基于温度测量进行人员访问控制的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于人员访问控制的方法和装置。


背景技术：

2.人员访问控制装置特别用于对限制访问的空间或区域实行访问控制，例如针对需要票券的区域(例如活动场所或站台)或针对机场和海港、工业设施或发电厂或研究实验室、政府建筑物或国家边界的安全区域的进入控制。
3.访问控制通常基于以下事实：即，人员必须成功通过验证才能通过访问控制，并因此能够进入限制访问的空间区域。在此，该验证可以特别是基于身份证明、生物特征识别(例如眼睛虹膜或指纹识别)或者借助于密码(pin)来进行。
4.在最近频繁发生流行疾病甚至瘟疫(例如sars、covid-19)的背景下，访问控制系统也为人所熟知：其借助热像仪来采集被控人员的热成像并由此确定体温，将体温与温度阈值进行比较，据此识别人员是否体温升高或者发烧并因此有潜在的疾病、特别是有潜在的传染性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于进一步改进访问控制，其中检查待控制人员的体温，特别是提高在此可实现的准确性和/或无错误性。
6.本发明的目的通过独立权利要求的教导来实现。本发明的各种实施方式和扩展方案由从属权利要求给出。
7.本发明的第一方面涉及一种用于人员访问控制的方法。该方法包括：(i)借助ir图像传感器，感测地采集处于电磁频谱的红外、ir、波长范围内的参考辐射，该参考辐射由热参考辐射源在已知参考温度下发射，该热参考辐射源特别可以至少近似是黑体辐射器；(ii)针对在此用作标准的、在参考温度下所采集的参考辐射，将ir图像传感器校准为温度传感器；(iii)借助ir图像传感器，在红外波长范围内，图像感测地采集待控制人员的体表的至少一个表面部分、特别是其面部或面部的一部分，并生成代表在此所采集的表面部分的热成像的热成像数据；(iv)基于热成像数据并在考虑到校准的情况下，确定人员的对应于该表面部分的体温；(v)根据所确定的体温，允许或拒绝人员访问限制访问的空间区域。
8.本发明意义下的“黑体辐射器”是指作为热辐射来发射电磁辐射的物体，其强度和频谱分布至少在很大程度上与物体及其表面的其它特性无关，并且仅取决于或至少主要取决于其温度。特别地，至少基本上完全吸收所有入射的任意波长的电磁辐射(＞90％吸收率)的物体可以具有上述性质并因此是黑体辐射器。
[0009]“红外辐射”、“ir”或“红外波长范围”以及这些术语的变型是指可见光与长波太赫兹辐射之间的电磁频谱内的频谱范围。特别是包括780nm至1mm的波长范围。
[0010]
本发明意义下的“ir图像传感器”是指能够拍摄红外波长范围内的图像(热成像)并提供相应热成像数据的图像传感器、特别是相机。特别地，热相机是本发明意义下的ir图
像传感器。
[0011]
本文中所使用的术语“包括”、“包含”、“涉及”、“具有”、“有”、“带有”或任何其它的变体均应涵盖非排他性的包含。例如，包括或具有要素列表的方法或装置不一定限于那些要素，而是可以包括未明确列出或在这种方法或装置中所固有的其它要素。
[0012]
此外，除非另有明确规定，否则“或”应被理解为包容性的或，而非排他性的“或”。例如，条件a或b满足以下条件之一：a为真(或存在)且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)且b为真(或存在)；以及a和b均为真(或存在)。
[0013]
在本文中所使用的术语“一”或“一个”应被理解为“一/一个或多个”。术语“另一个”和“再一个”及其任何其它的变体应被理解为“至少一个其它的”。
[0014]
在本文中所使用的术语“多个”应被理解为“两个或更多个”。
[0015]
借助于上述方法可以实现各种优点。特别是通过校准可以提高与体温相关的访问许可或拒绝的准确性，并因此也提高了无错误性或者说降低了在此发生的错误率、特别是使其最小化。例如，在一些测试中已经可以实现高达约
±
0.2℃的高精度，但是这不应该被理解为限制性的。此外，由于使用了感测采集到的热成像，该方法还能够基于温度来区分活生生的真人和仅仅人的图像，例如在屏幕(例如手机或平板计算机)上的照片或图像或视频显示。
[0016]
在下文中将描述该方法的优选的实施方式，除非明确排除或者技术上不可行，否则这些实施方式能够任意地彼此组合以及与本发明的进一步描述的其他方面组合。
[0017]
在一些实施方式中，通过检查体温本身或由其推导出的相关变量并根据相关的访问标准，根据人的特定体温做出允许或拒绝访问的决定。这样的访问标准例如可以借助于温度阈值来定义，从而在所确定的体温高于该温度阈值时拒绝访问，特别是与任何其它的访问标准或检查无关。
[0018]
在一些实施方式中，该方法还包括：(i)在可见光波长范围内，图像感测地采集至少一个表面部分并生成代表在此所采集的该表面部分的图像的成像数据；以及(ii)根据该成像数据检测人员的至少一个生物特征。在此，附加地根据所确定的至少一个生物特征，例如根据生物人脸识别的结果，允许或拒绝人员进入限制访问的空间区域。因此，可以将取决于体温的访问允许或拒绝与生物性访问控制相结合，特别是只有当体温满足相应的访问标准、特别是低于相应的温度阈值，并且同时基于至少一个生物特征实现成功的验证和访问授权时，才允许访问。通过这种方式，可以在访问控制的框架下将健康保护与其它与个人相关的安全方面组合地实现。还可以将体温确定结果具体地分配给被验证的人员，以便例如能够有针对性地安排对该人员的医疗检查或护理。
[0019]
