单片机技术下的人脸识别报警系统_胡欣伟.pdf

：单片机技术下的人脸识别报警系统胡欣伟 赵 庆 陈出新武昌工学院 湖北武汉 摘 要：在信息技术和物联网技术发展至今的时代下，技术和人类生活的关系已经变得密不可分。伴随着生物科学技术的进步，人脸识别技术开始发展直至成熟，在人工智能领域随处可见其身影。如今，人脸识别技术同样也应用到了单片机中，本文以 单片机为核心，利用 图像传感器以及传感器技术，再利用算法加以处理，实现了便携式终端在家庭或学校以及一些小场景中的使用。关键词：人脸识别；单片机技术；计算机技术；图像传感器；便携式终端：，：；自人脸识别技术问世以来，我国对于人脸识别技术的需求日益增多，例如，在安防监控、实时警报、身份验证等方面都得到了应用。人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行识别的一系列相关技术。然而受各种不确定的因素影响，导致了许多人脸识别技术精度不高，所以本文所研究的单片机技术与人脸识别结合将会是一个解决上述问题的有效的方法。单片机技术的发展以及特点单片机也叫单片微控制器，是由集成电路和相关芯片组合成的一个独立系统，和微型计算机一样，可以处理分析数据，使用领域十分广泛。从 世纪 年代开始，单片机技术在人类科技生活中已经有了初步的体现，随着人类对科技的不停探索，以及对高质量生活的不停追求，单片机技术已经广泛应用于大量不同的领域。如今，人们开始重视单片机在智能技术方面的开发应用，将单片机技术与物联网技术、通信技术、人脸识别等各种新兴技术相结合，在各行各业都有单片机的身影，单片机普遍性的特点使得其他科技领域以及生活层次方面都得到了不同发展，使得这些行业可以有了更广阔的发展前景。如涉及交通系统、智能家居等领域。从智能家居角度来讲，单片机技术结合了物联网技术、通信技术、人脸识别技术等，用户只需通过终端对系统下达命令即可控制家庭中的各种电器，某种意义上也促进了智慧城市的发展。单片机显著的特点就是稳定和高效，从单片机发展至今，它的结构变得更加简单，但是性能更加强悍，可以保证持续的正常工作时间。同时单片机功耗也越来越小，处理速度快，体积也越来越小。可以说单片机就是便携式电子技术的代名词。单片机可以与各种高新技术相结合，来承担计算、控制等功能，在使自身技术进步的同时也促进了其他高新技术的发展。人脸识别技术的发展人脸识别技术根据采集到的人脸或输入的照片判断是否存在人脸，然后进一步通过计算机技术分析比较识别出不同的脸部特征，广泛被应用于交通出行管理领域。人脸识别在最初阶段研究人脸识别的面部特征时只能机器识别，没有实现自动识别。世纪末，主要研究人工算法识别，属于半自动化。世纪至今，人脸识别应用于互联网，随着技术的成熟，开始大面积的推广，如今技术的发展已到了较高的程度。人脸识别不同于其他识别手段，其识别方式简单，属于非接触式且不易被人察觉。但目前对于面部被遮挡的对象（戴口罩）进行识别还存在问题，此外隐私性和安全性也是所有技术都需要考虑到的问题。总的来说，与其他传统生物识别方法相比，人脸识别主要涵盖非接触式、非侵扰性、硬件规模较小、识别或采集人脸效率高等技术优点。高新技术下的人脸识别报警系统目前传统的人脸识别都是由 摄像机、图像采集卡、计算机以及计算机上相应的图像收集软件构成。这类 科技风 年 月科技创新系统的检测能力非常出色，但是造价太高，整个系统安装相对复杂，适用的场景并不广泛，只在重大的场合中使用。在多数的场合中，由于各种条件情况差异大，人员数量庞大，容易出现无法及时修补的漏洞。而且网络技术手段的应用是个漫长的过程，无法有效且及时处理突发的一些状况。