一種基于分布式的人臉識別系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于分布式的人臉識別系統，包括底層數據庫模塊、邏輯層模塊和用戶端；所述底層數據庫模塊包括人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；所述人臉圖像數據庫用于存儲人臉原始圖像數據，所述圖像元數據數據庫用于存儲人臉原始圖像的基本信息和相關人物信息，所述人臉特征數據庫為高速內存NoSQL數據庫，用于存儲人臉原始圖像的二進制特征值；所述邏輯層模塊包括數據庫代理服務模塊、計算服務節點模塊、代理服務節點模塊和核心服務節點模塊；所述數據庫代理服務模塊封裝人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫以及人臉特征數據庫接口。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于軟件架構及人臉識別領域，尤其涉及一種基于分布式的人臉識別系統。
技術介紹
生物特征識別技術近年來公安和安防領域，其中人臉識別技術作為其中一種技術也被廣泛研究和應用。人臉識別技術相比于其他生物識別技術，如指紋識別，虹膜識別，由于其特征采集方便友好成為研究和使用的熱點。對于人臉識別系統應用的使用場景，研究方向之一是提高其識別速度；對于這個問題，從基本人臉識別算法層面，國內外的研究已經很好的改善了這個問題。但是對于海量的人臉數據，目前的識別速度耗時也過長，這嚴重阻礙了刑偵，安防工作的效率。另一個問題是，海量數據的快速動態擴展和更新。目前人臉識別系統在動態擴展和更新效率不高，大大限制了實際應用中的可用性。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有人臉識別系統識別速度慢，動態調整和更新能力不足的問題，提出一種快速識別以及易于擴展和更新的基于分布式的人臉識別系統設計，以在系統設計層面解決或改善上述問題。為實現本專利技術目的的技術解決方案為一種基于分布式的人臉識別系統設計，包括底層數據庫模塊、邏輯層模塊和用戶端；所述底層數據庫模塊包括人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；所述人臉圖像數據庫用于存儲人臉原始圖像數據，所述圖像元數據數據庫用于存儲人臉原始圖像的基本信息和相關人物信息，所述人臉特征數據庫為高速內存NoSQL數據庫，用于存儲人臉原始圖像的二進制特征值；所述邏輯層模塊包括數據庫代理服務模塊、計算服務節點模塊、代理服務節點模塊和核心服務節點模塊；所述數據庫代理服務模塊封裝人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫以及人臉特征數據庫接口，提供統一操作接口，提供數據檢測校對功能，為人臉圖像數據庫維護簽名數據，當人臉圖像數據損壞或變更時，向代理服務模塊觸發變更指令；所述計算服務節點模塊管理兩個以上的計算服務節點，動態加載人臉識別算法，提供統一人臉識別算法服務，在計算能力不夠時配合代理服務模塊動態增加計算服務節點；所述代理服務節點模塊調度管理兩個以上的計算服務節點，負責人臉特征數據的加載和融合，代理服務節點模塊通過獲取核心服務節點模塊的配置信息，利用一致性哈希計算出該代理服務負責加載人臉特征數據的范圍，將數據均勻分布到各代理節點上；當代理服務節點發生變化，如節點當機、增加節點等時，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由變化節點的上一個節點將當機數據重新加載；當人臉圖像數據發生變化，如更新、刪除，數據庫代理服務模塊掃描到人臉圖像簽名發生變化，發送變更指令，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由原節點將變更數據重新加載；代理服務節點模塊負責并行的將計算服務節點模塊返回的結果進行排序融合；所述核心服務節點模塊管理兩個以上的代理服務節點，監視代理服務節點模塊狀態，狀態變化時重新生成配置信息；接收人臉識別請求，并對比對結果進行過濾和融合；所述用戶端包括用戶界面，用于用戶的人機交互，請求的輸入和結果以及圖像元數據的過濾條件都反映在界面上。