在一些实施方式中，该方法还包括：(i)基于至少一个生物特征将该表面部分中的两个或更多个子表面识别为人的某些相应体表部分的相应图像；(ii)基于热成像数据并且在考虑到校准的情况下，将人的相应局部体温分配给这些子表面中的每一个；(iii)将相应局部体温中的至少两个局部体温互相比较或者与针对各个体表部分所配属的各自的温度标准进行比较。在此，允许或拒绝人员访问限制访问的空间区域附加地根据一个或多个比较结果是否满足对应于该一个或多个比较的访问标准来进行。例如，所述子表面可以关系到面部的某些区域，例如左颊、右颊、鼻子、眼睛区域、前额、下巴等。通过这些实施方式，不仅能够整体地确定人员的体温，而且还能够确定对应于各个子表面的多个局部体温并将其
用于合理性检查的目的。例如，合理性检查可以包括比较两个脸颊各自的局部温度，并且可以将相关的访问标准定义为：如果这两个局部温度相互之间的偏差超过某个温度阈值，则判断存在测量误差并因此拒绝访问。在另一示例中，可以将一个或多个局部温度分别与对应的温度标准、即相关子表面的参考温度进行比较以实现合理性检查的目的，并且特别是根据该合理性检查的结果允许或拒绝访问。
[0020]
在一些实施方式中，基于热成像数据并在考虑到校准的情况下如下地确定人员的对应于表面部分的体温：即，从热成像中仅选择性地将表面部分的一个或多个子表面的相应温度值用于此目的，其中子表面或其温度值或者二者均对应于预定的选择标准。该选择标准可以例如对应于某个子表面的滤波器。特别是可以这样来确定：即，从热成像中仅选择性地将特定的单个子表面(例如前额、下巴或脸颊)的局部温度值用于确定体温，而其它子表面的相应局部温度则不予考虑。替代地或附加地，还可以将选择标准特别规定为，通过将该标准应用于子表面的不同局部温度来确定这些局部温度中的哪一个被用来确定人员的体温。例如，可以将选择标准定义为，在n个子表面的n个温度值的情况下，仅考虑将n个最高局部温度值用于确定人员体温，其中n＝1,2,...,n-1。由此能够进一步提高准确性和可靠性，因为可以抑制对于确定最高体温关系不大的低温度值，而最高体温对于发烧识别是特别重要的。
[0021]
在一些实施方式中，该方法还包括：(i)在由成像数据所代表的图像内部，确定在人员的被预选出的体表部分进行成像的图像的总面积上的成像面积比例；(ii)检查该成像面积比例是否符合成像面积比例标准，该成像面积比例标准直接或间接地通过相关变量指定了最小所需成像面积；和(iii)如果根据对成像面积比的检查而不满足成像面积比例标准，则拒绝人员对限制访问的空间区域的访问。通过这种方式，可以进一步提高该方法的准确性和可靠性，因为避免了基于关于太小成像面积比例的温度确定来允许访问，在该成像面积比例下，由于其面积小而难以或者根本不可能进行足够精确的温度确定。
[0022]
在一些实施方式中，该方法还包括：在基于此后透视校正的图像来检测人员的至少一个生物特征之前，对成像数据所代表的表面区域的图像进行透视校正。通过这种方式，也可以进一步提高该方法的准确性和可靠性，因为允许访问的决定可以基于透视校正的图像做出，只要该决定在任何情况下都是基于至少一个生物特征即可，透视校正的图像通常比透视扭曲的原始图像更适于对在其中成像的人员进行安全识别或验证。
[0023]
在一些实施方式中，如果访问被拒绝，则触发以下反应中的一个或多个：(i)声音报警，特别是通过语音输出，或者光学报警；(ii)物理阻挡对限制访问的空间区域的访问，特别是通过栅栏或门；(iii)向预定的接受者发送信号或消息以通知拒绝访问；(iv)在预定的接受者上生成物理访问令牌，例如票券，其具有通知访问已被拒绝的加密消息。在选项(iii)的情况下，接受者可以特别是例如监管人员的移动终端设备。因此，也可以在更大的距离上实现信号传递和/或机密的信号传递。后者还可以特别是有助于避免其它人员产生恐慌或其它不期望的反应。在选项(iv)的情况下，特别是可以在预定的接受者上打印出具有加密/编码消息的、访问票券(例如纸质收据)形式的访问令牌，以通知拒绝访问或允许访问。该票券稍后被出示给接受者(例如，海关官员或访问控制装置)以供检验。只有接受者知道消息的不同可能的代码，从而知道票券上的具体代码是代表拒绝访问还是允许访问，或者是代表不可靠的测量，该不可靠的测量代表重新检查体温或其它潜在的疾病特征，并且
可以相应地基于该信息最终允许或拒绝访问。这种变型可以特别是应用在下述实施方式的框架内：在这种实施方式中，该方法通过相应配置的设备来执行，该设备被构造为亭子(见图4)。替代票券地，也可以是其它类型的访问令牌，例如磁性或其它无线编码的芯片卡或无线电应答器。
[0024]
本发明的第二方面涉及一种用于人员访问控制的设备，该设备被设计为执行根据本发明的前述第一方面的方法。因此，在此关于该方法所做的陈述同样适用于根据第二方面的装置。
[0025]
下面将描述该设备的优选实施方式，除非明确排除或技术上不可行，否则这些实施方式可以任意地彼此结合以及与本发明的第一方面相结合。
[0026]
在一些实施方式中，该设备包括：(i)ir图像传感器，用于图像感测地采集处于电磁频谱的红外、ir、波长范围内的辐射并生成代表在此所采集的热成像的热成像数据；(ii)参考辐射源，用于在参考辐射源的已知参考温度下发射至少成比例地(anteilig)为红外线的参考辐射，该参考辐射被提供作为将ir图像传感器校准为温度传感器的标准；(iii)访问控制装置，用于信号传递或实现允许或拒绝人员访问被限制访问的空间区域；以及(iv)控制器，特别是数据处理装置，其被配置为：(iv-1)针对在此用作标准的、在参考温度下所采集的参考辐射，将ir图像传感器校准为温度传感器；(iv-2)在考虑到所述校准的情况下，确定由热成像数据所代表的待控制人员体表的表面部分的体温；以及(iv-3)操控该访问控制装置，以便根据所确定的体温允许或拒绝人员访问限制访问的空间区域。访问控制装置和控制器特别是也可以叠合在一起，从而形成公共单元。在上述的生成票券的变型方案中，访问控制装置可以特别地具有用于生成票券的制造装置，例如打印装置，特别是用于打印票券坯件(ticketrohlingen)。该变型方案特别可以在所述设备被构造为亭子(见图4)的实施方式的框架下使用。
