城市公交面部支付人臉識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊星宇,孟凡召,馬馳騁,夏江州

(山東華宇工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,山東 德州 253000)

0 引言

人們乘坐公交出行時(shí)常用的付款方式包括投幣、月票、手機(jī)掃碼支付、公交卡等。隨著智能時(shí)代的來(lái)臨,越來(lái)越多的人使用手機(jī)掃碼支付。此方式比傳統(tǒng)付款方式更便捷,但對(duì)于老年人及兒童來(lái)說(shuō)存在著一定的困難。需針對(duì)不同年齡段的需求進(jìn)行分析,深入研究城市公交人臉面部識(shí)別技術(shù)[1]。

隨著科技的快速發(fā)展及海量數(shù)據(jù)的累積,人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用愈加廣泛,其可促進(jìn)資金流動(dòng),為支付轉(zhuǎn)賬提供便利。一些大型城市在公交車(chē)上應(yīng)用了人臉支付系統(tǒng),制作精密,但維修困難,花費(fèi)較大。部分城市只具備人臉識(shí)別終端,不具備刷卡及掃碼功能,故城市公交通常會(huì)安裝兩個(gè)以上終端,導(dǎo)致建設(shè)成本增加。人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率受到諸多因素的影響,因?yàn)槿祟?lèi)面部表情豐富,數(shù)據(jù)庫(kù)面部樣本需要適時(shí)更新,且需保證拍攝光照、拍攝角度及拍攝距離適當(dāng),故目前還無(wú)法在城市公交支付中得到廣泛應(yīng)用[2-3]。

本研究設(shè)計(jì)了一種城市公交支付用人臉識(shí)別系統(tǒng),在公交車(chē)上配備移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以滿足前端設(shè)備傳輸人臉圖像信息的需求,并對(duì)其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)捕捉面部信息,結(jié)合光電技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)及模式識(shí)別技術(shù),能夠快捷、精準(zhǔn)、安全地進(jìn)行身份認(rèn)定,滿足乘客對(duì)支付時(shí)間及便捷性的要求。

1 裝置的組成

城市公交面部支付用人臉識(shí)別系統(tǒng)裝置主要包括系統(tǒng)體、顯示屏、聯(lián)接柱、攝像頭及穩(wěn)固裝置。聯(lián)接柱表面固定聯(lián)接系統(tǒng)體,系統(tǒng)體表面固定聯(lián)接攝像頭,內(nèi)圈設(shè)有系統(tǒng)體,表面設(shè)置有顯示屏,側(cè)面設(shè)有滑槽等裝置。圖1為城市公交面部支付用人臉識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

1-機(jī)體;2-顯示屏;3-電動(dòng)推桿;4-系統(tǒng)體;5-攝像頭;6-穩(wěn)固裝置主體;7-散熱塊圖2穩(wěn)固裝置設(shè)計(jì)Fig.2 Stabilization device design

71-散熱塊;72-限制塊;73-聯(lián)接塊;74-回力裝置4圖4 散熱裝置結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of cooling device

75-壓桿;76-回力裝置5;77-滑桿;78-回力裝置6圖5 A處結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure diagram at A

圖6 技術(shù)路線Fig.6 Technical route

穩(wěn)固裝置主要包括卡板與卡塊,卡板與系統(tǒng)體的內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接,卡塊與系統(tǒng)體的表面固定聯(lián)接,內(nèi)圈與抵板滑動(dòng)聯(lián)接,抵板一端固定聯(lián)接有回力裝置1?；亓ρb置1遠(yuǎn)離抵板的一端與卡塊的內(nèi)圈固定聯(lián)接,卡板的一端固定聯(lián)接回力裝置2,回力裝置2遠(yuǎn)離卡板的一端與系統(tǒng)體的內(nèi)圈固定聯(lián)接?？ò迮c卡塊聯(lián)接,一端與卡桿固定聯(lián)接。設(shè)置卡板,對(duì)系統(tǒng)體進(jìn)行一定約束,限制其縱向唯一,避免系統(tǒng)體因晃動(dòng)產(chǎn)生損壞。

卡桿與系統(tǒng)體的內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接,內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接抵桿,抵桿的一端固定聯(lián)接壓板,設(shè)置卡桿,便于對(duì)卡板進(jìn)行移動(dòng)。

