人脸识别测温智能门禁一体机

摘 要：随着近几年公共卫生事件的持续发展，人脸识别以及体温测量已经被广泛应用于许多公众活动。然而，由于技术的限制，许多不熟悉和没有使用过智能设备的人士依然无法正常使用电子设备进行健康信息查询。为了有效解决公共卫生事件带来的诸类问题，通过人脸识别、红外测温以及智能门禁这三个主要模块设计开发出一款基于STM32单片机的人脸识别测温智能门禁系统。它具备24 h连续运行的功能，能够精准检测出不符合公共卫生要求的人的信息，如电话、身份证号、行程记录、体温检测结果，从而及时发现和处理违反规定的行为，为社会提供更有效的防护手段。人脸识别测温智能门禁可以应用在医院、地铁和公交站等许多公共场景，有良好的应用前景。

关键词：人脸识别；测温；一体机；大数据；智能门禁；STM32单片机

中图分类号：TP3-05 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）05-00-02

0 引 言

2019年末，新冠肺炎暴发，并迅速蔓延至全球范围，给整个社会的生产发展以及人们的生活带来了不利影响。而经历过这场疫情后，人们意识到加强此类公共卫生事件的预防和应对工作显得尤其重要[1-2]。在疫情防控过程中，需要经过大量的繁杂程序，如检查体温、查验行程轨迹以及其他必要的信息，这些程序既耗费了大量的资金，又难以确定准确的信息。如果出现病毒感染反复，很难及早确定病情的来龙去脉和对有关人员进行救治以及保护。为此，本文开发一款人脸识别测温门禁系统，可直接通过识别人脸后读取相关行程轨迹并对其进行体温测量。通过该系统不但能够大幅提升体温检测速度，而且能够加强对病毒的预测和监测，并且能够有效地阻止病毒的扩散和复发，做到病毒防控力度最大化。

1 系统总体框架及其工作原理

本文设计的系统是一款基于STM32单片机的人脸识别测温智能门禁系统。在系统启动和初始化完成后，使用人体红外传感器来监控终端周围的环境。当监控到终端前有人时，激活该设备，以便快速准确地对目标进行面容识别。系统进行面容识别后将识别目标的身份证号和密码，以及他们的其他相关信息，以便于能够快速将它们与上位机的重要数据（如历史体温检测结果、病历以及行程轨迹等）相关联。如果识别到被测人员的相关记录都正常，那么系统指领被测人员到达人体测温模块进行实时测温。如果测量的体温显示在正常范围内，则门禁系统的阀门打开，人员可以通行，相关数据将记录到云平台内；如果测量人员的历史记录不正常[3]（如体温检测记录异常、行程中有异常现象）等，则声光模块进行警报，提醒相关工作人员到现场进行后续工作的处理。待测人员体温检测以及行程轨迹等历史记录无论是否正常，都要在当前站点进行体温测量，如果检测到的体温显示不正常，则声光模块再次报警，同时将测温站点、异常人员信息上传平台保留，并提醒组织根据被测人员云平台记录中行程轨迹快速查找密切接触者。如果终端前没有人，则返回继续监控，而当检测到终端前长时间没有人时，那么系统将进入待机状态。

2 系统设计

人脸识别测温智能门禁系统架构如图1所示，该系统的架构是以智能预防公共卫生事件的需求为主导进行构建的。该架构充分发挥物联网技术的优势[4]，加强信息感知的广度与深度，综合应用互联网、移动网络、嵌入式系统等前沿技术，搭建智能管理结构，实现相关数据的远程监控以及查询，提高应对疫情防控处理速度和处理能力。系统包括感知层、处理层、网络层、应用层。感知层主要负责数据的采集，实现了人脸识别信息的采集以及体温的测量；处理层通过单片机进行数据处理；网络层通过各种数据传输协议、通信技术和传输媒介实现数据实时、准确、可靠的传输；应用层可以通过不同的移动终端共同对数据进行实时监控管理。

3 系统技术路线

通过将物联网技术和其他先进技术有机地结合在一起，人脸识别测温智能门禁一体机可以实现人脸识别、红外测温、云平台数据处理和智能门禁。

3.1 人脸识别系统

（1）图像采集是人脸识别的第一个步骤。通过摄像头，可以捕捉到人脸的各种特征，包括状态、位置、形态等，并将这些信息准确地呈现出来，从而实现在摄像头采集的图像上对人脸的精确定位。