[0027]
在一些实施方式中，该设备还具有vis图像传感器，用于在可见光波长范围(vis)内图像感测地采集至少一个表面部分并生成代表在此所采集的表面部分的图像的成像数据，在此将该设备设计为，使用vis图像传感器执行根据本发明的第一方面的方法。特别地，允许或拒绝人员访问限制访问的空间区域可以附加地根据一个或多个基于成像数据所确定的生物特征来进行，特别是根据之前在方法描述的框架下所阐述的方式来进行。
[0028]
在一些实施方式中，该设备还具有热电偶，用于感测地确定参考辐射源的参考温度。优选地，该热电偶在此是高精度的温度传感器，其温度测量的测量精度至少对应于ir图像传感器的测量精度。因此，校准可以总是在当前测量的实际参考温度下进行，并且可以进一步提高该方法或者该设备执行方法的准确性。特别是可以与参考辐射源的任何温度波动无关地保持该准确性。
[0029]
在一些实施方式中，ir图像传感器或(如果存在的话)vis图像传感器被配置为，它们各自的位置、方向或它们各自的焦点是可变化调节的，以便能够改变可借助于相应的图像传感器所采集的成像区段(bildausschnitt)。通过这种方式，能够在人关于一个或多个图像传感器的不同位置处以可比的精度确定人员的体温，这些图像传感器可以根据其相对于人或其体表的表面部分的各自的相对位置来配置。还可以考虑人的体型或者其它的身体状况，例如是站立还是例如坐在轮椅中。因此，特别是还可以将该设备设计为特别适合于残障人士，并且对各种体型的人进行可靠的温度测量。
[0030]
在一些实施方式中，参考辐射源被布置在与ir图像传感器相同的壳体中。此外，ir图像传感器的视界具有一视界子区域，该视界子区域位于壳体内部并且没有被设置用于检测从壳体外部入射的ir辐射。在该视界子区域中布置有用于ir辐射的偏转镜，该偏转镜被配置为将由参考辐射源发射的参考辐射偏转到ir图像传感器的视界中，从而允许ir图像传感器在该视界子区域中感测地采集参考辐射。偏转镜可以特别是具有由铝或抛光不锈钢制成的镜面。这些实施方式有利地提供了放弃外部参考辐射源的选项。这一方面能够使结构特别紧凑，另一方面避免了ir图像传感器与参考辐射源之间的辐射路径可能被中断、特别是被待控制人员自身中断的风险。由于参考辐射在ir图像传感器的视界中是从一视界子区域出来偏转到ir图像传感器，该视界子区域不是位于ir传感器的外部视界内部并因此不位于人员的待采集热成像的内部，因此可以避免采集人员的热成像与采集参考辐射之间发生重叠和不期望的相互作用。特别是可以将ir图像传感器配置为，使得采集参考辐射和采集人员的热成像同时或彼此独立地进行，在此，这两种采集类型可以分开并且彼此独立地进一步处理，因为各自的辐射是从视界中的不同方向入射到ir图像传感器上。
[0031]
在一些实施方式中，访问控制装置具有人员闸门，其中根据所确定的体温允许或拒绝访问限制访问的空间区域。在许多情况下，人员闸门具有可封闭的空间区域，在该空间区域中对被引导通过的人员采取行动、特别是验证。该空间区域可以特别是通过一个或多个门、特别是两个门或成对的门来封闭，在此，通常将一个门或门对设置为可封闭的入口，并将另一个门或门对设置为离开该空间区域的、可封闭的出口。在这些情况下，由于空间区域的可封闭性，因此可以在允许的情况下确保在根据本发明方法的控制框架下被识别为潜在患病的或者被感染的人员或者出于其它原因被识别为无权访问的人员临时进一步地接受更多的检查或采取进一步的措施。还可以因此实现对待控制人员的分离(vereinzelung)，从而降低在人员控制过程中由于同时检测两个或更多个人员而不是一个人员而出现错误的概率或使其最小化。
[0032]
在这些实施方式的其中一些实施方式中，参考辐射源布置在人员闸门上的第一位置处。ir图像传感器布置在关于人员闸门的内部空间与第一位置相对置的第二位置处，使得参考辐射源的辐射路径至少成比例地位于ir图像传感器的视界中，使得该辐射路径不与被设置用于在人员闸门中容纳待控制人员的空间区域交叉。这些实施方式还允许在参考辐射源不与ir图像传感器形成为一个单元、特别是不位于同一个壳体中的情况下进行可靠的校准。为了使辐射路径能够在人员闸门中无论如何不与待控制人员交叉，特别可以设置一个或多个反射镜或其它光学偏转元件，这些反射镜或光学偏转元件使参考辐射的辐射路径围绕被设置用于在人员闸门中容纳人员的空间区域转向。在这些实施方式中，特别是还可以将ir图像传感器配置为，使得对参考辐射和人员热成像的采集是同时或彼此独立地进行，在此，这两种采集类型可以分开并且彼此独立地进一步处理，因为各自的辐射是从视界中的不同方向入射到ir图像传感器上。
[0033]
在一些特别是可以没有人员闸门的实施方式中，访问控制装置具有用于生成编码化访问令牌的编码器。在此，代码根据所确定的体温指示对限制访问的空间区域的访问被允许或者拒绝。编码器可以特别地具有用于打印例如纸质票据形式的票券的打印装置，该票券具有代码和可选的其它信息。然后，可以根据代码来允许或拒绝访问。特别地，这样的实施方式使得能够：例如在打开或关闭物理出入障碍物的意义上或例如交通灯形式的信号
意义上，将体温测量地点与允许或拒绝访问的位置在空间上分开。特别可能的是，即使只有很少数量的通道去往限制访问的空间区域、特别是只有唯一一个通道，也能够在不同的测量站同时对多个人员进行体温测量。
