所述开源嵌入设备将图像进行切割、提取、分辨率处理，将视频图像进行图片化处理，获得预处理后的人脸图像特征数据，并转化为组合码流；

步骤13加密模块

所述开源嵌入设备对组合码流进行算法加密，形成人脸数据加密模块，采用推送及分块传输至5g嵌入式通讯模块。

所述5g网络架构实现方法包括三个操作步骤：

步骤21加密数据块的生成与发送

所述人脸数据加密模块送往5g嵌入式通讯模块，采用公钥密码体制（publickeycryptosystem，pkc），嵌入加密密钥和认证，形成加密数据块，并通过可信第三方（privatekeygenerator，pkg）生成私钥，打包生成发送数据；

步骤225g通信网络传送加密数据块

根据通信协议，通过5g通信网络，将加密数据块高速传输到5g服务器；

步骤23加密数据块的解密与接收

所述5g服务器接收来自5g通信网络的加密数据块，同时获取pkg生成的加密数据块私钥，进行解密和认证处理。

所述云计算平台实现方法包括三个操作步骤：

步骤31学习训练和概率预测

云计算服务器须对预采集人脸数据进行学习训练和概率预测；

步骤32加密数据块存储与编码

5g服务器将加密数据块传输到云计算服务器前，经防火墙后，采用哈希（hash）算法将数据块重新编码，存储在云计算单元上；

步骤33人脸识别与匹配运算

云计算服务器通过调用人脸识别匹配算法进行人脸识别，识别结果传输显示终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）基于5g网络架构，传输速率更快；（2）应用云计算平台存储，存储量更大；（3）采用开源代码，系统开放性和通用性更好；（4）采用多种识别匹配算法和pkg加密解密投机制，能有效提高识别率，保密性更好。

附图说明

图1是基于5g架构的人脸识别设备及实现方法示意图；

图2是人脸识别设备客户端实现方法示意图；

图3是5g网络架构实现方法流程图；

图4是基于5g的pkg加密解密机制示意图；

图5是云计算平台实现方法示意图；

附图标记：1人脸识别设备客户端、25g网络架构、3云计算平台、101图像视频采集设备、102开源嵌入设备、103数据通信接口、2015g嵌入式通讯模块、2025g通信网络、2035g服务器、301防火墙、302云计算服务器、303备份系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，一种基于5g架构的人脸识别设备及实现方法示意图，包括人脸识别设备客户端1、5g网络架构2、云计算平台3三个层面。

人脸识别设备客户端1包括图像视频采集设备101、开源嵌入设备102、数据通信接口103；图像视频采集设备101采用高清摄像头或摄像枪，不断采集人脸图像视频数据，通过开源嵌入设备102与数据通信接口103连接；开源嵌入设备102通过嵌入加密算法，加密算法采用哈希算法sha256，对数据进行加密处理后，送往5g嵌入通讯模块201。

5g网络架构2包括5g嵌入式通讯模块201、5g通信网络202、5g服务器203；5g通信网络202分别与5g嵌入式通讯模块201和5g服务器203建立连接。

云计算平台3包括防火墙301、云计算服务器302、备份系统303；5g服务器203通过防火墙301进行安全检测后，将数据送往云计算服务器302进行运算与识别；为安全起见，云计算服务器302将人脸识别数据备份到备份系统303中。

图2所示为人脸识别设备客户端实现方法示意图，其数据采集操作步骤，包括采集图像11、图像处理12、加密模块13三个操作步骤。

图像视频采集设备101根据人脸眼睛进行定位，采集被识别人的照片或视频，进行预处理，提取人脸特征；开源嵌入设备102将图像进行切割、提取、分辨率处理，将视频图像进行图片化处理，获得预处理后的人脸图像特征数据，并转化为组合码流；开源嵌入设备102对组合码流进行算法加密，形成人脸数据加密模块，通过数据通信接口102采用推送及分块传输至5g嵌入通讯模块201。

图3所示为5g网络架构实现方法流程图，人脸数据加密模块送往5g嵌入式通讯模块201，嵌入加密密钥，形成加密数据块；然后根据加密密匙进行判断，如果加密密匙判断正确，则准备发送数据，否则处理密匙问题并补充数据块。

基于5g通信网络202，加密数据块通过5g传输信道，高速传送到5g服务器203；5g服务器203同时接收到加密数据块和加密数据块密钥，如果判断密匙正确，则进行解密处理，否则处理密匙问题并补充数据块。

图4为基于5g的pkg加密解密机制示意图，终端a为5g嵌入式通讯模块终端，终端b为5g服务器终端，其加密解密过程如下：

1）出厂前终端a加载签名私钥，通过公钥密码体制，终端a采用终端b的公钥加密密钥ka；

2）终端a通过自己的签名私钥加密ka后，传输给终端b；

3）终端b向pkg申请私钥；

4）pkg产生终端b的私钥，分发给终端b；

5）终端b使用私钥解密得到初始密钥ka；

6）终端b对终端a的签名进行认证。

图5所示为云计算平台实现方法示意图，云计算服务器302须对预采集人脸数据进行学习训练和概率预测；5g服务器203将加密数据块传输到云计算服务器302前，须经防火墙301安全检测后，采用哈希算法将数据块重新编码，存储在云计算单元上；云计算服务器302通过调用人脸识别匹配算法进行人脸识别，识别结果传输显示终端；为安全起见，云计算服务器302将人脸识别数据备份到备份系统303中，一旦系统出现问题，可进行系统恢复。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。