一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统及其定制方法与流程

1.本技术涉及人脸识别技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统及其定制方法。


背景技术：

2.人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能，监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的物理基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地指挥和高度、布置警力、处理案件等。随着当前计算机应用的迅速发展和推广，全世界掀起了一股强大的数字化浪潮，各种设备数字化已成为安全防护的首要目标；
3.中国专利公开了：“视频监控系统”，公开号：cn103388746b，分别显示独立的视频流，对不符合亮度指标的视频流做区别显示，并在视频流中显著显示移动目标；
4.但是目前疫情环境下，人们大规模佩戴口罩，常见的但是常见的基于人工智能的识别技术，由于口罩对面部的遮挡，识别率大大降低，更多的是依靠操作人员人眼识别可疑人员，操作人员在监控画面中监测到异常后需要联系安保人员进行危险排除，效率低，因此提出一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统及其定制方法，利用新三维技术可以对佩戴口罩的人员进行面部特征提取，通过提高测量深度精度，保证在未被口罩遮挡部分采集足够多的点云数，大大提升对佩戴口罩人员的识别率，对比确认出黑名单人员和在缉人员后，报警模块进行提醒，操作人员可以通过远程控制模块控制监控模块的监控锁定以及灯光模块的灯光追踪，为安保人员提供灯光定位，提升定位效率，并可以使用语音模块通过广播模块对现场进行语音指挥、驱赶和提醒等语音服务。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统及其定制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本技术实施例采用下述技术方案：
7.一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统，包括信号传输模块，所述信号传输模块可以在poe交换机布线、光纤 收发器布线和无线网桥布线三种布线方式中根据监控场所的情况选择最合适的布线方式，所述信号传输模块的输入端和输出端双向连接有广播模块、监控模块和灯光模块，所述信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有信号接收模块。
8.优选的，所述监控模块包括用于夜间光线较差时的红外监控模块和日间光线良好时使用的视频监控模块
9.优选的，所述信号接收模块的输入端和输出端还双向连接有解码模块，所述解码模块的输入端和输出端还双向连接有电视墙模块；
10.优选的，所述信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有语音模块和远程控制模块，所述语音模块包括信号转换和语音输入功能，所述信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有智能识别模块和智能比对模块，所述智能识别模块和智能比对模块的输入端和输出端双向连接；
11.优选的，所述信号传输模块的输出端和输入端还双向连接有数据库模块，所述数据库模块的输入端和输出端还与智能比对模块双向连接；
12.优选的，所述智能识别模块的输入端和输出端还双向连接有报警模块。
13.本发明要解决的另一技术问题是提供一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统的定制方法，包括以下步骤：
14.1)：监控模块的红外监控和视频监控一起工作，将监控数据通过有线或无线方式经信号传输模块传输给信号接收模块，信号接收模块接收到信号后经过解码，将监控画面显示在电视墙模块的显示屏上，操作人员通过电视墙对监控画面进行观察；
15.2)：智能识别模块对监控画面进行人像识别，智能比对模块对智能识别模块识别出的人像进行比对，数据库模块内设有自主添加的黑名单人员人像信息以及相关机关提供的相关人员人像信息，智能比对模块通过将识别出的人像信息与数据库模块内的人像信息进行比对，筛查黑名单人员和在缉人员；
16.3)：对比确认出黑名单人员和在缉人员后，报警模块进行提醒，操作人员可以通过远程控制模块控制监控模块的监控锁定以及灯光模块的灯光追踪，为安保人员提供灯光定位，提升定位效率，并可以使用语音模块通过广播模块对现场进行语音指挥、驱赶和提醒等语音服务。
17.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
18.其一，监控模块的红外监控和视频监控一起工作，在夜晚时可以利用红外监控更快速锁定人员位置，也可以在夜晚时只启动红外监控，在监控到人员信息后，再启动视频监控的夜视功能，达到节省能源的效果；