附图说明
[0034]
下面参照附图详细描述本发明的其它优点、特征和应用。其中：
[0035]
图1以从上方的俯视示意图示例性示出了根据本发明一种实施方式的用于人员访问控制的设备；
[0036]
图2以示意图示例性示出了具有集成的参考辐射源的ir图像传感器；
[0037]
图3a和图3b结合示出了用于说明根据本发明方法的优选实施方式的流程图；和
[0038]
图4示出了根据本发明另一种实施方式的用于人员访问控制的设备，其被构造为亭子。
具体实施方式
[0039]
在图1(上部)中示例性示出的用于人员访问控制的设备100具有可双向使用的人员闸门，该人员闸门具有两个对置的平行侧壁105a和105b，并在其端侧上分别具有门对110a或110b形式的物理性访问限制。如图所示，门对110a、b的门可以特别设计为摆动门。替代地或者除了门对110a、110b以外，还可以提供任意其它类型的物理访问限制，例如各自设置一栅栏。替代地或者除了物理访问限制以外，还可以提供信号传递，其传递访问被允许或阻止的信号。例如，可以为此提供诸如交通灯形式的发光装置或者声音信号。
[0040]
通过侧壁105a、b和门对110a、b，在人员闸门内部定义一空间区域115，该空间区域用于在查验期间容纳待控制人员p，并用作通过设备100进入限制访问空间区域的通道区域。由于该示例性的人员闸门是可双向使用的，因此其可被用于确保进入或离开限制访问空间区域。
[0041]
在下文中，除非另有说明，否则出于阐述的目的(特别是图3)，均假设图1中(未示出)的限制访问空间区域位于人员闸门的右侧，因此设备100是从左向右通过，以进入到限制访问空间区域中。
[0042]
在这种情况下，门对110a用作人员闸门的入口并且特别具有人员隔离的目的，以便通过相应的短时打开而允许一个人进入空间区域115中进行检查，理想情况下这将与随后对空间区域115中同时存在的人员数量的感测控制相结合，并且只要例如人员p在空间区域115中进行检查，就阻止其他人员进入。
[0043]
在下文中，假设针对两个控制方面进行访问控制：即，一方面，对人员p进行验证，使得只有被授权的人员才能通过设备100；另一方面对每个待控制人员的体温进行测量，以便能够识别可能升高的温度(发烧)，并且只允许其体温tk根据温度标准t
t
没有被归类为温度升高或者发热的人员通过。
[0044]
所述验证可以通过不同的类型和方式进行，例如，人脸识别、指纹识别、pin输入、虹膜扫描或其它已知的验证方法。还可以将多种这样的验证方法组合使用。为了进行验证，设备100具有相应的传感器和/或用户界面(例如用于pin输入)以及用于每个通过方向的控制器140a、b。用于两个通过方向的控制器140a、b也可以组合在单一的控制器中。此外，传感
器或用户界面或者二者均可以与相应的控制器140a、b组合成一个单元。控制器140a、b用于特别是基于计算机程序控制设备100，特别是在执行根据本发明的、例如根据图3的方法时。
[0045]
此外，设备100针对每个通过方向具有图像传感器120a或120b。如图1下部放大所示，图像传感器120a、120b中的每一个均具有用于在红外波长范围(ir)中拍摄热成像的ir图像传感器121a或121b以及用于在可见光波长范围(vis)中拍摄图像的vis图像传感器122a或122b。在此，ir和vis图像传感器可以选择性地(i)如图1所示地一起安装在一个公共壳体中，或者(ii)被单独安装，特别是安装在单独的壳体中。图像传感器120a、120b在此被定向为，使得相应的图像传感器121a、121b和122a、122b的视界指向空间区域115，以便能够在那里拍摄到停留在空间区域115中的人员p的相应图像，至少当人员定位在相应的图像传感器120a或120b前方并面向该图像传感器时。各个ir图像传感器121a、121b和相关的vis图像传感器122a、122b的相对布置对于相应的控制器140a、140b或图像传感器120a、120b本身来说是已知的，因此基于该信息可以进行透视图像校正，以便能够计算由ir图像传感器121a或121b及其各自相关的vis图像传感器122或122b所提供的图像的未失真、透视适配的叠加。
[0046]
在每个ir图像传感器121a或121b的视界中，在人员闸门上分别设置一参考辐射源125a或125b，其用于为相应的ir图像传感器的校准(特别是其传感器信号分析)提供标准。优选地，将该参考辐射源125a、b至少近似地构造为黑体辐射器，使得由其发出的红外参考辐射在其强度和频谱分布方面至少在很大程度上与参考辐射源及其表面的其它特性无关，并且仅或至少主要取决于其温度。如果参考辐射源的温度是已知的，则其发射的参考辐射的强度和频谱分布也是已知的。为了测量它们各自的当前温度，每个参考辐射源125a、125b都具有热电偶130a或130b，该热电偶能够测量其所属参考辐射源125a、125b的当前温度，理想情况下具有《1℃的精度，并将其传输到所配属的控制器140a、140b或所配属的ir图像传感器121a、121b，以进行校准。
[0047]
参考辐射的相应辐射路径135a、b在设备100内部被引导为不与空间区域115交叉，从而不太可能甚或是排除了辐射路径由于待控制人员p在空间区域115中而中断。
[0048]
图像传感器120a、120b可以被配置设计为，它们各自的位置、方向或焦点是可变化调节的，以便能够改变通过相应的图像传感器可采集的成像区段。在此，这种可配置性可以被实现为，使参考辐射在每个位置、方向或焦点中均出于校准的目的而至少暂时地在校准过程期间位于相关的ir图像传感器121a或121b的视界中。