（2）人脸检测：从采集到的图像中根据一般的人脸细节特征将人脸面部分离出来，然后需要对面部识别信息进行预处理。经过多种技术手段，如直方图均衡[5]、中值滤波、几何归一化，可以大大增强人脸识别效果，提高人脸识别的鲁棒性。这些技术可以帮助我们从海量数据中提取出有价值的人脸特征，从而更好地识别复杂的场景，降低复杂的场景对人脸识别的影响。

（3）通过特征值[6]提取，可以筛选出最有助于分类的特征，并通过降维技术将其保留下来，以达到最佳的效果。特征值的提取是非常关键的步骤。

（4）通过人脸识别技术，可以将以上收集和整理的面部特征信息与数据库中信息进行比对，以确定最佳的匹配阈值，得到最为准确的结果。

3.2 红外测温系统

当进入到被测区域范围时，系统通过超声波[7]测量距离，可以确定被测量对象与测温仪之间的最优距离，然后将测量的最优距离结果传给STM32单片机。测温仪测量之后，将被测对象的实际体温通过液晶显示屏显示出来。系统初始化时确定一个特定的体温参考点，如果被测对象的实际体温高于这个参考点，则被测量对象的体温异常，蜂鸣器报警模块就会发出警报，同时摄像头模块会对被测对象拍摄照片，将照片传输到云端的数据库进行保存处理；如果被测量对象实际体温正常，摄像头模块也对其进行拍照上传到数据库。

3.3 智能门禁系统

智能门禁系统工作流程如图2所示。系统将面容识别的数据收集上传至云平台数据库中进行对比匹配[8]，对人员的身份与路程轨迹、体温等相关信息进行检测。当检测到一切正常时，则下达正常指令开锁。否则蜂鸣器报警，通知工作人员处理[9]。

4 结 语

人脸识别测温智能门禁一体机主要分为主控层、通信层、设备层。当有人进入到监测范围内时，双目活体检测摄像头对来访者拍照后进行人脸识别。将人脸识别信息上传，并与云平台数据比对后采取身份认证，与此同时进行行程轨迹查验和红外体温检测，当体温检测正常且相关信息验证核实通过时，智能门禁的闸机打开，来访人员通行，否则对不符合条件的来访者进行报警处理。相比传统的测温检查方式，该一体机能够大大节约人力[10]，降低成本，它的效率、准确性和实时性高，具有非常好的应用前景，适用于各个行业。

注：本文通讯作者为吕坤。

参考文献

[1]王继超，张丽娟，尤田，等.人脸识别的智能防疫系统设计[J].河北水利电力学院学报，2021，31（4）：55-59.

[2]王孟强. 基于人脸识别的红外测温系统实现[D].北京：北京交通大学，2022.

[3]徐耀，刘步中，翟德超.基于健康码识别检测预警的智能门禁终端系统设计[J].电子制作，2021，28（18）：40-42.

[4]崔志诚，马胜.基于物联网技术的智慧工地[J].电子技术应用，2021，47（2）：33-35.

[5]陈放. 基于人脸识别的智能防疫系统[D].青岛：青岛大学，2021.

[6]李江.红外图像人脸识别方法研究[D].长沙：国防科技大学，2005.

[7]关爽，蒋志豪，陈茜，等.基于非接触式的红外智能测温系统[J].电子制作，2021，28（11）：32-33.

[8]张宣妮，马秀霞，鲁方莹，等.智慧小区的人脸识别门禁系统[J].信息系统工程，2021，34（4）：95-96.

[9]谢鑫焱，祁晋东，杨晨，等.智慧社区防疫门禁系统设计[J].黑龙江科学，2023，14（2）：105-107.

[10]袁玮含，胡立夫，李宏宇，等.基于物联网的医院疫情防控系统设计[J].电子产品世界，2022，29（11）：50-54.

作者简介：刘易典，女，宿迁学院物联网工程专业学生。

吕 坤，男，硕士，实验师，研究方向为计算机软件与理论。

丁梦婷，女，宿迁学院物联网工程专业学生。

林亦心，女，宿迁学院物联网工程专业学生。

姜雅静，女，宿迁学院物联网工程专业学生。

收稿日期：2023-05-04 修回日期：2023-06-02

基金项目：宿迁学院校级大学生创新创业训练项目（2022XSJ 076Y）