一种多媒体可视化门禁系统

1.一种多媒体可视化门禁系统，包括有：位于室外部分的音频采集单元、视频采集单元、数字信号处理器DSP单元，以及位于室内部分的ARM控制器、视频合成单元、显示单元、人脸检测单元、增益调节单元、存储单元、键盘输入单元、控制门锁单元以及扬声器，其中室内部分和室外部分之间通过由以太网控制器控制的以太网总线连接，其特征在于：
A.音频采集单元，用于采集来访者的声音信息，并传输给数字信号处理器DSP单元；
B.视频采集单元，用于采集来访者的图像信息，并传输给数字信号处理器DSP单元；
C.数字信号处理器DSP单元，用于接收音频采集单元发送来的声音信号，并对声音信号进行高通滤波处理，消除300Hz以下的低频环境噪声信号，之后进行模拟放大处理和模拟/数字转化处理；此外，还用于接收视频采集单元发送的图像信号，并对图像信号进行编码处理；将处理后的音频、视频信号通过以太网总线发送给ARM控制器；
D.ARM控制器，用于通过以太网控制器接收来自数字信号处理器DSP单元的音频、视频信号，之后对视频数据进行解码处理，并将解码后的数据发送给视频合成单元；对音频信号进行数字/模拟转化处理，并将转化后的信号发送给增益调节单元；将解码后的视频数据发送给人脸检测单元，接收人脸检测单元返回的来访者远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息，并根据远近和位置信息进行查表操作，找出适合的增益值，并向增益调节单元发送携带有该增益值的增益调节指令，根据识别出的人脸特征信息，在存储单元中进行查找，判断来访者的身份是否已经过了认证，若查找到了与之一致的人脸特征信息，则向控制门锁单元发送开启控制指令；当用户通过键盘输入单元选取了需要进行播放的音视频多媒体数据时，ARM控制器从存储单元中读取并播放音视频多媒体数据，如果与此同时有来访者触发了该门禁系统，则暂停播放音视频多媒体数据，将当前状态切换到可视对讲状态下，待可视对讲状态结束后，继续播放音视频多媒体数据；
E.人脸检测单元，接收ARM控制器发送的解码后的图像信号，根据人脸上的特征来识别图像信号中的人脸区域，并通过分析检测到的人脸区域所占图像中的比例，以及人脸区域出现在图像中的位置，来判断来访者距离视频采集单元的远近，以及相对视频采集单元的位置，并将获得的远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息发送给ARM控制器；
F.增益调节单元，接收来自ARM控制器的增益调节指令以及音频信号，根据增益调节指令所指示的增益值来对音频信号进行增益调整，并将调整后的音频信号输出给扬声器；
G.视频合成单元，接收来自ARM控制器的视频信号，合成后送显示单元显示；
H.存储单元，用于存储保存音视频多媒体数据、数码照片以及经过认证的人脸特征信息；
I.显示单元，用于显示视频信息；
J.控制门锁单元，用于接收来自ARM控制器的开启控制指令，同时打开室外门。
2.根据权利要求1中所述的一种多媒体可视化门禁系统，其中所述数字信号处理器DSP单元可以采用TMS320DM6446。
3.根据权利要求1中所述的一种多媒体可视化门禁系统，其中所述存储单元可以采用Nand型闪存或SDRAM。

一种多媒体可视化门禁系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种多媒体可视化门禁系统，适用于在住宅楼、写字楼、私人会所中监视和/或控制楼门或小区门的入口。\n背景技术\n[0002] 可视化门禁，别名是可视门铃，英文名称是Video door phone或Video door bell。在九十年代从发达国家引进，在中国国内得到了高速的发展。从九十年代末至今，主要应用在商品住宅楼，规模迅速发展，已经普遍进入城市小区中高层住宅。使用时，住户听到铃声，像接听可视电话一样，接受来访者通过楼下门口主机的呼叫，进行对话，同时住户家中的可视分机可通过楼下主机摄像头接收视频影像，住户观察分机显示屏幕上的监控图像确认来访者的身份，最后决定是否按下室内分机的开锁按钮，打开连接门口主机的电控门锁，允许来访客人开门进入。