要以低成本高效的手段来解决不规范问题，就不得不在之前的人脸识别系统中完善以及加强技术。单片机的加入就是完善人脸识别系统的方式之一。利用单片机作为核心，单片机的低功耗以及高效性，完美符合报警系统对成本的把控需求。利用 摄像头模块，使用 语言来提高核心算法，通过人脸检测、标志跟踪、眼球跟踪来精确地抓捕疑似异常行为。最后以抓捕的疑似异常行为图片与视频通过单片机的计算比对来判断是否异常。如果存在不异常行为，单片机立刻控制相应的警报系统做出反应，并且保存下来相应的视频与图片。整个过程也可设置到 的响应时间，解决了以前人脸识别系统的时效问题。新型人脸识别报警系统的优势现在市场上还没有大规模普及人脸识别设备，因此，市场上迫切地需要一款能精准识别人脸且高效的人脸识别设备。目前，大多数面部识别系统都是在大型图像处理器上运行的，尽管图像处理速度很快，但通常规模更大，只适用于大群体。而面向普遍人流量小的群体或是个人的便携式人脸识别设备比较少，且大部分都具有成本高、应用价值低等特点。因此，新型的人脸识别系统具有非常重要的意义。在应用场景中人脸的角度并不总是垂直的，因此可能会识别不准确甚至无法识别，系统在识别过程中可能产生误判，这是衡量人脸检测和定位性能的重要因素之一。新的面部识别系统可以与 计算能力相结合，使用面部识别模块能运行更加复杂的算法，不同于传统的使用 语言进行编译，芯片编写了能使用高级语言 进行程序编写的固件，独特的高级数据结构使得图像的处理能力大大提升，从而减少了系统在识别时可能产生的误判。单片机可对采集的数据进行精确分析，对人脸进行精准识别，使其对场景环境进行监控来防止不规范行为。新的面部识别系统通过创建体积小、结构简单、便宜和功能齐全的模块，使大规模使用成为可能。使用摄像头技术和面部识别微控制器，采用算法控制实现了自动面部识别，部分弥补了现有技术的缺陷。新型人脸识别报警系统的结构与设计 关键技术（）图像传感器以及传感器技术；（）单片机技术；（）图像处理算法。是一款四分之一英寸单芯片的图像传感器，其分辨率可以达到 像素 像素，刷新率能实现最快 的图像采样。同时传感器的内部也集成了相应的图像处理功能，其中包括自动控制增益、自动曝光控制、自动白平衡等等。同时 传感器也具有比较高的灵敏度，在较低的光线影响下也可以正常运行。具有高效率、低功耗的特点，得益于多功耗域架构，每个功耗域都有与之匹配的低功耗模式，使功耗效率提高。同时芯片内配置多个稳压器，有在运行和停止期间为内核提供不同电压的，还有为专门 供电的，以及一个备份稳压器。同时 还具有图形处理功能，该单片机具有双层应用的新型 控制器，使得内容创建速度借助 内存复制器的优势在单核运行的基础上翻了一倍。除了高效的 原始数据复制以外，还支持其他功能，比如，图像格式转换或图像混合。这样，就提高了图形内容创建速度，节省了 内核处理带宽时间更多的资源应用于其他程序。硬件的设定对于视觉处理来说，想要获得更加高质量的图片，就需要高像素的镜头，不仅如此，感光元件的选择也对最终的结果有着很大的影响，感光元件的大小意味着分辨率的大小，而分辨率也决定着图像质量的好坏。软件的架构设定图 图 科技创新科技风 年 月 新型人脸识别报警系统的运行与应用工作开始时，人脸识别系统中的 摄像头第一次识别到人脸时，开始进行是否存在异常行为判断，鉴别当前人脸和事先存入 卡的人脸差异性。若有差异性，两者不匹配时，则判断为无法识别目标的行为，报警开启，长鸣 后停下。若无差异性，则循环判断是否有异常行为。