一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统，包括：采集单元用以采集待识别人的人脸图像；提取单元根据人脸图像提取人脸轮廓；控制单元用以判断人脸轮廓是否符合预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；处理单元用以根据控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；当处理单元处于启动状态时，识别单元用以根据提取单元提取的人脸轮廓进行人脸识别，并输出识别结果；指令获取单元用以根据人脸轮廓获取待识别人的嘴唇和鼻的位置，根据嘴唇和鼻之间的连线生成参考线，捕捉人脸图像中的参考线，并跟踪参考线的移动路径，以形成与移动路径匹配的控制指令；交互单元连接指令获取单元，用以根据控制指令执行相应的人机交互操作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统。
技术介绍
机器人技术发展至今，正在朝着更加智能化、拟人化的方向深入发展。人机交互技术，作为人与机器(机器人)之间信息交流的接口技术，是人与机器人之间信息沟通的桥梁；是使机器人能更好的融入人们生活的关键。因此，人们付出了近半个多世纪的努力，注入了大量精力来研究开发更加自然、和谐的人机交互方式。现有的人机交互的输入方式主要采用接触式，如键盘、鼠标、触摸屏及操作杆等，尤其是在启动机器人系统时，需要人为输入控制指令以启动系统，无法在不接触的情况下启动程序；同时，现有的机器人系统主要根据手动输入或语音采集的控制指令执行相应的操作，对于无法说话(如残障人士)或不便说话的用户而言无法采用语音录入的方式与机器人进行人机交互。
技术实现思路
针对现有的机器人系统并不适合无法说话或不便说话的用户使用的问题，现提供一种旨在实现可支持无法说话或不便说话的用户与机器人进行人机交互的基于头部的机器人的人脸识别交互系统。具体技术方案如下：一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统，包括：一采集单元，用以采集待识别人的人脸图像；一提取单元，连接所述采集单元，用以根据所述人脸图像提取人脸轮廓；一控制单元，连接所述提取单元，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；一处理单元，连接所述控制单元，用以根据所述控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；一识别单元，分别连接所述处理单元和所述提取单元，当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述提取单元提取的所述人脸轮廓进行人脸识别，并输出识别结果；一指令获取单元，分别连接所述识别单元、所述采集单元和所述处理单元，用以根据所述人脸轮廓获取所述待识别人的嘴唇和鼻的位置，根据嘴唇和鼻之间的连线生成一参考线，捕捉所述人脸图像中的所述参考线，并跟踪所述参考线的移动路径，以形成与所述移动路径匹配的控制指令，并输出；一交互单元，连接所述指令获取单元，用以根据所述控制指令执行相应的人机交互操作。优选的，所述预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于所述参考轮廓；当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于所述参考轮廓时，所述控制单元输出启动控制信号；当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸小于所述参考轮廓时，所述控制单元输出待机控制信号。优选的，所述提取单元采用基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法提取所述人脸图像的所述人脸轮廓。优选的，所述识别单元包括：一接收模块，用以接收所述人脸轮廓；一存储模块，用以存储标准人脸轮廓；一匹配模块，分别连接所述接收模块和所述存储模块，用以将所述人脸轮廓与所述标准人脸轮廓进行匹配，以获取匹配率；一识别模块，连接所述匹配模块，用以判断所述匹配率是否大于预设阈值，若是，则输出匹配成功的结果，若否，则输出匹配失败的结果；一输出模块，连接所述识别模块，用以输出所述匹配结果。优选的，当匹配失败时，所述处理单元用以输出匹配失败的提示。优选的，所述参考线为鼻的最高点与嘴唇横向中点的连线。优选的，所述指令获取单元提供复数个预设指令模型，每一所述指令模型关联一所述控制指令；所述参考线的所述移动路径包括第一方向路径，所述第一方向路径表示所述参考线沿与所述参考线垂直的方向移动的路径分量；所述指令获取单元用以将所述第一方向路径与复数个所述指令模型进行匹配，以获取与所述第一方向路径匹配的所述指令模型关联的所述控制指令，作为所述获取单元形成的所述控制指令。优选的，所述指令获取单元提供复数个预设指令模型，每一所述指令模型关联一所述控制指令；所述参考线的所述移动路径包括第二方向路径，所述第二方向路径表示所述参考线沿与所述参考线平行的方向移动的路径分量；所述指令获取单元用以将所述第二方向路径与复数个所述指令模型进行匹配，以获取与所述第二方向路径匹配的所述指令模型关联的所述控制指令，作为所述获取单元形成的所述控制指令。上述技术方案的有益效果：本技术方案中，通过采集单元采集人脸图像，利用提取单元提取相应的人脸轮廓，采用控制单元识别人脸轮廓以发出控制信号使系统进入启动状态或待机状态，当处于启动状态时通过识别单元进行人脸识别，通过指令获取单元根据用户的嘴唇和鼻之间的连线拟合形成相应的参考线，并追踪该参考线的移动路径，以获取相应的控制指令，使交互单元根据控制指令执行相应的人机交互操作。实现了可根据嘴唇与鼻连线的移动路径获取控制指令，适用于无法说话或不便说话的用户与机器人进行人机交互，具有体验效果好的优点。