19.其二，智能识别模块对监控画面进行人像识别，智能比对模块对智能识别模块识别出的人像进行比对，数据库模块内设有自主添加的黑名单人员人像信息以及相关机关提供的相关人员人像信息，智能比对模块通过将识别出的人像信息与数据库模块内的人像信息进行比对，筛查黑名单人员和在缉人员，既可以帮助监控场所监控自己的黑名单人员还可以帮助相关机关持续查寻通缉人员，对维持社会稳定有帮助。
20.其三，数据库模块内设有自主添加的黑名单人员人像信息以及相关机关提供的相关人员人像信息，帮助相关机关持续查寻和对比相关人员，也提高了场所的安全性，避免在逃人员潜入场所内，保证了场所内人员的人身安全；
21.其四，对比确认出黑名单人员和在缉人员后，报警模块进行提醒，操作人员可以通过远程控制模块控制监控模块的监控锁定以及灯光模块的灯光追踪，为安保人员提供灯光定位，提升定位效率，并可以使用语音模块通过广播模块对现场进行语音指挥、驱赶和提醒
等语音服务；
22.其五，通过新三维人脸识别技术对佩戴口罩的人群进行信息识别，在当前疫情环境下，人们大规模佩戴口罩的情况下，通过从算法模型上突围，采用眼部、眉毛等局部特征与整体人脸特征的融合，并结合注意力机制增强眼部特征，通过训练眼部关键点的模型，来提升模型在口罩遮挡下的人脸识别率，在人脸遮挡环境下，可通过识别眼部关键点作为一种“注意力模型”，快速扫描全局图像，获得需要重点关注的目标区域眼部，并形成注意力焦点，而后对眼部这一区域投入更多注意力资源，以获取更多所需要关注目标的细节信息，而抑制其他无用信息，使得可以在佩戴口罩的情况下准确识别人员信息。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明系统整体架构图；
25.图2为本发明中信号传输模块的架构图。
具体实施方式
26.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
27.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
28.请参阅图1-图2，一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统，包括信号传输模块，soc芯片是一种集成电路的芯片，可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式，信号传输模块可以在poe交换机布线、光纤 收发器布线和无线网桥布线三种布线方式中根据监控场所的情况选择最合适的布线方式；
29.poe交换机布线不用布电源线，节省材料，节省人工，提高了施工效率，且纯弱电施工，无触电危险，无火灾隐患，由于不再使用电源，减少故障概率，降低维护成本，同时，与收纳支架的配合使工程更美观，验收更易通过，还降低了施工难度，简单易行，更容易上手；
30.当监控的距离超过100多米，一般情况下，网线就无能为力了，这个时候一般会考虑使用光纤 收发器布线的方式了，光纤的距离可达20公里，光纤是用光来传输数据，需要与光纤收发器配合来完成工作，光纤收发器成对使用，用来进行光信号和电信号的转换，光纤价格便宜，传输距离远，在监控工程中大量使用，但是光纤需要熔接，熔接设备价格昂贵，所以一般熔接需要找专人进行，这需一定的费用，还需要一定的时间；
31.无线网桥布线的方式将网络信号转换成无线电波进行点对点的传输，成对使用，由于点对点定向传输，可以实现远距离的无线传输，从几百米到几十公里，使用无线网桥，唯一的要求就是发射和接收端之间不能有遮挡，要求无障碍，这样信号传输才会稳定，无线网桥按工作频率可以分为2.4g和5.8g两种，2.4g价格便宜，使用较多， 2.4g的无线网桥的速率一般是150m，带宽相对也比较小，适合传输小路数的监控，由于民用的wifi信号也是
2.4g，在一些环境，可能会对无线网桥信号有所干扰，近距离使用没有问题，5.8g的频段比较干净，传输速率一般在300m以上，适合远距离，大路数监控的无线传输，在一些施工环境，使用有线的方式已经存在困难。比如，已经硬化路面的小区，电梯，已经建好的工厂，距离较远的空旷地带，野外等等，这些环境，使用有线的方式存在比较大的困难，这个时候无线网桥就排上了用场；
32.信号传输模块的输入端和输出端双向连接有广播模块、监控模块和灯光模块，广播模块是通信和广播相融合的新概念多媒体移动广播服务，并被称为第3代无线电广播，该项技术除了支持传统的音频广播之外，还将可以通过mpeg-4、h.264和mpeg-2、aac 等多种方式，把多种多媒体信息传输到手机上，提供高质量的音质和多样化的数据服务，而且其采用与移动电话一致的 cdm(codedivisionmultiplexing)技术，特别适合移动接收环境，能够更好地应对移动接收环境中信号质量下降的多路径干扰问题，相比单一音响扩音，达到显著的广播通知效果
33.灯光模块是对照明设备进行集中的管理控制，根据不同用途的区域对照明有不同的要求，使用的性质及特点，对照明设施进行不同的控制，既要求对各照明区域的照明配电柜(箱)中的开关设备进行控制，还要与远程控制模块进行通讯，接受其管理控制，自动监视灯光的运行、故障、灯光控制回路的工作状态(ai)，故障时自动报警，可远程控制各路公共照明开关(do)，并可按系统设定时间开关各路公共照明，于预定时间程序下控制照明回路的通断，还可根据要求临时或永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时间段对照明设备的工作时间段；