本專利技術所述系統執行以下步驟：步驟1，建立人臉識別系統核心服務、N1個人臉識別系統代理服務節點、M1個人臉識別系統計算服務節點以及數據庫代理服務；所述N1，M1為整數，M1>＝N1；人臉識別系統核心服務用于向用戶的用戶端提供用戶界面及業務功能，代理服務節點加載人臉特征數據并且調度計算服務節點，計算服務節點包裝底層的特征算法，數據庫代理服務封裝數據庫接口，提供統一接口；步驟2，建立人臉識別數據庫，所述人臉識別數據庫包括圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；步驟3，數據庫代理服務檢測對應范圍圖像元數據并加載其人臉特征數據，并檢測調整其獨占計算服務節點的平均計算耗時；步驟4，采集待識別的人臉圖像數據和圖像元數據，輸入核心服務，獲取識別結果，得出最終的比對結果序列；步驟5，用戶在步驟4后獲得比對結果序列，追加元數據以快速過濾最終的比對結果，在確定了一個比對結果后發送確認信息，系統自動更新比對結果的特征數據；步驟6，動態調整、更新人臉圖像數據和特征數據；本專利技術步驟1包括如下步驟：步驟1-1，啟動核心服務器；步驟1-2，啟動M1個計算服務節點；步驟1-3，啟動數據庫代理服務，配置圖像元數據庫以及人臉特征數據庫；步驟1-4，啟動所有代理服務器，為每個代理服務配置核心服務器地址，以及數據庫代理服務地址；為每個代理服務器選擇配置計算服務節點供代理服務調度使用；步驟1-5，核心服務節點連接上數據庫代理服務；代理服務節點連接上核心服務器；代理服務節點連接上所分配的計算服務節點，分為獨占模式和共享模式；代理服務節點連接上數據庫服務。本專利技術步驟1-2中，計算服務節點封裝了特定人臉識別算法的細節，可以運行時替換識別或者比對算法；本專利技術步驟1-5中，計算服務節點可以由代理服務節點配置成為獨占計算服務節點，每個代理服務節點會有特定數量的獨占計算服務節點，以保證計算效率；共享計算服務節點為所有代理服務提供計算服務，提供靈活的服務能力；兩種模式的計算服務節點都是動態部署；本專利技術步驟2中，按如下步驟對人臉特征數據庫數據進行初始化：步驟2-1，代理服務器獲取核心服務配置信息；步驟2-2，各代理服務節點根據核心服務配置信息，利用一致性哈希算法計算加載圖像元數據庫的范圍值；步驟2-3，各代理服務節點根據圖像元數據庫的范圍值，掃描圖像元數據庫并加載未提取特征數據的人臉圖像數據；步驟2-4，代理服務器從可調度的計算服務節點中依據選定的LoadBalance負載均衡算法選擇一個負載最優的節點，將圖像元數據分裝成計算任務分配該計算服務節點；步驟2-5，計算服務節點調用特定人臉特征算法，計算出該人臉原始圖像的特征數據；步驟2-6，代理服務器獲得人臉原始圖像的特征數據，將特征數據和元數據封裝成持久化任務發送給數據庫代理服務；重復步驟2-3～步驟2-5直到對應范圍人臉圖像數據都提取完畢；步驟2-7，數據庫代理服務接受到持久化請求，將人臉原始圖像的特征數據錄入人臉特征數據庫，并更新圖像元數據。本專利技術步驟2-2中，核心服務根據現有代理服務的數量以及狀態，動態生成一個配置信息，該配置信息包含所有代理服務節點的KEY值，各代理服務獲取到配置信息后，通過一致性哈希算法，將計算后的哈希值映射到哈希環上，并獲得維護圖像數據的哈希值范圍，使圖像數據平衡均勻分布在各代理服務節點上。