壓板的一端固定聯(lián)接回力裝置3,回力裝置3遠(yuǎn)離壓板的一端與系統(tǒng)體的內(nèi)圈固定聯(lián)接,設(shè)置壓板,便于抵桿移動(dòng)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

內(nèi)置計(jì)算機(jī)、PLC可編程控制器操作控制。

散熱裝置包括散熱塊與限制塊,限制塊與散熱塊內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接,限制塊與滑槽內(nèi)圈卡接,表面固定聯(lián)接塊,限制塊內(nèi)圈固定聯(lián)接回力裝置4,回力裝置4遠(yuǎn)離限制塊的一端與散熱塊內(nèi)圈固定聯(lián)接,散熱塊的內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接壓桿。設(shè)置限制塊可穩(wěn)固散熱塊,防止散熱塊脫離系統(tǒng)體內(nèi)圈,導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法散熱而出現(xiàn)內(nèi)部損壞。壓桿的一端聯(lián)接回力裝置5,回力裝置5遠(yuǎn)離壓桿一端與散熱塊內(nèi)圈固定聯(lián)接,散熱塊內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接滑桿,通過(guò)設(shè)置壓桿便于主體移動(dòng)滑桿。回力裝置6與滑桿一端聯(lián)接,遠(yuǎn)離滑桿的一端與散熱塊內(nèi)圈固定聯(lián)接,滑桿的一端與壓桿的一端卡接,從而便于滑桿移動(dòng)聯(lián)接塊[4]。

3 運(yùn)作形式設(shè)計(jì)

設(shè)備運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)體與內(nèi)圈卡接,將壓板抵動(dòng),壓板位移帶動(dòng)抵桿位移,帶動(dòng)回力裝置3位移形變產(chǎn)生彈力,抵桿脫離卡桿一端,卡桿失去束縛,回力裝置2復(fù)位帶動(dòng)卡板位移與卡塊表面卡接,令設(shè)備穩(wěn)固。設(shè)置穩(wěn)固裝置,避免了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)裝配,降低了人臉識(shí)別系統(tǒng)的維護(hù)難度。散熱塊與系統(tǒng)體內(nèi)圈滑動(dòng)聯(lián)接,限制塊與系統(tǒng)體內(nèi)圈卡接,回力裝置4復(fù)位將限制塊與系統(tǒng)體內(nèi)圈相結(jié)合。當(dāng)需要取下散熱塊時(shí),按壓壓桿帶動(dòng)回力裝置5位移形變產(chǎn)生彈力,滑桿位移抵動(dòng)聯(lián)接塊位移,滑桿帶動(dòng)回力裝置6位移形變產(chǎn)生彈力,聯(lián)接塊帶動(dòng)限制塊位移,限制塊位移脫離系統(tǒng)體內(nèi)圈完成設(shè)備散熱與聯(lián)接。通過(guò)設(shè)置散熱裝置有效地對(duì)系統(tǒng)體進(jìn)行散熱,防止設(shè)備內(nèi)部受熱,導(dǎo)致元件老化短路,延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。

在攝像頭采集到人臉圖像后,通過(guò)WiFi無(wú)線電波雙向傳輸技術(shù)將圖片發(fā)送到預(yù)先設(shè)置的人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行人臉對(duì)比,完成后再將人臉識(shí)別信息傳回?cái)z像頭,從而實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的人臉對(duì)比,不需提前布置線路,傳輸速率高,可達(dá)54 Mbps,穩(wěn)定性較高[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種城市公交支付用人臉識(shí)別系統(tǒng),在公交車(chē)上配備移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以滿足前端設(shè)備傳輸人臉圖像信息的需求,對(duì)其可行性進(jìn)行驗(yàn)證。加入傳感器技術(shù)可精確確認(rèn)是否有人乘車(chē),決定本系統(tǒng)是否啟動(dòng)。通過(guò)捕捉面部信息,結(jié)合光電技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)及模式識(shí)別技術(shù),系統(tǒng)能夠快捷、精準(zhǔn)、安全地進(jìn)行身份認(rèn)定,滿足乘客對(duì)支付時(shí)間及便捷性的要求。