34.信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有信号接收模块；
35.监控模块包括用于夜间光线较差时的红外监控模块和日间光线良好时使用的视频监控模块，红外监视是基于红外技术采用红外成像系统对目标进行监测的技术。红外传感器把来自目标的红外信号转换成为电信号，并将电信号放大，之后进行图形、数据、控制三大处理，把处理后的信号进行传输，我们可以利用背景差法、投影法以及模板匹配法对移动目标图像进行处理，红外成像系统可以用眼睛在视场屏幕上看出由目标发出的热。这是因为目标总比背景热一点或冷一点, 所以目标比较突出,易与背景区分开来，这种对比技术也就是展览会上看到的热成像(红外成像亦常称为热成像、热像等)，当利用红外成像系统来监视时,被观察的对像可能包括对我们感兴趣的人和物,例如飞机和地面车辆；
36.视频监控模块使用的监控摄像机是用在安防方面的准摄像机，它的像素和分辨率比电脑的视频头要高，比专业的数码相机或dv低，监控摄像机大多只是单一的视频捕捉设备，很少具备数据保存功能，被摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像；
37.信号接收模块的输入端和输出端还双向连接有解码模块，解码模块的输入端和输出端还双向连接有电视墙模块，解码模块中的解码器是一种能将数字视音频数据流解码还原成模拟视音频信号的硬件/软件设备。像视频的mpeg4，音频的mp3，ac3，dts等这些编码器可以将原始数据压缩存放，但这也还都是常用的编码格式，还有些专业的编码格式，一般家庭基本不会用到，为了在家用设备或者电脑上重放这些视频和音频则需要用到解码软件，
一般称为插件，比如mpeg4 解码插件ffdshow，ac3解码插件ac3fliter等，只有装了各种解码插件你的电脑才能播放这些图像和声音，在多媒体方面，编码器主要把模拟视音频信号压缩数据编码文件，而解码器把数据编码文件转为模拟视音频信号的过程；
38.电视墙模块是由多个电视(背投电视)单元拼接而成的一种超大屏幕电视墙体，是一种影像、图文显示系统。可看作是一台可以显示来自计算机vga信号、多种视频信号的巨型显示屏，向电视墙传送视频或者计算机vga信号，很多视频监控项目采用电视墙做为显示设备，使用电视墙进行监控有直观，方便的特点，便于监控人员实时发现被监控目标的异常状况，监控用电视墙一般采用专业监视器作为显示设备，配以钢板钣金喷塑墙体构成，有些还带有强制排风散热装置，在监控领域，由于电视墙监控只能实时监看，不能回放，因此往往需要与硬盘录像机及视频矩阵配合使用以形成完整的监控系统；
39.信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有语音模块和远程控制模块，语音模块包括信号转换和语音输入功能，远程控制模块承担所有前端设备的管理、控制等工作，各部分功能分别由专门的服务器各司其职，监控人员可远程任意调取网吧存储的监控图像，并可远程发出控制指令，录像资料的智能化检索、回放、调整摄像机镜头焦距、控制云台进行巡视或局部细节观察；
40.语音模块收入的语音信号的频率通常在300～3400hz之间，要将它变成脉冲信号负载在载波上传送，驻极体麦克风是一种声电的转化元件，它由声电转换、阻抗变换和信号放大器构成，它的内部有一个驻极体振动膜，声音发生振动时，驻极体两端的电容就会引起电场变化，再通过内置的场效应管放大，声音就会转化为微弱的电压信号了；
41.信号传输模块的输入端和输出端还双向连接有智能识别模块和智能比对模块，智能识别模块和智能比对模块的输入端和输出端双向连接，智能识别模块所用的图像识别技术是人工智能的一个重要领域，它是指对图像进行对象识别，以识别各种不同模式的目标和对像的技术，其中人脸识别技术是利用分析比较的计算机技术识别人脸，人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，其中包括人脸追踪侦测，自动调整影像放大，夜间红外侦测，自动调整曝光强度等技术，人脸识别技术属于生物特征识别技术，是对生物体(一般特指人)本身的生物特征来区分生物体个体，人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的人脸图像或者视频流，首先判断其是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。并依据这些信息，进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份；
42.对于佩戴口罩的人群，人脸识别算法是根据面部特征关键点来进行识别的，算法纳入的关键点越多，识别的结果也就越精确，但佩戴口罩后，可供识别的“关键点”大幅减少，鼻子以下的面部特征被掩盖，面部特征关键点减少，人工智能之前学习的特征判别能力随之降低，当面部几乎一半被遮挡后，面部特征关键点就主要集中在了眼睛和眉毛两个部位，从算法模型上突围，采用眼部、眉毛等局部特征与整体人脸特征的融合，并结合注意力机制增强眼部特征，通过训练眼部关键点的模型，来提升模型在口罩遮挡下的人脸识别率，在人脸遮挡环境下，可通过识别眼部关键点作为一种“注意力模型”，快速扫描全局图像，获得需要重点关注的目标区域眼部，并形成注意力焦点，而后对眼部这一区域投入更多注意力资源，以获取更多所需要关注目标的细节信息，而抑制其他无用信息；