本專利技術步驟3包括如下步驟：步驟3-1，代理服務器獲取核心服務配置信息；步驟3-2，各代理服務根據核心服務配置信息，采用一致性哈希算法計算加載圖像元數據庫的范圍值；步驟3-3，各代理服務根據圖像元數據庫的范圍值，掃描圖像元數據庫并加載人臉特征數據；步驟3-4，代理服務器加載完人臉特征數據后，狀態轉為就緒狀態，并通知核心服務；步驟3-5，核心服務收到就緒通知后，封裝一個樣本圖像數據的比對請求發送給代理服務；步驟3-6，代理服務收到比對請求后分解任務，將M2個特征數據連同樣本圖像數據依次發送給可調度的N2個計算服務節點；所述M2，N2為整數；步驟3-7，計算服務節點完成M2個特征數據的比對任務后，返回比對結果；步驟3-8，代理服務繼續執行，直到所有加載的特征數據都比對完成，獲取計算耗時；步驟3-9，配置調整M2和N2的數值，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于分布式的人臉識別系統，其特征在于，包括底層數據庫模塊、邏輯層模塊和用戶端；所述底層數據庫模塊包括人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；所述人臉圖像數據庫用于存儲人臉原始圖像數據，所述圖像元數據數據庫用于存儲人臉原始圖像的基本信息和相關人物信息，所述人臉特征數據庫為高速內存NoSQL數據庫，用于存儲人臉原始圖像的二進制特征值；所述邏輯層模塊包括數據庫代理服務模塊、計算服務節點模塊、代理服務節點模塊和核心服務節點模塊；所述數據庫代理服務模塊封裝人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫以及人臉特征數據庫接口，提供統一操作接口，提供數據檢測校對功能，為人臉圖像數據庫維護簽名數據，當人臉圖像數據損壞或變更時，向代理服務模塊觸發變更指令；所述計算服務節點模塊管理兩個以上的計算服務節點，動態加載人臉識別算法，提供統一人臉識別算法服務，在計算能力不夠時配合代理服務模塊動態增加計算服務節點；所述代理服務節點模塊調度管理兩個以上的計算服務節點，負責人臉特征數據的加載和融合，代理服務節點模塊通過獲取核心服務節點模塊的配置信息，利用一致性哈希計算出該代理服務負責加載人臉特征數據的范圍，將數據均勻分布到各代理節點上；當代理服務節點發生變化，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由變化節點的上一個節點將當機數據重新加載；當人臉圖像數據發生變化，數據庫代理服務模塊掃描到人臉圖像簽名發生變化，發送變更指令，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由原節點將變更數據重新加載；代理服務節點模塊負責并行的將計算服務節點模塊返回的結果進行排序融合；所述核心服務節點模塊管理兩個以上的代理服務節點，監視代理服務節點模塊狀態，狀態變化時重新生成配置信息；接收人臉識別請求，并對比對結果進行過濾和融合；所述用戶端包括用戶界面，用于用戶的人機交互。...

【技術特征摘要】
1.一種基于分布式的人臉識別系統，其特征在于，包括底層數據庫模塊、邏輯層模塊和用戶端；所述底層數據庫模塊包括人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；所述人臉圖像數據庫用于存儲人臉原始圖像數據，所述圖像元數據數據庫用于存儲人臉原始圖像的基本信息和相關人物信息，所述人臉特征數據庫為高速內存NoSQL數據庫，用于存儲人臉原始圖像的二進制特征值；所述邏輯層模塊包括數據庫代理服務模塊、計算服務節點模塊、代理服務節點模塊和核心服務節點模塊；所述數據庫代理服務模塊封裝人臉圖像數據庫、圖像元數據數據庫以及人臉特征數據庫接口，提供統一操作接口，提供數據檢測校對功能，為人臉圖像數據庫維護簽名數據，當人臉圖像數據損壞或變更時，向代理服務模塊觸發變更指令；所述計算服務節點模塊管理兩個以上的計算服務節點，動態加載人臉識別算法，提供統一人臉識別算法服務，在計算能力不夠時配合代理服務模塊動態增加計算服務節點；所述代理服務節點模塊調度管理兩個以上的計算服務節點，負責人臉特征數據的加載和融合，代理服務節