\n[0003] 可视化门禁是住宅小区住户与来访者的音像通信联络系统，它是住宅小区住户的第一道非法入侵的安全防线。通过这套系统的设置，住户可在家中通过设在单元楼门口的对讲与来访者通话，并能通过分机屏幕上的影像，辨认来访者。当来访者被确认后，住户主人利用分机上的门锁控制键，打开单元楼门口主机上的电控门锁，允许来访者进入；否则，一切非本单元楼的人员及陌生来访者，均不能进入。\n[0004] 随着可视化门禁的广泛应用，它的功能也越来越全面，例如还可以联接紧急报警按钮、红外线探测器、门磁、窗磁、烟感探测器、可燃器探测器等报警设备，将非法入侵、火警、燃气泄露、紧急求助等信息及时通知到管理中心，为住户提供方便与安全的生活，减少住户不情愿被打扰的烦恼。\n[0005] 然而，由于可视化门禁系统特殊的产品特征，比如使用时间短、使用频率低，使得可视化门禁系统在无人来访时，没有充分发挥它的作用，这无疑是一个巨大的资源浪费，同时也影响了用户的购买意愿，因此提供一种多功能的可视化门禁系统，必将成为生活电子技术领域的一个重要研究方向。此外，现有的可视化门禁至少还存在着如下这些问题：1)当有来访者站在距离可视化对讲距离稍远时，住户分机上所播放的来访者的声音太小，难以听清，而当来访者距离可视化对讲距离较近时，所播放的声音又太大，容易对住户产生干扰；2)设在单元楼门口的对讲处在公共开放的环境中，容易受到环境噪声的干扰，使得住户同样难以听清来访者的声音；3)对于经常来访或者一段时间往来比较频繁的客人，每次都需要住户的确认，才能进入，这样的频繁重复操作也给住户带来了一些不必要的麻烦。\n发明内容\n[0006] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一个更为完善、人性化的多功能、多用途的可视化门禁系统。\n[0007] 该可视化门禁系统中包括：\n[0008] 位于室外部分的音频采集单元、视频采集单元、数字信号处理器DSP单元，以及位于室内部分的ARM控制器、视频合成单元、显示单元、人脸检测单元、增益调节单元、存储单元、键盘输入单元、控制门锁单元以及扬声器，其中室内部分和室外部分之间通过由以太网控制器控制的以太网总线连接，其特征在于：\n[0009] A.音频采集单元，用于采集来访者的声音信息，并传输给DSP单元；\n[0010] B.视频采集单元，用于采集来访者的图像信息，并传输给DSP单元；\n[0011] C.DSP单元，用于接收音频采集单元发送来的声音信息，并对声音信息进行高通滤波处理，消除300Hz以下的低频环境噪声信号，之后进行模拟放大处理和模拟/数字转化处理；此外，还用于接收视频采集单元发送的图像信号，并对图像信号进行编码处理；将处理后的音频、视频信号通过以太网总线发送给ARM控制器；\n[0012] D.ARM控制器，用于通过以太网控制器接收来自DSP单元的音频和视频数据，之后对视频数据进行解码处理，并将解码后的数据发送给视频合成单元；对音频信号进行数字/模拟转化处理，并将转化后的信号发送给增益调节单元；将解码后的视频数据发送给人脸检测单元，接收人脸检测单元返回的来访者远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息，并根据远近和位置信息进行查表操作，找出适合的增益值，并向增益调节单元发送携带有该增益值的增益调节指令，根据识别出的人脸特征信息，在存储单元中进行查找，判断来访者的身份是否已经过了鉴定，若查找到了与之一致的人脸特征信息，则向控制门锁单元发送开启控制指令；当用户通过键盘输入单元选取了需要进行播放的多媒体数据时，ARM控制器从存储单元中读取并播放多媒体数据，如果与此同时有来访者触发了该门禁系统，则暂停播放多媒体数据，将当前状态切换到可视对讲状态下，待可视对讲状态结束后，继续播放多媒体数据；\n[0013] E.