一种基于分布式的人脸识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式的人脸识别系统，包括底层数据库模块、逻辑层模块和用户端；所述底层数据库模块包括人脸图像数据库、图像元数据数据库和人脸特征数据库；所述人脸图像数据库用于存储人脸原始图像数据，所述图像元数据数据库用于存储人脸原始图像的基本信息和相关人物信息，所述人脸特征数据库为高速内存NoSQL数据库，用于存储人脸原始图像的二进制特征值；所述逻辑层模块包括数据库代理服务模块、计算服务节点模块、代理服务节点模块和核心服务节点模块；所述数据库代理服务模块封装人脸图像数据库、图像元数据数据库以及人脸特征数据库接口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于软件架构及人脸识别领域，尤其涉及一种基于分布式的人脸识别系统。
技术介绍
生物特征识别技术近年来公安和安防领域，其中人脸识别技术作为其中一种技术也被广泛研究和应用。人脸识别技术相比于其他生物识别技术，如指纹识别，虹膜识别，由于其特征采集方便友好成为研究和使用的热点。对于人脸识别系统应用的使用场景，研究方向之一是提高其识别速度；对于这个问题，从基本人脸识别算法层面，国内外的研究已经很好的改善了这个问题。但是对于海量的人脸数据，目前的识别速度耗时也过长，这严重阻碍了刑侦，安防工作的效率。另一个问题是，海量数据的快速动态扩展和更新。目前人脸识别系统在动态扩展和更新效率不高，大大限制了实际应用中的可用性。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有人脸识别系统识别速度慢，动态调整和更新能力不足的问题，提出一种快速识别以及易于扩展和更新的基于分布式的人脸识别系统设计，以在系统设计层面解决或改善上述问题。为实现本专利技术目的的技术解决方案为一种基于分布式的人脸识别系统设计，包括底层数据库模块、逻辑层模块和用户端；所述底层数据库模块包括人脸图像数据库、图像元数据数据库和人脸特征数据库；所述人脸图像数据库用于存储人脸原始图像数据，所述图像元数据数据库用于存储人脸原始图像的基本信息和相关人物信息，所述人脸特征数据库为高速内存NoSQL数据库，用于存储人脸原始图像的二进制特征值；所述逻辑层模块包括数据库代理服务模块、计算服务节点模块、代理服务节点模块和核心服务节点模块；所述数据库代理服务模块封装人脸图像数据库、图像元数据数据库以及人脸特征数据库接口，提供统一操作接口，提供数据检测校对功能，为人脸图像数据库维护签名数据，当人脸图像数据损坏或变更时，向代理服务模块触发变更指令；所述计算服务节点模块管理两个以上的计算服务节点，动态加载人脸识别算法，提供统一人脸识别算法服务，在计算能力不够时配合代理服务模块动态增加计算服务节点；所述代理服务节点模块调度管理两个以上的计算服务节点，负责人脸特征数据的加载和融合，代理服务节点模块通过获取核心服务节点模块的配置信息，利用一致性哈希计算出该代理服务负责加载人脸特征数据的范围，将数据均匀分布到各代理节点上；当代理服务节点发生变化，如节点当机、增加节点等时，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由变化节点的上一个节点将当机数据重新加载；当人脸图像数据发生变化，如更新、删除，数据库代理服务模块扫描到人脸图像签名发生变化，发送变更指令，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由原节点将变更数据重新加载；代理服务节点模块负责并行的将计算服务节点模块返回的结果进行排序融合；所述核心服务节点模块管理两个以上的代理服务节点，监视代理服务节点模块状态，状态变化时重新生成配置信息；接收人脸识别请求，并对比对结果进行过滤和融合；所述用户端包括用户界面，用于用户的人机交互，请求的输入和结果以及图像元数据的过滤条件都反映在界面上。本专利技术所述系统执行以下步骤：步骤1，建立人脸识别系统核心服务、N1个人脸识别系统代理服务节点、M1个人脸识别系统计算服务节点以及数据库代理服务；所述N1，M1为整数，M1>＝N1；人脸识别系统核心服务用于向用户的用户端提供用户界面及业务功能，代理服务节点加载人脸特征数据并且调度计算服务节点，计算服务节点包装底层的特征算法，数据库代理服务封装数据库接口，提供统一接口；步骤2，建立人脸识别数据库，所述人脸识别数据库包括图像元数据数据库和人脸特征数据库；步骤3，数据库代理服务检测对应范围图像元数据并加载其人脸特征数据，并检测调整其独占计算服务节点的平均计算耗时；步骤4，采集待识别的人脸图像数据和图像元数据，输入核心服务，获取识别结果，得出最终的比对结果序列；步骤5，用户在步骤4后获得比对结果序列，追加元数据以快速过滤最终的比对结果，在确定了一个比对结果后发送确认信息，系统自动更新比对结果的特征数据；步骤6，动态调整、更新人脸图像数据和特征数据；本专利技术步骤1包括如下步骤：步骤1-1，启动核心服务器；步骤1-2，启动M1个计算服务节点；步骤1-3，启动数据库代理服务，配置图像元数据库以及人脸特征数据库；步骤1-4，启动所有代理服务器，为每个代理服务配置核心服务器地址，以及数据库代理服务地址；为每个代理服务器选择配置计算服务节点供代理服务调度使用；步骤1-5，核心服务节点连接上数据库代理服务；代理服务节点连接上核心服务器；代理服务节点连接上所分配的计算服务节点，分为独占模式和共享模式；代理服务节点连接上数据库服务。