[0049]
其中布置有两个传感器121a和122a或121b和122b的壳体特别可以是斜度可调的和/或可转动的和/或高度可调的(见图1中的图像传感器120a、120b)。这种可调节性特别可以自动化地进行，更确切地说是根据人员p的位置或体型来进行。相机然后能够例如识别人员p是否不在成像区段中或仅部分在成像区段中(例如，在人员较小的情况下)。相应地，然后进行自动调节，以便使成像区段最佳地对准要被图像感测地检测的人员p。还可以考虑将各个传感器(ir和vis)121a和122a或者121b和122b分别布置在自己的可移动壳体中。此外，控制器或用户界面(图1中的140a、140b)可以特别是被构造为高度可调的完整单元(即，包括两个传感器121a和122a或121b和122b)，特别是使整个单元沿高度行进的升降机类型。
[0050]
在图2中示出了ir图像传感器装置的实施方式200，特别是用于设备100，其中与图1所述变型的不同之处在于参考辐射源270已经与ir图像传感器220作为一个单元集成在同
一壳体210中。
[0051]
ir图像传感器220在这里具有最大视界230，该最大视界通常具有以ir图像传感器220的光轴240为中心的圆锥形的或立体角形的轮廓。在壳体210中有壳体开口250，其用作ir图像传感器220在其外部视界260中的视界开口，该外部视界由壳体开口250界定，该外部视界表示最大视界230的一个子区域。
[0052]
附加地，在壳体210中还存在用于ir辐射的参考辐射源270，例如可加热的金属板。优选地，该参考辐射源270至少近似地被构造为黑体辐射器。此外，在参考辐射源270之上(见图2的上部主要部分)或之中(见图2中位于图示底端的部分)设置热电偶280，以便根据已经参照图1所做的描述来测量参考辐射源270的相应的当前温度作为参考温度。在图2的下部部分中示出了针对图中上部主要部分可选的、辐射源270和热电偶280的组合示例性实施方式。在此，参考辐射源270具有可选地配备有加热装置的热块270c，该热块特别可以是金属块并且用作热源或热缓冲器。在热块270c上设置层270b，特别是作为涂层，其用作黑体辐射器、是暗的并且基本上不反射光或仅轻微反射光，该层可以由热块270c提供热量并且通常呈现其温度。在热块270c中，热电偶280至少部分地布置其空腔中，由此可以实现对热块的温度以及由此对整个参考辐射源270的温度的即时且因此特别准确和可靠的温度测量。优选地是高精度热电偶(pt 100)。特别是为了在使用热接触膏的情况下实现最佳热传导的目的，其可以进入到热块270c的空腔中。热电偶280的测量信号输出端连接到信号转换器280a，该信号转换器本身也可以被构造为热电偶280的一部分并且被配置为将热电偶280的测量信号转换成适于通过ir图像传感器进一步处理的信号，该信号代表参考辐射源270的测量温度或者由此导出和依赖于此的变量。因此，为了校准参考辐射源的辐射的目的，该信号将所述测量温度归为参考温度tr。
[0053]
在图2所示的实施方式200中，参考辐射源270本身不是设置在ir图像传感器220的视界中。相反，在壳体210的内壁上设有偏转镜290，该偏转镜特别可以具有抛光的金属面，例如抛光的不锈钢面。镜面290可以附加于壳体壁地设置或者已经由壳体210的壳体壁的内侧面本身形成。
[0054]
在此将参考辐射源270和偏转镜290的相对位置和方向设置为，从参考辐射源270出发的、用于ir辐射的辐射路径270a通过偏转镜290至少成比例地在ir图像传感器220的最大视界230中成像，从而使ir图像传感器能够图像感测地采集由偏转镜290反射的参考辐射。在此，优选将参考辐射源270和偏转镜290的布置选择为，使得由偏转镜290反射的参考辐射虽然位于图像传感器220的最大视界230中，但不是位于其被界定的外部视界260中，而是位于被界定的外部视界260之外的视界子区域295中。因此，参考辐射可以在不与从外部视界260采集到的热成像重叠的情况下被接收，并且可以在至少基本上不受影响的情况下被分析。因此，实施方式200代表了一种特别紧凑和可靠地实现ir图像传感器的选项。特别地，参考辐射不需要壳体外部的辐射路径。
[0055]
在两个相关的图示3a和3b中示出了根据本发明的用于人员访问控制的方法300的一种示例性实施方式，这两个图一起示出了一流程图并通过“连接器”c图形化地连接。出于阐述的目的，下面将通过示例性、非限制性地参照图1以及从左到右的通过方向描述方法300，但是这不应被视为限制。在通过方向相反的情况下，该方法相应地进行，其中采用了设备100的标记为“a”的元件，特别是控制器140a和图像传感器120a。
[0056]
该方法300包括步骤305，其中，通过ir图像传感器121b感测地采集参考辐射源125b在当前温度tr下发射的红外参考辐射135b。当前温度tr在此特别可以用热电偶130b来测量。然后，在下一步骤310中，相对于在此用作校准标准的参考辐射135b对ir图像传感器121b进行校准。在校准的框架下，基于测量的温度tr和采集的参考辐射135b，将ir图像传感器121b或配属于其的分析单元、特别是分析电子器件或分析软件配置为：在由ir图像传感器121b拍摄的在参考温度tr下发射的参考辐射135b的热成像的基础上，使进一步的温度测量在测量精度范围内提供实际温度tr。分析单元可以特别是由控制器140b形成。
[0057]
在进行校准之后，设备100随时可用于执行人员访问控制。如果待控制人员p在步行通过人员闸门的可由门对110a封闭的入口之后位于设备100的空间区域115中，则例如通过在图形用户界面上的相应显示或者通过语音提示要求其转向图像传感器120b，以便进行图像感测采集。