人脸检测单元，接收ARM控制器发送的解码后的图像信号，根据人脸上的特征来识别图像信号中的人脸区域，并通过分析检测到的人脸区域所占图像中的比例，以及人脸区域出现在图像中的位置，来判断来访者距离视频采集单元的远近，以及相对视频采集单元的位置，并将获得的远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息发送给ARM控制器；\n[0014] F.增益调节单元，接收来自ARM控制器的增益调节指令以及音频信号，根据增益调节指令所指示的值来对音频信号进行增益调整，并将调整后的音频信号输出给扬声器；\n[0015] G.视频合成单元，接收来自ARM控制器的视频信号，合成后送显示单元显示；\n[0016] H.存储单元，用于存储保存音视频多媒体数据、数码照片以及经过认证的人脸特征信息；\n[0017] I.显示单元，用于显示视频信息；\n[0018] J.门锁控制单元，用于接收来自ARM控制器的开启控制指令，同时打开室外门；\n[0019] 其中所述DSP处理器可以采用TMS320DM6446；\n[0020] 其中所述存储单元可以采用Nand型闪存、SDRAM；\n[0021] 其中所述扬声器包括：磁路组件、盆架和铝支架，盆架与铝支架固定连接；磁路组件包括磁钢、铁件和夹板，磁钢和夹板设于铁件内，铁件与磁钢连接，磁钢与夹板连接；磁路组件设于振动板内，夹板与支架连接。\n[0022] 在采用了上述方案后，当有来访者站在距离可视化对讲距离稍远，或者偏离了可视化对讲的正向位置时，通过对人脸信息的识别，可以动态的调整住户分机上所播放的来访者的声音太小，使得在来访者距离可视化对讲距离较近时，减小对声音的增益，反之，在来访者距离可视化对讲距离较远时，增加对声音的增益，这也提高了可视化对讲门禁的人性化水平；此外，通过对低频环境噪声的滤除，能够让住户清楚的听到来访者的声音；同时，通过建立人脸特征的信息库，对于已经过了认证处理的来访者，不需要经过住户的确认，系统能自动的开启室外门，避免了频繁的重复操作给住户带来了一些不必要的麻烦。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明一种多媒体可视化门禁系统结构框图。\n[0024] 图2是本发明中使用的扬声器的刨面示意图。\n具体实施方式\n[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。\n[0026] 参见图1，本发明是一种多媒体可视化门禁系统，包括：位于室外部分的音频采集单元、视频采集单元、数字信号处理器DSP单元，以及位于室内部分的ARM控制器、视频合成单元、显示单元、人脸检测单元、增益调节单元、存储单元、键盘输入单元、控制门锁单元以及扬声器，其中室内部分和室外部分之间通过由以太网控制器控制的以太网总线连接，其特征在于：\n[0027] A.音频采集单元，用于采集来访者的声音信息，并传输给DSP单元；\n[0028] B.视频采集单元，用于采集来访者的图像信息，并传输给DSP单元；\n[0029] C.DSP单元，用于接收音频采集单元发送来的声音信息，并对声音信息进行高通滤波处理，消除300Hz以下的低频环境噪声信号，之后进行模拟放大处理和模拟/数字转化处理；此外，还用于接收视频采集单元发送的图像信号，并对图像信号进行编码处理；将处理后的音频、视频信号通过以太网总线发送给ARM控制器；\n[0030] D.ARM控制器，用于通过以太网控制器接收来自DSP单元的音频和视频数据，之后对视频数据进行解码处理，并将解码后的数据发送给视频合成单元；对音频信号进行数字/模拟转化处理，并将转化后的信号发送给增益调节单元；将解码后的视频数据发送给人脸检测单元，接收人脸检测单元返回的来访者远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息，并根据远近和位置信息进行查表操作，找出适合的增益值，并向增益调节单元发送携带有该增益值的增益调节指令，根据识别出的人脸特征信息，在存储单元中进行查找，判断来访者的身份是否已经过了鉴定，若查找到了与之一致的人脸特征信息，则向控制门锁单元发送开启控制指令；当用户通过键盘输入单元选取了需要进行播放的多媒体数据时，ARM控制器从存储单元中读取并播放多媒体数据，如果与此同时有来访者触发了该门禁系统，则暂停播放多媒体数据，将当前状态切换到可视对讲状态下，待可视对讲状态结束后，继续播放多媒体数据；\n[0031] E.