點模塊通過獲取核心服務節點模塊的配置信息，利用一致性哈希計算出該代理服務負責加載人臉特征數據的范圍，將數據均勻分布到各代理節點上；當代理服務節點發生變化，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由變化節點的上一個節點將當機數據重新加載；當人臉圖像數據發生變化，數據庫代理服務模塊掃描到人臉圖像簽名發生變化，發送變更指令，代理服務節點模塊重新獲取核心服務節點模塊配置信息，再次計算哈希映射，由原節點將變更數據重新加載；代理服務節點模塊負責并行的將計算服務節點模塊返回的結果進行排序融合；所述核心服務節點模塊管理兩個以上的代理服務節點，監視代理服務節點模塊狀態，狀態變化時重新生成配置信息；接收人臉識別請求，并對比對結果進行過濾和融合；所述用戶端包括用戶界面，用于用戶的人機交互。2.根據權利要求1所述的一種基于分布式的人臉識別系統，其特征在于，所述系統執行以下步驟：步驟1，建立人臉識別系統核心服務、N1個人臉識別系統代理服務節點、M1個人臉識別系統計算服務節點以及數據庫代理服務；所述N1，M1為整數，M1>＝N1；人臉識別系統核心服務用于向用戶的用戶端提供用戶界面及業務功能，代理服務節點加載人臉特征數據并且調度計算服務節點，計算服務節點包裝底層的特征算法，數據庫代理服務封裝數據庫接口，提供統一接口；步驟2，建立人臉識別數據庫，所述人臉識別數據庫包括圖像元數據數據庫和人臉特征數據庫；步驟3，數據庫代理服務檢測對應范圍圖像元數據并加載其人臉特征數據，并檢測調整其獨占計算服務節點的平均計算耗時；步驟4，采集待識別的人臉圖像數據和圖像元數據，輸入核心服務，獲取識別結果，得出最終的比對結果序列；步驟5，用戶在步驟4后獲得比對結果序列，追加元數據以快速過濾最終的比對結果，在確定了一個比對結果后發送確認信息，系統自動更新比對結果的特征數據；步驟6，動態調整、更新人臉圖像數據和特征數據。3.根據權利要求2所述的一種基于分布式的人臉識別系統，其特征在于，步驟1包括如下步驟：步驟1-1，啟動核心服務器；步驟1-2，啟動M1個計算服務節點；步驟1-3，啟動數據庫代理服務，配置圖像元數據庫以及人臉特征數據庫；步驟1-4，啟動所有代理服務器，為每個代理服務配置核心服務器地址，以及數據庫代理服務地址；為每個代理服務器選擇配置計算服務節點供代理服務調度使用；步驟1-5，核心服務節點連接上數據庫代理服務；代理服務節點連接上核心服務器；代理服務節點連接上所分配的計算服務節點，分為獨占模式和共享模式；代理服務節點連接上數據庫服務。4.根據權利要求3所述的一種基于分布式的人臉識別系統，其特征在于，步驟2中，按如下步驟對人臉特征數據庫數據進行初始化：步驟2-1，代理服務器獲取核心服務配置信息；步驟2-2，各代理服務節點根據核心服務配置信息，利用一致性哈希算法計算加載圖像元數據庫的范圍值；步驟2-3，各代理服務節點根據圖像元數據庫的范圍值，掃描圖像元數據庫并加載未提取特征數據的人臉圖像數據；步驟2-4，代理服務器從可調度的計算服務節點中依據選定的LoadBalance負載均衡算法選擇一個負載最優的節點，將圖像元數據分裝成計算任務分配該計算服務節點；步驟2-5，計算服務節點調用特定人臉特征算法，計算出該人臉原始圖像的特征數據；步驟2-6，代理服務器獲得人臉原始圖像的特征數據，將特征數據和元數據封裝成持久化任務發送給數據庫代理服務；重復步驟2-3～步驟2-5直到對應范圍人臉圖像數據都提取完畢；步驟2-7，數據庫代理服務接受到持久...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙一文，耿嘉，謝旭徽，于躍，周林鵬，何成宇，王斌，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第二十八研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇;32