[0058]
然后在步骤315中，利用ir图像传感器121b拍摄人员p的面部热成像，并生成相应的、代表热成像的热成像数据。同时，在步骤320中，通过vis图像传感器122b在可见光波长范围(vis)内图像感测地采集人员p的面部图像并生成代表该图像的成像数据。为了能够无误差地叠加该热成像和该图像，现在在步骤325中执行对成像数据和/或热成像数据的透视校正，使得在校正之后热成像和vis图像对应于人员p上的相同透视。该校正在此是基于已知的两个图像传感器121b和122b彼此之间的相对位姿和位置来进行。
[0059]
此外，为了确保发烧识别以及基于生物人脸识别所执行的验证的足够可靠性，在步骤330中，基于成像数据计算面部的图像相对于由成像数据所表示的整个图像的总面积a的面积比例f(在相同的图像分辨率下)。
[0060]
如果随后在步骤340中的检查显示比率f/a不高于特定的图像面积比例标准r(340-否)，则判断面部在图像中没有足够大地显示，以致能够确保接下来的方法300在关于允许或拒绝人员p访问由设备100所保护的限制访问空间区域所做出决定的正确性方面正确地进行。因此，返回到步骤315重新执行图像采集。
[0061]
否则(340-是)，该方法将继续进行步骤345，在该步骤中，基于成像数据首先检测和测量人员p的至少一个生物特征，例如眼睛和鼻子的位置。在此基础上，在图像中识别出面部的多个子表面，例如人员p的前额或眼睛周围或脸颊。
[0062]
通过根据成像数据的图像与根据热成像数据的热成像的重叠，现在可以在步骤350中将从热成像的相应成像区域中获取的局部体温分配给每个识别出的子表面。例如，在此可以针对每个子表面，将在其热成像的相关成像区域中出现的最高温度确定为对应的局部体温。替代地，也可以例如将在热成像的对应于子表面的成像区域的平均温度确定为子表面的局部体温。
[0063]
作为提高该方法可靠性的进一步保障措施，可以在步骤355中执行合理性检查，其中，对不同子表面的局部体温进行相互比较或分别针对配属的预定温度标准进行比较。这种温度标准可以例如以基于统计调查所确定的数据的形式存在。即使在局部体温之间的相对比较中，也会定义某些合理性标准，该合理性标准同样可以基于统计学来确定，以便能够确定在针对面部的不同子表面所确定的各个局部体温之间的可能温度差是否处于典型范围内，或者指出由于其偏差而导致测量错误的概率增加。
[0064]
然后，根据该合理性检查的结果，如果合理性检查未通过(360-否)，则进行步骤
360返回到步骤315。否则(360-是)，基于现在合理化确定的各个子区表面的局部体温来确定人员p的整体体温tk。这特别可以如下地实现：即，将局部体温中的最高体温确定为所述整体体温tk(选择标准)。然而，在此也可以考虑选择标准的其它变型，特别是对各个局部体温进行加权平均，或者选择局部温度的子集并对其平均。
[0065]
在步骤370中，现在检查整体体温tk是否高于预定的温度阈值t
t
，该温度阈值以升高的体温的标准的形式定义访问标准。如果是这种情况(370-是)，则在步骤375中拒绝访问并可选地在预定接受者(例如安保人员)的终端设备上触发报警或机密的报警消息。以门对110b形式提供的、用于限制访问空间区域的物理访问限制将保持或被关闭(如果尚未关闭)。
[0066]
否则(370-否)，基于图像传感器122b所采集的成像数据对人员进行验证，为此特别是可以使用之前已经用于确定面部图像的子表面的相同的生物特征。如果验证成功并且得到授权人员p访问该限制访问空间区域的结果(390-是)，则在步骤390中分支到步骤395，在该步骤中允许访问该限制访问空间区域并且特别是打开门对110b形式的物理访问限制。否则(390-否)，分支到步骤375，并相应地拒绝访问。
[0067]
在图4中示出了对应于图1的人员访问控制设备的另一种可选的示例性实施方式400，该设备被设计为亭子。在此，特别是通过以下方式实现人员访问控制：人员p在亭子处被验证并在此被测量体温。为此，设备400具有ir图像传感器410，该ir图像传感器具有用于其校准的集成参考辐射源，如图2所示。此外，还提供了vis图像传感器420和用于照明图像传感器410和420的视界的一个或多个照明元件430，如图所示。为了避免或减少在人员p的眼睛或眼镜上的干扰性平面光反射，可以在照明元件上设置偏振滤光器。此外，特别是出于人员p的验证的目的，该设备还可以具有用户界面的各种元件，特别是(优选被构造为触敏屏(触摸屏)的)显示装置440、身份证读取器450、指纹传感器460和/或用于打印票券的打印机470，根据验证和体温测量的结果在该票券上打印代码，该代码指示是否允许或拒绝访问限制访问的区域。特别在根据代码拒绝访问的情况下，还可以附加地说明拒绝访问的原因，例如，人员p的无效的或被识别为伪造的身份证或者生物特征认证失败或者过高的体温。
[0068]
尽管前面已经描述了至少一种示例性实施方式，但是应该注意，还可能存在大量的变型。在此还应该注意，所描述的示例性实施方式仅为非限制性示例，其不应以任何方式限制在此所述的设备和方法的保护范围、应用或配置。相反，前面的描述将向本领域技术人员提供实现至少一种示例性实施方式的教导，在此应该指出的是，在不偏离所附权利要求及其合法等效物中分别确定的主题的情况下，可以对示例性实施方式中所述元件的功能和布置进行各种改变。
[0069]
附图标记列表
[0070]
p待控制人员
[0071]
100用于人员访问控制的设备，包括人员闸门形式的出入控制装置
[0072]
105a，b人员闸门的侧壁
[0073]
110a，b摆动门对
