面向工地疫情防控的人脸识别系统设计与实现
1引言
2019年底爆发的新型冠状病毒肺炎疫情给社会经济与人民生活带来了巨大影响,全民多场景测温及体温异常人员预警成为新常态。由于市场需求,面向疫情防控的人脸识别产品不断涌现,但是引入其他行业测温人脸识别设备应用于目前施工现场,存在以下的问题。
(1)人脸设备与实名制平台绑定,目前常用的方法是通过人脸识别设备与实名制管理平台的配合实现智能化工人管理,但二者的绑定过程往往不够便捷。有的需要额外安装应用程序,有的需要手工输入才能完成设备的绑定,不仅浪费设备部署和运维过程中的人力
(2)实名制平台与人脸设备间校时问题。例如工人踩点进行考勤的时候,考勤数据暂时停留在人脸识别设备中,在上传至实名制平台时,因为人脸识别设备没有直接和服务器相连接,所以有时会出现考勤时间晚于当前时间的情况,从而导致考勤数据异常,无法上传到服务器。
(3)人脸识别数据实时更新问题。一个工地项目从开工到完工,短则几个月,长则三五年。针对工期较长的工地项目,需要一个比较完善的工人进退场制度。正是由于大部分工地时间跨度比较长,工人或多或少会因各种原因出现提前退场的情况。在工人利用人脸识别设备刷脸退场后,传统的人脸识别设备仍保留着他们的人脸数据。工人在退场后仍能刷脸进入工地,存在一定的安全隐患。
(4)施工现场是人员密集、流动性强、环境复杂的特殊场所,人脸设备需要在高温、雨天、高尘埃的天气环境下使用。市面上的人脸识别终端通常需要长期值机,使人脸识别终端本身处于发热量较大的工作状态,造成人脸识别效率低、终端宕机风险高、售后维护成本较大。
针对上述问题,本文以工地疫情防控应用场景进行测温人脸识别系统研究与设计,提出人脸识别系统快速绑定的优化方法、设备人脸数据实时更新的方法、平台与人脸识别设备间的校时方法,以及研究面向复杂环境下的人脸测温识别终端装置。
2系统研究与设计
2.1人脸识别系统概述
人脸识别系统整体框架与生物特征识别总体框架一致,人脸样本由传感器从主体采集,传感器输出的信息传送到处理单元。处理单元提取出独特但可重复的特征,作为模板保存在数据库或和已有的一个或多个数据库中的模板进行比对以确认是否匹配,最终依据样本特征项与模板特征项之间的相似度给出身份判定结果。人脸辨识通过系统找出主体登记的标识符,辨识提供一个可能为空或只包含一个辨识用户的候选列表。当主体已登记且其登记的身份在候选列表中,辨识被认为是正确的,该过程采用1:N的比对完成对身份的认证,如考勤打卡。
与传统的人脸识别系统相比较,面向工地疫情防控的人脸识别系统,应能结合工地的实名制平台,完成身份信息人脸验证与考勤、体温数据自动准确测温、体温检测数据实时上传、预警及随时追溯,同时能在工地复杂环境下稳定运行。
2.2设备快速绑定优化方法
通过快速绑定人脸识别设备到实名制平台,实现设备的管理运维的便捷操作。
2.2.1快速绑定优化步骤
(1)用户终端获取通过用户扫描操作触发的屏幕初始二维码判断设备是否入库,若该设备未入库,则首先进行入库操作。
入库操作,需通过扫描设备屏幕初始二维码登录库管账号,重新生成与该设备SN(serialnumber)号绑定的初始二维码,并通过AP(ApplicationProgramlnterface)接口更新设备屏幕上的初始二维码,实现设备入库。
(2)用户终端获取通过用户扫描操作触发的屏幕初始二维码进入人脸设备登录页面,通过项目账号登录进行信息验证,验证成功则平台通过API接口对设备进行项目信息的推送及人脸数据的下发。
项目账号,由实名制管理平台进行创建生成。通过数据对接秘钥导入对接信息数据库,将平台创建的项目账号与项目信息秘钥进行匹配,完成项目对接秘钥绑定,即完成项目账号的创建。
(3)平台通过API接口控制设备进行信息显示。显示信息包括人脸数量、设备网络状态、项目信息、单位信息、设备出入方向、设备二维码、设备SN号、软件版本等信息。
(4)登陆成功后,用户终端可以远程控制实现设备的项目设置、出入方向设置、设备重启、人脸数据推送、设备状态信息的查看和修改等管理操作。
(5)通过实名制管理平台远程控制实现设备进行的项目设置、出入方向设置、设备重启、人脸数据推送、设备状态信息的查看和修改、设备的编辑和删除等管理操作。
2.2.2快速绑定有益效果
通过扫描二维码实现快速绑定人脸识别设备到实名制平台和设备的日常管理,只需通过手机扫描设置无需其他辅助,大大便携了工地实名制系统的部署和运维。
2.3设备与平台间的校时方法
现有的劳务实名制平台和人脸识别设备一般是通过API接口进行通信,在人脸识别设备上绑定项目账号。设备没有直接和服务器相连接,因此有时会出现考勤时间晚于当前时间的情况,从而导致考勤数据异常,无法上传到服务器。工人考勤的时候一旦遇到这种情况,都需要有专门的管理员通过计算机端远程控制人脸识别设备的考勤时间,以达到数据正常上传的效果。这种办法大大影响了人脸考勤的效率,费时费力.