抓拍到有异常行为之后，延时，若还是抓拍到存在异常行为，即视为异常，灯闪烁，并且把抓拍到的异常行为相片存入 卡中，便于以后的鉴别和记录在案。新型人脸识别报警系统，适用于绝大多数的场景。该系统分为硬件和软件两个大板块，便携小巧的硬件设施，可以方便任何活动场景的安装与使用。例如，低廉的使用成本甚至可以运用到个人或者家庭当中。如此一来家庭监控就可以与人脸识别相结合，从而达到监控异常现象和防盗报警的作用。新型人脸识别系统还应用于汽车行业。现在生产的高科技汽车都具有防盗和防疲劳驾驶的功能，但是真正使用中的还是老式的汽车多，并且不具备这些功能。新型人脸识别报警系统的低成本特性，可以完美适配老式汽车的缺陷，判断司机是否有异常疲劳驾驶行为，同时驾驶员是不是车主等。又或是用于医疗行业，进行实时病患的状态监控。许多病人的病情是需要留院进行实时观察的，在医院病患多的情况下，人脸识别报警系统的应用就缓解了人工压力。每个床位都进行了监控，缓解了家属和医护人员的压力，而且由于报警模块的存在，使得在异常情况时可以及时采取相应措施。新型人脸识别报警系统的相关问题 防误判功能的应用由于在人脸识别的过程中，会出现光线变化，人像的快速移动、抖动等因素。而在神经网络训练的过程中，由不可抗因素产生的误差是无法避免的，以至于在真正运用时，会对判断结果产生偏差。为了避免这类事情的发生，在程序设定的时候需要留下一定的容错率，要通过算法来排除这些因素对判断结果的干扰。人脸识别的精度人脸图像与其他的一般图像，对于单片机来说并没有什么区别，读取到单片机后就都成为了二进制代码。所以如何识别出图片中的人脸部分所位于的像素点才是关键。具体解决方案就是通过训练来完成对人脸的判断，使用许多含各类人脸信息的图片与相应且等量的没有人脸的图片进行精神网络训练。在训练中找出数据的差异，然后把相关的数据储存起来，再通过与程序获取到的图片进行对比，由此来提升人脸识别的精确度。文件的储存各类图片的大小会存在一定的差异，就连同一张图片在不同清晰度的条件下，所占内存的大小都是不同的。一般的图片都介于 之间，视频的大小都是以兆帕为单位计量。而单片机的储存芯片存储不超过，这样的空间大小对于图片视频的储存来说太小了。然而通过对系统使用文件路径的更改，把单片机内部的存储空间转移到外接的硬盘或者 卡上面，储存空间的问题就得到了有效的解决，甚至把代码的运行环境也转移到了外接的硬盘或者 卡中。在更大的运行环境下，系统的运行速度也会更快，系统的时效性也会更高。结语综上所述，在如今的生产生活中，各项新兴技术的产生方便了人们的生活，这样一来，各方面技术科技的完善使得单片机技术有了越来越多的应用前景。在应用的过程中，单片机技术和其他技术相互作用，共同发展，达到了意想不到的效果。顺从单片机技术发展的趋势，该技术促进了单片机技术与人脸识别技术的结合，对相关技术的发展都具有比较深远的意义。参考文献：米勇，徐文叶，何朗，等基于特征脸的人脸识别研究计算机科学与应用，（）：程瑞龙基于 芯片的电梯 显示器设计无线互联网科技，（）：谢懿基于 与 的嵌入式工件尺寸检测系统的设计电子世界，（）：王艳芳，李莉基于物联网环境的单片机技术发展分析信息与电脑（理论版），（）：范顺治单片机技术在电气传动系统中的应用策略研究科技创新与应用，（）：项目：基于人脸识别的中小学生考试防作弊仪设计，项目编号：作者简介：胡欣伟（），男，湖北荆州人，本科在读，就读于武汉市武昌工学院，研究方向：电气工程及其自动化专业；赵庆（），女，湖北武汉人，研究生，副教授，研究方向：通信技术；陈出新（），男，湖南岳阳人，本科在读，就读于武汉市武昌工学院，研究方向：电气工程及其自动化专业。科技风 年 月科技创新