[0074]
115人员闸门内部的用于待控制人员的空间区域(内部空间)
[0075]
120a，b图像传感器
[0076]
121a，b ir图像传感器
[0077]
122a，b vis图像传感器
[0078]
125a，b参考辐射源
[0079]
130a，b热电偶
[0080]
135a，b参考辐射的辐射路径
[0081]
140a，b控制器，可选地具有用户界面
[0082]
200具有集成参考辐射源的ir图像传感器装置
[0083]
210 壳体
[0084]
220 ir图像传感器
[0085]
230ir图像传感器220的最大视界
[0086]
240 ir图像传感器的光轴
[0087]
250 壳体开口
[0088]
260由壳体开口250界定的ir图像传感器220的外部视界
[0089]
270参考辐射源，特别是黑体辐射器
[0090]
270a参考辐射源去往偏转镜290的辐射路径
[0091]
270b暗的非反射层
[0092]
270c热块，特别是金属块
[0093]
280 热电偶
[0094]
280a 信号转换器
[0095]
290 用于参考辐射的偏转镜
[0096]
290a参考辐射源偏转镜的镜像
[0097]
295视界子区域
[0098]
300用于人员访问控制的方法
[0099]
305-395方法300的方法步骤
[0100]
400亭子形式的人员访问控制设备
[0101]
410具有集成参考辐射源的ir图像传感器
[0102]
420 vis图像传感器
[0103]
430 照明元件
[0104]
440显示装置，特别是触摸屏
[0105]
450 身份证读取器
[0106]
460 指纹传感器
[0107]
470 用于票券打印的打印机
[0108]
a由成像数据表示的总成像面积
[0109]
f表面部分(例如面部)的成像面积比例
[0110]
r成像面积比例标准
[0111]
tk(整体)体温
[0112]
tr参考辐射源的参考温度
[0113]
t
t
针对升高温度(发烧)的温度阈值。

技术特征：
1.一种用于人员访问控制的方法(300)，包括：借助ir图像传感器(121a；121b；220)，感测地采集(305)处于电磁频谱的红外、ir、波长范围内的参考辐射(135a；135b)，所述参考辐射由热参考辐射源(125a；125b；270)在已知的参考温度(t
r
)下发射；针对在所述参考温度(t
r
)下采集的、在此用作标准的参考辐射(135a；135b；270a)，将所述ir图像传感器(121a；121b；220)校准(310)为温度传感器；借助所述ir图像传感器(121a；121b；220)，在红外波长范围内，图像感测地采集(315)待控制人员(p)的体表的至少一个表面部分，并生成代表在此所采集的表面部分的热成像的热成像数据；基于所述热成像数据并在考虑到所述校准的情况下，确定(350至365)所述人员(p)的对应于该表面部分的体温(t
k
)；根据所确定的体温，允许(395)或拒绝(375)所述人员(p)访问限制访问的空间区域。2.根据权利要求1所述的方法(300)，还包括：在可见光波长范围内，图像感测地采集(320)的至少一个表面部分，并生成代表在此所采集的表面部分的图像的成像数据；以及根据所述成像数据检测(345)所述人员(p)的至少一个生物特征；其中，附加地根据所确定的至少一个生物特征，允许(395)或拒绝(375)所述人员(p)访问所述限制访问的空间区域。3.根据权利要求2所述的方法(300)，还包括：基于所述至少一个生物特征，将所述表面部分中的两个或更多个子表面识别(345)为所述人员(p)的各个特定体表部分的相应图像；基于所述热成像数据并且在考虑到所述校准的情况下，将所述人员(p)的相应的局部体温(t
k
)分配给这些子表面中的每一个；将相应的局部体温中的至少两个局部体温互相比较(355)，或者与为相应体表部分所配属的各自的温度标准进行比较；其中，附加地根据一个或多个比较结果是否满足(360)对应于该一个或多个比较的访问标准，允许(395)或拒绝(375)所述人员(p)访问所述限制访问的空间区域。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，其中，基于所述热成像数据并在考虑到所述校准的情况下，如下地确定所述人员(p)的对应于所述表面部分的体温(t
k
)：即，从所述热成像中仅选择性地将所述表面部分的一个或多个子表面的相应的温度值用于此目的，其中所述子表面或其温度值或者两者均对应于预定的选择标准。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法(300)，还包括：在由所述成像数据所代表的图像内部，确定(330)在对所述人员(p)的被预选出的体表部分进行成像的图像的总面积(a)上的成像面积比例(f)；检查(340)该成像面积比例(f)是否符合成像面积比例标准(r)，该成像面积比例标准指定了最小所需成像面积；和如果根据对所述成像面积比例(f)的检查(340)，不满足所述成像面积比例标准(r)，则拒绝(375)所述人员(p)访问所述限制访问的空间区域。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法(300)，还包括：