本专利技术步骤1-2中，计算服务节点封装了特定人脸识别算法的细节，可以运行时替换识别或者比对算法；本专利技术步骤1-5中，计算服务节点可以由代理服务节点配置成为独占计算服务节点，每个代理服务节点会有特定数量的独占计算服务节点，以保证计算效率；共享计算服务节点为所有代理服务提供计算服务，提供灵活的服务能力；两种模式的计算服务节点都是动态部署；本专利技术步骤2中，按如下步骤对人脸特征数据库数据进行初始化：步骤2-1，代理服务器获取核心服务配置信息；步骤2-2，各代理服务节点根据核心服务配置信息，利用一致性哈希算法计算加载图像元数据库的范围值；步骤2-3，各代理服务节点根据图像元数据库的范围值，扫描图像元数据库并加载未提取特征数据的人脸图像数据；步骤2-4，代理服务器从可调度的计算服务节点中依据选定的LoadBalance负载均衡算法选择一个负载最优的节点，将图像元数据分装成计算任务分配该计算服务节点；步骤2-5，计算服务节点调用特定人脸特征算法，计算出该人脸原始图像的特征数据；步骤2-6，代理服务器获得人脸原始图像的特征数据，将特征数据和元数据封装成持久化任务发送给数据库代理服务；重复步骤2-3～步骤2-5直到对应范围人脸图像数据都提取完毕；步骤2-7，数据库代理服务接受到持久化请求，将人脸原始图像的特征数据录入人脸特征数据库，并更新图像元数据。本专利技术步骤2-2中，核心服务根据现有代理服务的数量以及状态，动态生成一个配置信息，该配置信息包含所有代理服务节点的KEY值，各代理服务获取到配置信息后，通过一致性哈希算法，将计算后的哈希值映射到哈希环上，并获得维护图像数据的哈希值范围，使图像数据平衡均匀分布在各代理服务节点上。本专利技术步骤3包括如下步骤：步骤3-1，代理服务器获取核心服务配置信息；步骤3-2，各代理服务根据核心服务配置信息，采用一致性哈希算法计算加载图像元数据库的范围值；步骤3-3，各代理服务根据图像元数据库的范围值，扫描图像元数据库并加载人脸特征数据；步骤3-4，代理服务器加载完人脸特征数据后，状态转为就绪状态，并通知核心服务；步骤3-5，核心服务收到就绪通知后，封装一个样本图像数据的比对请求发送给代理服务；步骤3-6，代理服务收到比对请求后分解任务，将M2个特征数据连同样本图像数据依次发送给可调度的N2个计算服务节点；所述M2，N2为整数；步骤3-7，计算服务节点完成M2个特征数据的比对任务后，返回比对结果；步骤3-8，代理服务继续执行，直到所有加载的特征数据都比对完成，获取计算耗时；步骤3-9，配置调整M2和N2的数值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式的人脸识别系统，其特征在于，包括底层数据库模块、逻辑层模块和用户端；所述底层数据库模块包括人脸图像数据库、图像元数据数据库和人脸特征数据库；所述人脸图像数据库用于存储人脸原始图像数据，所述图像元数据数据库用于存储人脸原始图像的基本信息和相关人物信息，所述人脸特征数据库为高速内存NoSQL数据库，用于存储人脸原始图像的二进制特征值；所述逻辑层模块包括数据库代理服务模块、计算服务节点模块、代理服务节点模块和核心服务节点模块；所述数据库代理服务模块封装人脸图像数据库、图像元数据数据库以及人脸特征数据库接口，提供统一操作接口，提供数据检测校对功能，为人脸图像数据库维护签名数据，当人脸图像数据损坏或变更时，向代理服务模块触发变更指令；所述计算服务节点模块管理两个以上的计算服务节点，动态加载人脸识别算法，提供统一人脸识别算法服务，在计算能力不够时配合代理服务模块动态增加计算服务节点；所述代理服务节点模块调度管理两个以上的计算服务节点，负责人脸特征数据的加载和融合，代理服务节点模块通过获取核心服务节点模块的配置信息，利用一致性哈希计算出该代理服务负责加载人脸特征数据的范围，将数据均匀分布到各代理节点上；当代理服务节点发生变化，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由变化节点的上一个节点将当机数据重新加载；当人脸图像数据发生变化，数据库代理服务模块扫描到人脸图像签名发生变化，发送变更指令，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由原节点将变更数据重新加载；代理服务节点模块负责并行的将计算服务节点模块返回的结果进行排序融合；所述核心服务节点模块管理两个以上的代理服务节点，监视代理服务节点模块状态，状态变化时重新生成配置信息；接收人脸识别请求，并对比对结果进行过滤和融合；所述用户端包括用户界面，用于用户的人机交互。