43.对于佩戴口罩人员的人脸识别关键技术是新三维人脸识别技术，新三维人脸识别
技术是在二维人脸识别和基于低精度三维测量识别技术基础上发展而来，通过提高测量深度精度，保证在未被口罩遮挡部分采集足够多的点云数，三维人脸识别技术的测量深度精度为1至 3毫米，最新技术可达到小于等于0.2毫米，三维人脸识别技术的测量深度精度高，所以能捕捉的点云数也多，点云数越多，捕捉到的面部特征信息就越多，就有更多的细节信息，精度也就越高，就更有利于识别人脸，二维人脸识别技术是基于人脸平面图像，就好比一张脸部的照片，但实际上，我们的脸是凹凸不平的，三维人脸识别技术便是把这些脸部特征纳入了测量；
44.智能比对模块是对被检测到的面貌像进行身份确认或在数据库模块中进行目标搜索。这实际上就是说，将采样到的面像与库存的面像依次进行比对，并找出最佳的匹配对象。所以，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能，其中特征向量法是先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，而这些特征量形成一描述该面像的特征向量，面纹模板法是在库中存贮若干标准面像模板或面像器官模板，在进行比对时，将采样面像所有像素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。此外，还有采用模式识别的自相关网络或特征与模板相结合的方法，用当前的面纹编码与档案库存的比对。即将当前的面像的面纹编码与档案库存中的面纹编码进行检索比对。上述的“面纹编码”方式是根据人脸脸部的本质特征和开头来工作的。这种面纹编码可以抵抗光线、皮肤色调、面部毛发、发型、眼镜、表情和姿态的变化，具有强大的可靠性，从而使它可以从百万人中精确地辨认出某个人。人脸的识别过程，利用普通的图像处理设备就能自动、连续、实时地完成；
45.信号传输模块的输出端和输入端还双向连接有数据库模块，数据库模块的输入端和输出端还与智能比对模块双向连接，数据库模块为智能识别模块的人脸识别提供比对数据库；
46.智能识别模块的输入端和输出端还双向连接有报警模块，报警模块是自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统，视频监控模块和红外监控模块组成监控模块对场所进行监控，将监控画面通过信号传输模块传送给信号接收模块，信号接收模块将接收到的信号经过解码模块处理后在电视墙模块的显示屏上进行图像显示供监管人员观察，智能识别模块自动识别监控画面中的人像特征，智能比对模块根据智能识别模块的识别信息与数据库模块内的黑名单和违法人员名单进行比对，在对比出黑名单和违法人员后报警模块进行报警，监管人员可以利用语音模块和广播模块进行语音警告、驱赶和提醒，并通过远程控制模块控制灯光模块对可疑人员进行照射，便于夜间安保人员快速锁定位置，是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施，一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，于是迅速采取应急措施。
47.工作原理：视频监控模块和红外监控模块组成监控模块对场所进行监控，将监控画面通过信号传输模块传送给信号接收模块，信号接收模块将接收到的信号经过解码模块处理后在电视墙模块的显示屏上进行图像显示供监管人员观察，新三维人脸识别技术对佩戴口罩的人群进行信息提取，面对当前疫情环境下人们大规模佩戴口罩的情况，智能识别模块自动识别监控画面中的人像特征，智能比对模块根据智能识别模块的识别信息与数据库模块内的黑名单和违法人员名单进行比对，在对比出黑名单和违法人员后报警模块进行
报警，监管人员可以利用语音模块和广播模块进行语音警告、驱赶和提醒，并通过远程控制模块控制灯光模块对可疑人员进行照射，便于夜间安保人员快速锁定位置。
48.一种基于人工智能的口罩与脸型匹配定制系统的定制方法，包括以下步骤：
49.1)：监控模块的红外监控和视频监控一起工作，将监控数据通过有线或无线方式经信号传输模块传输给信号接收模块，信号接收模块接收到信号后经过解码，将监控画面显示在电视墙模块的显示屏上，操作人员通过电视墙对监控画面进行观察；
50.2)：智能识别模块对监控画面进行人像识别，通过新三维人脸识别技术对佩戴口罩的人群进行信息识别，智能比对模块对智能识别模块识别出的人像进行比对，数据库模块内设有自主添加的黑名单人员人像信息以及相关机关提供的相关人员人像信息，智能比对模块通过将识别出的人像信息与数据库模块内的人像信息进行比对，筛查黑名单人员和在缉人员；
51.3)：对比确认出黑名单人员和在缉人员后，报警模块进行提醒，操作人员可以通过远程控制模块控制监控模块的监控锁定以及灯光模块的灯光追踪，为安保人员提供灯光定位，提升定位效率，并可以使用语音模块通过广播模块对现场进行语音指挥、驱赶和提醒等语音服务。
52.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
53.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。