人脸检测单元，接收ARM控制器发送的解码后的图像信号，根据人脸上的特征来识别图像信号中的人脸区域，并通过分析检测到的人脸区域所占图像中的比例，以及人脸区域出现在图像中的位置，来判断来访者距离视频采集单元的远近，以及相对视频采集单元的位置，并将获得的远近、位置信息以及识别出的人脸特征信息发送给ARM控制器；\n[0032] 人脸检测的原理是：识别人脸主要依据人脸上的特征，也就是说依据那些在不同个体之间存在较大差异而对于同一个人则比较稳定的度量。由于人脸变化复杂，因此特征表述和特征提取十分困难.在对人脸图像进行特征提取和分类之前一般需要做几何归一化算法和灰度归一化算法。几何归一化算法是指根据人脸定位结果将图像中人脸变换到同一位置和同样大小，灰度归一化算法是指对图像进行光照补偿等处理，光照补偿能够一定程度地克服光照变化的影响而提高识别率；\n[0033] 面部特征定位的原理是：人脸识别技术是一种依据人的面部特征来自动进行身份鉴别的先进生物识别技术。系统通过摄像头获取人像面部的最重要特征，如人脸的突起部位，眉骨、双眼、鼻和嘴等在五官轮廓中的距离、位置、角度和大小，然后计算出它们的几何特征量，再与模板库中的人像进行比对和确认。这种技术与传统使用身份证、密码乃至虹膜识别、指纹、掌形扫描相比，具有识别精度高、直观性突出、基础资料容易获得和成本低等特点；\n[0034] 人脸比对的原理是：通过现场采集比对人脸图像，自动提取人脸特征后与人脸数据库进行比对，用来进行个人身份认证或相似人群查找。分析人脸关键特征点定位的结果，如果仅利用灰度图积分投影的峰谷来判定特征点的Y坐标位置，对于多样化的人脸结构和图像质量来说不够鲁棒，个别情况会发生较大误差。因此本文充分利用人脸结构的视觉先验知识，在对关键特征点定位时加入了经过训练的先验比例尺关系，即从额头到眼睛、眼睛到鼻孔、鼻孔到嘴巴和嘴巴到下颌的Y坐标比例关系，以嵌入式系统为平台，得出人脸识别方法；\n[0035] F.增益调节单元，接收来自ARM控制器的增益调节指令以及音频信号，根据增益调节指令所指示的值来对音频信号进行增益调整，并将调整后的音频信号输出给扬声器；\n[0036] G.视频合成单元，接收来自ARM控制器的视频信号，合成后送显示单元显示；\n[0037] H.存储单元，用于存储保存音视频多媒体数据、数码照片以及经过认证的人脸特征信息；\n[0038] I.显示单元，用于显示视频信息；\n[0039] J.门锁控制单元，用于接收来自ARM控制器的开启控制指令，同时打开室外门。\n[0040] 参见图2，系统中使用的扬声器采用的是一种体积小、厚度小的扬声器(CN200810120359.7)，包括包括磁路组件、盆架5和支架6，盆架5与支架6用螺钉固定连接；磁路组件包括磁钢2、铁件1和夹板3，磁钢2和夹板3设于铁件1内，铁件1依次与磁钢2、夹板3粘连接；所述的磁路组件设于振动板4内，所述的夹板3与铝支架6固定连接；\n依次粘连接的铁件1、磁钢2和夹板3中心有一通孔，螺钉8穿过通孔，将磁路组件固定在支架6上，所述的支架一般为铝支架。\n[0041] 采用这种扬声器的优点在于；\n[0042] 1、将磁路组件设于盆架内，比设于盆架外减少了一个磁路组件的高度，因此体积小、厚度较薄。\n[0043] 2、扬声器中采用的磁钢是铷铁硼，具有体积小、重量轻、磁性好的特点，且降低了成本。\n[0044] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的ARM控制器和DSP处理单元的功能可以集中在单个的装置上，或者分布在多个装置所组成的系统上，可选地，它们可以用计算可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。\n[0045] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。