附图说明图1为本专利技术所述的基于头部的机器人的人脸识别交互系统的一种实施例的模块图；图2为本专利技术所述的识别单元的内部模块图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图1所示，一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统，包括：一采集单元1，用以采集待识别人的人脸图像；一提取单元2，连接采集单元1，用以根据人脸图像提取人脸轮廓；一控制单元3，连接提取单元2，控制单元3用以判断人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；一处理单元4，连接控制单元3，用以根据控制单元3发送的控制信号进入启动状态或待机状态；一识别单元6，分别连接处理单元4和提取单元2，当处理单元4处于启动状态时，识别单元6用以根据提取单元2提取的人脸轮廓进行人脸识别，并输出识别结果；一指令获取单元5，分别连接识别单元6、采集单元1和处理单元4，用以根据人脸轮廓获取待识别人的嘴唇和鼻的位置，根据嘴唇和鼻之间的连线生成一参考线，捕捉人脸图像中参考线，并跟踪参考线的移动路径，以形成与移动路径匹配的控制指令，并输出；一交互单元7，连接指令获取单元5，用以根据控制指令执行相应的人机交互操作。进一步地，参考线为鼻的最高点与嘴唇横向中点的连线。在本实施例中，通过采集单元1采集人脸图像，利用提取单元2提取相应的人脸轮廓，采用控制单元3识别人脸轮廓以发出控制信号使系统进入启动状态或待机状态，当处于启动状态时通过识别单元6进行人脸识别，通过指令获取单元5根据用户的嘴唇和鼻之间的连线拟合形成相应的参考线，并追踪该参考线的移动路径，以获取相应的控制指令，使交互单元7根据控制指令执行相应的人机交互操作。实现了可根据嘴唇与鼻连线的移动路径获取控制指令，适用于无法说话或不便说话的用户与机器人进行人机交互，具有体验效果好的优点。在优选的实施例中，预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，控制单元3用以判断人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于参考轮廓。在本实施例中，由于预设参考轮廓的尺寸为固定，可根据参考轮廓的尺寸获取待识别人距离采集单元1的参考距离；当提取单元2提取的人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于该参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统，其特征在于，包括：一采集单元，用以采集待识别人的人脸图像；一提取单元，连接所述采集单元，用以根据所述人脸图像提取人脸轮廓；一控制单元，连接所述提取单元，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；一处理单元，连接所述控制单元，用以根据所述控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；一识别单元，分别连接所述处理单元和所述提取单元，当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述提取单元提取的所述人脸轮廓进行人脸识别，并输出识别结果；一指令获取单元，分别连接所述识别单元、所述采集单元和所述处理单元，用以根据所述人脸轮廓获取所述待识别人的嘴唇和鼻的位置，根据嘴唇和鼻之间的连线生成一参考线，捕捉所述人脸图像中的所述参考线，并跟踪所述参考线的移动路径，以形成与所述移动路径匹配的控制指令，并输出；一交互单元，连接所述指令获取单元，用以根据所述控制指令执行相应的人机交互操作。

【技术特征摘要】
1.一种基于头部的机器人的人脸识别交互系统，其特征在于，包括：一采集单元，用以采集待识别人的人脸图像；一提取单元，连接所述采集单元，用以根据所述人脸图像提取人脸轮廓；一控制单元，连接所述提取单元，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓是否符合一预设条件，并根据判断结果输出相应的控制信号；一处理单元，连接所述控制单元，用以根据所述控制单元发送的控制信号进入启动状态或待机状态；一识别单元，分别连接所述处理单元和所述提取单元，当所述处理单元处于所述启动状态时，所述识别单元用以根据所述提取单元提取的所述人脸轮廓进行人脸识别，并输出识别结果；一指令获取单元，分别连接所述识别单元、所述采集单元和所述处理单元，用以根据所述人脸轮廓获取所述待识别人的嘴唇和鼻的位置，根据嘴唇和鼻之间的连线生成一参考线，捕捉所述人脸图像中的所述参考线，并跟踪所述参考线的移动路径，以形成与所述移动路径匹配的控制指令，并输出；一交互单元，连接所述指令获取单元，用以根据所述控制指令执行相应的人机交互操作。2.如权利要求1所述的基于头部的机器人的人脸识别交互系统，其特征在于，所述预设条件为：提供一预定尺寸的参考轮廓，所述控制单元用以判断所述人脸轮廓的外轮廓尺寸是否大于或等于所述参考轮廓；当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸大于或等于所述参考轮廓时，所述控制单元输出启动控制信号；当所述人脸轮廓的外轮廓尺寸小于所述参考轮廓时，所述控制单元输出待机控制信号。3.如权利要求1所述的基于头部的机器人的人脸识别交互系统，其特征在于，所述提取单元采用基于几何活动轮廓模型的人脸轮廓提取方法提取所述人脸图像的所述人脸轮廓。4.如权利要求1所述的基于头部的机器人的人脸识别交互系统，其特征在于，所述识...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国亮，
申请(专利权)人：宁波高新区锦众信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33