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式的人脸识别系统，其特征在于，包括底层数据库模块、逻辑层模块和用户端；所述底层数据库模块包括人脸图像数据库、图像元数据数据库和人脸特征数据库；所述人脸图像数据库用于存储人脸原始图像数据，所述图像元数据数据库用于存储人脸原始图像的基本信息和相关人物信息，所述人脸特征数据库为高速内存NoSQL数据库，用于存储人脸原始图像的二进制特征值；所述逻辑层模块包括数据库代理服务模块、计算服务节点模块、代理服务节点模块和核心服务节点模块；所述数据库代理服务模块封装人脸图像数据库、图像元数据数据库以及人脸特征数据库接口，提供统一操作接口，提供数据检测校对功能，为人脸图像数据库维护签名数据，当人脸图像数据损坏或变更时，向代理服务模块触发变更指令；所述计算服务节点模块管理两个以上的计算服务节点，动态加载人脸识别算法，提供统一人脸识别算法服务，在计算能力不够时配合代理服务模块动态增加计算服务节点；所述代理服务节点模块调度管理两个以上的计算服务节点，负责人脸特征数据的加载和融合，代理服务节点模块通过获取核心服务节点模块的配置信息，利用一致性哈希计算出该代理服务负责加载人脸特征数据的范围，将数据均匀分布到各代理节点上；当代理服务节点发生变化，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由变化节点的上一个节点将当机数据重新加载；当人脸图像数据发生变化，数据库代理服务模块扫描到人脸图像签名发生变化，发送变更指令，代理服务节点模块重新获取核心服务节点模块配置信息，再次计算哈希映射，由原节点将变更数据重新加载；代理服务节点模块负责并行的将计算服务节点模块返回的结果进行排序融合；所述核心服务节点模块管理两个以上的代理服务节点，监视代理服务节点模块状态，状态变化时重新生成配置信息；接收人脸识别请求，并对比对结果进行过滤和融合；所述用户端包括用户界面，用于用户的人机交互。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式的人脸识别系统，其特征在于，所述系统执行以下步骤：步骤1，建立人脸识别系统核心服务、N1个人脸识别系统代理服务节点、M1个人脸识别系统计算服务节点以及数据库代理服务；所述N1，M1为整数，M1>＝N1；人脸识别系统核心服务用于向用户的用户端提供用户界面及业务功能，代理服务节点加载人脸特征数据并且调度计算服务节点，计算服务节点包装底层的特征算法，数据库代理服务封装数据库接口，提供统一接口；步骤2，建立人脸识别数据库，所述人脸识别数据库包括图像元数据数据库和人脸特征数据库；步骤3，数据库代理服务检测对应范围图像元数据并加载其人脸特征数据，并检测调整其独占计算服务节点的平均计算耗时；步骤4，采集待识别的人脸图像数据和图像元数据，输入核心服务，获取识别结果，得出最终的比对结果序列；步骤5，用户在步骤4后获得比对结果序列，追加元数据以快速过滤最终的比对结果，在确定了一个比对结果后发送确认信息，系统自动更新比对结果的特征数据；步骤6，动态调整、更新人脸图像数据和特征数据。3.根据权利要求2所述的一种基于分布式的人脸识别系统，其特征在于，步骤1包括如下步骤：步骤1-1，启动核心服务器；步骤1-2，启动M1个计算服务节点；步骤1-3，启动数据库代理服务，配置图像元数据库以及人脸特征数据库；步骤1-4，启动所有代理服务器，为每个代理服务配置核心服务器地址，以及数据库代理服务地址；为每个代理服务器选择配置计算服务节点供代理服务调度使用；步骤1-5，核心服务节点连接上数据库代理服务；代理服务节点连接上核心服务器；代理服务节点连接上所分配的计算服务节点，分为独占模式和共享模式；代理服务节点连接上数据库服务。4.根据权利要求3所述的一种基于分布式的人脸识别系统，其特征在于，步骤2中，按如下步骤对人脸特征数据库数据进行初始化：步骤2-1，代理服务器获取核心服务配置信息；步骤2-2，各代理服务节点根据核心服务配置信息，利用一致性哈希算法计算加载图像元数据库的范围值；步骤2-3，各代理服务节点根据图像元数据库的范围值，扫描图像元数据库并加载未提取特征数据的人脸图像数据；步骤2-4，代理服务器从可调度的计算服务节点中依据选定的LoadBalance负载均衡算法选择一个负载最优的节点，将图像元数据分装成计算任务分配该计算服务节点；步骤2-5，计算服务节点调用特定人脸特征算法，计算出该人脸原始图像的特征数据；步骤2-6，代理服务器获得人脸原始图像的特征数据，将特征数据和元数据封装成持久化任务发送给数据库代理服务；重复步骤2-3～步骤2-5直到对应范围人脸图像数据都提取完毕；步骤2-7，数据库代理服务接受到持久...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵一文，耿嘉，谢旭徽，于跃，周林鹏，何成宇，王斌，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32