本文提一种实名制平台与人脸识别设备间的校时方法,能够保证人脸考勤的效率。
2.3.1设备间校时优化步骤
设备间校时优化步骤如图1所示。
2.3.2设备间校时优化效果
通过移动终端就能够更改人脸识别设备的时间,无需再通过计算机端中的劳务实名制平台进行人脸识别设备的时间校准,避免人脸考勤数据上传异常的情况发生,保证了人脸考勤的效率。
2.4人脸数据实时更新的方法
本文提出一种人脸识别设备人脸数据实时更新的方法,可以提高工人进场入职效率。
2.4.1人脸数据实时更新优化步骤
(1)劳务实名制平台创建工地项目的账号,并将账号与人脸识别设备和工地项目端进行绑定。
通过账号的方式将人脸识别设备和工地项目端进行绑定,方便管理人员登录实名制平台账号后通过API接口对人脸识别设备进行管理。
通过工地项目的账号登录劳务实名制平台中的工地项目端,在工地项目端的人员花名册中修改预选人员的状态为退场状态。
(2)劳务实名制平台接收到预选人员的状态修改为退场状态的指令后,删除预选人员在平台人脸数据库中的人脸信息完成更新。
(3)劳务实名制平台将更新后的平台人脸数据库中的人脸信息下发至与工地项目的账号绑定的人脸识别设备中。人脸识别设备根据接收到的人脸信息更新本地人脸数据库。
2.4.2人脸数据实时更新优化效果
通过劳务实名制平台和人脸识别设备之间的通信,实时将人脸识别设备中退场状态的人员的人脸信息删除,保证已退场人员不能再通过刷脸进入工地,提高了工地的安全性。
2.5工地测温人脸识别装置研发
在当前疫情特殊情况下,研发人脸识别人证比对考勤测温装置,将人脸识别、体温检测、人证比对混合方式等关键要点起到有效的疫情防控。在与人脸数据库进行实时比对,同时也支持身份证与人比对,实现快速身份识别同时红外测温模块,结合算法优化,红外测温模块抗干扰性强。将体温也纳入通过要素,在不影响正常通行速度下实现快速通过通道且准确量出体温,当体温异常则不允许通行,实现有效的疫情防控。通过在前壳体和后壳体的盖合处设置防水胶圈,能够提高前壳体和后壳体盖合的密封性,提高防水防尘性能,具有良好的防尘、防水和散热能力,保证了人脸识别终端在施工现场复杂环境下的正常使用,提高了使用寿命,减少维护成本。
2.5.1设备各部分组件
—种集成体温感应装置的人脸设备终端,其主要构成如图3所示。
在图2中,01表示热敏测温模块,02表示设备壳体,03表示人脸摄像头,04表示距离感应,05表示显示屏06表示红外线补光灯,07表示LED补光灯,08表示身份证读卡模块,09表示辅助摄像头,10表示支架孔,11表示壁挂孔。
2.5.2组件相互连接关系
主板设置于壳体内,后盖设于壳体的背面,后盖的表面间隔设有散热槽。
体温感应装置设置于壳体的顶部,显示屏设置于壳体的正面,摄像头设置壳体的正面的顶部与显示屏之间,距离传感器设置于壳体的正面的底部与显示屏之间,主板分别与体温感应装置、距离传感器、摄像头和显示屏电连接。
LED补光灯:LED补光灯设置于壳体的正面顶部,LED补光灯与主板电连接。通过设置LED补光灯,在进行人脸识别时开启LED补光灯能够辅助人脸识别,即使是在昏暗的环境下,也能够保证获取到的人脸图像的清晰度。
摄像头︰摄像头的数量有两个,能够提高人脸识别的准确度和效率,摄像头并排设置于壳体的正面的顶部与显示屏之间。
红外线补光灯∶红外线补光灯分别设置于摄像头的两侧。通过设置红外线补光灯辅助人脸识别,白天可以抑制逆光,夜间可以降低灯光炫目,保证了获取到的人脸图像的清晰度,同时保证用户在人脸识别的过程中体验良好。
壁挂孔和支架:表面的左右两侧分别设有壁挂孔,方便挂载在墙壁使用。后盖的表面没有支架孔,方便与支架配合使用,从而能够方便应用于闸机、过道等应用场景。
2.5.3工作原理
采用人脸识别体温感应装置原理,通过热敏测温模块与人脸识别设备的摄像头进行协同控制,当人员经过人脸识别设备时,距离感应判断不是行人则设备无响应,距离感应判断是行人则启动摄像头。通过摄像头及LED补光灯配合获取清晰图像显示在显示屏上,当光线不足时自动采取红外线补光灯保障获取人脸图像清晰,再通过设备人脸识别算法比对人脸库进行人脸识别判断,或通过身份证与身份证读卡区刷卡读取数据库中当前人员的人脸信息与当前人脸进行快速比对验证,结合热敏测温模块设置的报警阈值进行综合判断。当人脸识别验证失败则人脸识别设备提示人脸验证失败,当人脸识别验证通过再由测温模块判断,超过报警阈值时则人脸识别设备显示屏显示人脸识别失败,体温过高。当人脸识别在报警阈值内则提示允许通行并显示体温。
2.5.4有益效果
通过距离传感器感应设备前方是否有行人经过,当判断有人时则开启摄像头和体温感应装置对行人进行人脸识别和测温,并将结果显示在显示屏上,避免设备长期值机导致设备宕机的情况发生,提高了设备的使用的稳定性及寿命。另外,通过在后盖的表面间隔设置散热槽,能够提高设备的散热性能,进一步保证设备的稳定使用。
3结论
本文提出了人脸识别系统快速绑定的优化方法、人脸数据实时更新方法、平台与人脸识别设备间的校时方法,同时研发一种适用于负责环境下的人脸识别装置,提高了疫情测温数据的及时性、真实性、有效性,解决了设备长期值机导致设备宕机的情况发生,提高了设备的使用的稳定性及寿命。这样可以实现施工现场疫情防控快速响应,疫情管控效率大幅提高。