在基于随后被透视校正的图像来检测(345)所述人员(p)的至少一个生物特征之前，对由所述成像数据所代表的表面区域的图像进行透视校正(325)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)，其中，在拒绝(375)访问的情况下，触发下列一个或多个反应：-声音报警或者光学报警；-物理上禁止访问(110a；110b)所述限制访问的空间区域；-向预定的接受者发送信号或消息以通知拒绝访问-在预定的接受者上生成物理访问令牌，所述物理访问令牌具有通知访问已被拒绝的加密消息。8.一种用于人员访问控制的设备(100；400)，所述设备被设计为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(300)。9.根据权利要求8所述的设备(100；400)，具有：ir图像传感器(121a；121b；220；410)，用于图像感测地采集处于电磁频谱的红外、ir、波长范围内的辐射并生成代表在此所采集的热成像的热成像数据；参考辐射源(125a；125b，270)，用于在所述参考辐射源的已知的参考温度(t
r
)下发射至少成比例地为红外线的参考辐射(135a；135b)，该参考辐射被提供作为将所述ir图像传感器(121a；121b；220)校准为温度传感器的标准；访问控制装置(105a，b；110a；b)，用于信号传递或实现允许或拒绝人员(p)访问限制访问的空间区域；和控制器(140a；140b)，其被配置为：针对在此用作标准的、在所述参考温度(t
r
)下采集的参考辐射，将所述ir图像传感器(121a；121b；220)校准为温度传感器；在考虑到所述校准的情况下，确定由所述热成像数据所代表的待控制人员(p)的体表的表面部分的体温(t
k
)；和操控所述访问控制装置(105a，b；110a；b)，以便根据所确定的体温(t
k
)允许或拒绝所述人员(p)访问所述限制访问的空间区域。10.根据权利要求8或9所述的设备(100；400)，还具有vis图像传感器(122a；122b；420)，用于在可见光波长范围(vis)内图像感测地采集至少一个表面部分并生成代表在此采集的表面部分的图像的成像数据，其中所述设备(100；400)被设计为，使用所述vis图像传感器(122a；122b；420)执行根据权利要求2至7中任一项所述的方法(300)。11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备(100；400)，还具有热电偶(130a；130b；280)，用于感测地确定所述参考辐射源(125a；125b；270)的参考温度(t
r
)。12.根据权利要求8至11中任一项所述的设备(100；400)，其中，所述ir图像传感器(121a；121b；220)或所述vis图像传感器(122a；122b)被配置为，它们各自的位置、方向或它们各自的焦点是可变化调节的，以便能够改变能够借助相应的图像传感器(120a；120b；220)所采集的成像区段。13.根据权利要求8至12中任一项所述的设备(100；200；400)，其中：所述参考辐射源(270)被布置在与所述ir图像传感器(220；410)相同的壳体(210)中；所述ir图像传感器(220；410)的视界(230)具有一视界子区域，该视界子区域位于所述
壳体(210)的内部并且没有被设置用于检测从所述壳体外部入射的ir辐射；在所述视界子区域中布置有用于ir辐射的偏转镜(290)，所述偏转镜被配置为将由所述参考辐射源(270)发射的参考辐射(270a)偏转到所述ir图像传感器(220；410)的视界(230)中，从而允许所述ir图像传感器(220；410)在所述视界子区域感测地采集所述参考辐射(270a)。14.根据权利要求8至13中任一项所述的设备(100)，其中，所述访问控制装置具有人员闸门(105a，b；110a，b)，其中根据所确定的体温(t
k
)允许或拒绝访问所述限制访问的空间区域。15.根据权利要求14所述的设备(100)，其中，所述参考辐射源(125a；125b)被布置在所述人员闸门(105a，b；110a，b)上的第一位置处，并且所述ir图像传感器(121a；121b)被布置在关于所述人员闸门的内部空间(115)与所述第一位置相对置的第二位置处，使得所述参考辐射源(125a；125b)的辐射路径(135a；135b)至少成比例地位于所述ir图像传感器(121a；121b)的视界中，以使所述辐射路径不与被设置用于在所述人员闸门中容纳待控制人员(p)的空间区域(115)交叉。16.根据权利要求8至13中任一项所述的设备(400)，其中，所述访问控制装置具有用于生成被编码的出入令牌的编码器(470)，其中，代码根据所确定的体温(t
k
)指示允许或者拒绝范围所述限制范围的空间区域。

技术总结
本发明涉及一种用于人员访问控制的方法以及一种设计用于执行该方法的设备。所述方法包括：借助IR图像传感器，感测地采集处于电磁频谱的红外、IR、波长范围内的参考辐射，该参考辐射由热参考辐射源在已知参考温度下发射，热参考辐射源特别可以至少近似是黑体辐射器；针对在参考温度下采集的、在此用作标准的参考辐射，将IR图像传感器校准为温度传感器；借助IR图像传感器，在红外波长范围内，图像感测地采集待控制人员的体表的至少一个表面部分、特别是其面部或其一部分，并生成代表在此所采集的表面部分的热成像的热成像数据；基于热成像数据并在考虑到校准的情况下，确定于人员的对应于该表面部分的体温；根据所确定的体温允许或拒绝人员访问限制访问的空间区域。拒绝人员访问限制访问的空间区域。拒绝人员访问限制访问的空间区域。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：米尔鲍尔两合公司
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2023/7/20