DOI：10.3969/j.jssn.1009-9492.2016.z1.067
尧瑶琴1，吴志彬2，赵华峰3
（广东安居宝数码科技股份有限公司，广东广州，513000）
摘 要 随着生物识技术的发展，声纹，指纹，人脸等识别技术在银行，个人认证，公安，电子护照及身份证领域得到广泛
的应用发展，以人脸识别的门禁系统在目前的很多中高端智能住宅楼应用越来越多。人脸识别方便灵活，直接刷脸进门，不 台阶轴会因为门禁IC卡的丢失，被挡于门外；由于人脸面部特征的独特性，刷脸进门安全可靠；刷脸进门，只需看摄像头，无需
接触共公设备，卫生健康；适用性强，只需一张脸，或您抱着小孩，提着重物，都可以开门。
关键词：电子技术，人脸识别，楼宇对讲，门禁系统远距离遥控器
中图分类号：TP391.41 文献标识码：B 文章编号：1009-9492（2016）z1-0268-03
0 引言
电子技术的日新月异的发展，楼宇门禁系统也在不断的发展，以生物识别技术为核心的门禁系统逐渐替代主流的非接触式的IC卡门禁系统应用于中高档楼宇中。人脸识别是基于面部特征信息进行识别的一种技术，包括采集人脸图像及跟踪人脸图像，人脸识别特征提取，人脸识别数据的学习、记忆及对比辨识。人脸识别门禁系统包括人脸识别及门禁控制两大方面技术。本系统是近红外人脸识别系统，其核心是基于汉王FM20模组，FM20主要进行人脸检测，个人面部提取，特征数据分析，然后对比最初存储的人脸信息库，完成身份识别功能。控制采用TI DM365，主要用来进行人脸图像回显，检测FM20人脸识别结果，控制门锁进行开门，及将刷脸记录上传登记。 1 系统架构概述
系统总体框图如下图所示：
1.1 红外图像采集
本系统是设计为近红外光源人脸识别系统，不会因为光线环境变化而影响识别效率。红外图像采集主要由红外摄像头和OV7740 CMOS图像传感器组成。OV7740是一颗感光面积为1/5英寸，分辨率为VGA 640*480，内置图像信号处理系统的CMOS图像传感。其采集处理的数据输出格式为8位YUV的数据，经过并行数据结口传送到FM20人脸识别核心进行人脸识别的处理。
1.2 FM20人脸识别核心
sesedyFM20采用高速1G MIPS处理器，内置256 DDR3 SDRAM，其内部运行人脸识别及处理的核心算法。
核心算法性能如下：
认假率 小于0.001%
玻璃纤维膨体纱拒真率 小于1.0%
识别速度 1000人小于1秒
比对时间 0.6s左右
存储容量 2000人
指纹验证方式 （1：1）和（1：N）
算法 基于人脸特征点的识别算法
FM20主要功能：实现人脸测，用户注册及删除，模板提取，模板存储，模板删除，人脸特征对比。
FM20获取红外图像摄像头采集到的数据，对图像进行预处理，然后利用人脸库特征分类器检测人脸，提取出人脸区域。将检测出的人脸部分颜光照归一化，利用椭圆空间进行肤判别，提取如眼睛等的重要特征点，并进行PCA和LBP综合分析。根据特征提取的结果和已录入人脸数据库的人脸信
息对比，寻特征最为接近的结果返回给TI DM365控制器进行开锁控制。
1.3 TI DM365
是本设备的控制核心，DM365是一个低成本的高清网络摄像机产品级解决方案，内部集成视频处理器，LCD控制器，及多个图像处理协处理器，以及丰富的外设。本系统中DM365主要是采集彩摄像头的数据，检测到人脸数据进行回显，并且控制红外led灯的开关；实时查询FM20的人脸检测结果，进行开锁控制及上传开锁记录。
万能夹具1.4 彩图像采集
彩图像采集主要由彩摄像头和OV7740 CMOS图像传感器组成：虽然本系统中的彩摄像头与人脸识别无直接关系，但可以实现图像变化检测、图像回显、获取彩安保照片等重要功能，这些功能可以使本系统实现良好的交互及二次追踪每一次识别结果
1.5 红外led灯
由于是近外红人脸识别系统，需要配置led灯源，以便进行数据的采集。本系统采用128颗红外led 灯，发射足够亮度红外光线，以保证红外摄像采集设备能接收反射红外光线，获取可靠的红外图像。 1.6 开锁控制器
接收TI DM365控制信号，实际控制各类电锁的开关及闭合
2 电路模块简介
系统电路主要围绕TI DM365及FM20为核心的电路。DM365采用ELQFP338封装，核心电路包括核心供电电路、复位电路，外部时钟晶振电路、外接Flash、SD卡 、Camera、以太网PHY等接口电路，其他外围电路根据功能模块区域布开。
本系统通过标准接口提供电源输入，采用单5V供电方式(注意供电电流需要大于2A)，电源转换模块为微处理器及其他外设提供3.3V和1.8V/1.35V电压。
本系统低电平复位周期最短为12(1/24M)=500ns。采用复位芯片MAX708T来复位，上电时输出复位信号，在按键后加SN74LVC1G07通过LED来指示复位，并通过MAX708T来复位。、
外部存储主要包括 DDR SDRAM，NAND FLASH MMC,SD。DDR模块主要采用MT47H64M16，128M ，总其16块，每块有64Mb.有13根地址线，16根数据线，及3根块地址线；CS片选，WE使能线。供电电压1.8伏。
本系统外接一片128M的NAND Flash，使用8位的数据线，CE片选，RE读能，WE写使能，WP写保护。
本系统Camera接口使用8bit数据位宽，兼容BT.601和BT.656的Camera接口。设计中需要注意Camera 接口数据线顺序需和DM365及FM20的图像传感器接口一一对应，SLCK必须先给Camera Sensor提供工作
时钟，I2C的初始化才能正常进行，还需要根据所用的Sensor 正确配置RESET和PWDN控制信号，根据选用的Sensor，通过I2C对其配置才能正常工作的，本文设计使用的Sensor 为OV7740。
本系统中TI DM365与FM20之间采用串口通讯，接口电路图如下：
3 系统软件设计
本文设计的系统运行主要是FM20与TI DM365之间交互运行来完成人脸识别到开锁的控制，TI DM365内部运行的是嵌入式 LINUX,FM20主要运行的是UCOS，两芯片间主要采用串口通讯，通读波特率为：
115200，每次传输的数据最大值为2048字节，数据包格式：包头、包标识，包长度、包内容、包效验和。两芯片之间通讯主要实现用户注册，用户删除，1：N对比，1：1对比，模板导入，模板导出，模板删除等功能。
主机识别功能流程简介：FM20从红外摄像采集获取第一张图像，然后获取第二张图像，然后将两张图的分量做对比，差别大于一定阀值时，通知DM365打开红外Led灯板；FM20判断图像数据中是否存在人脸，存在则执行1：N识别，若在人脸库检测到人脸，则通知DM365关闭灯板，控制开锁，完成识别。
结束语
本文提出的以TI DM365与汉王FM20为核心的人脸识别方案，实现了人脸识别检测，开锁功能。模块化设计，具有电路简单，功能齐全、兼具功耗低、生产成品低等特点，具有实质的应用价值。
参考文献
1.杨玉龙，人脸识别门禁系统的设计与实现【D】.重庆：.重庆大学硕士学术论文2014
2.尼克松，特征提取与图像处理，年电子工业出版社出版，2010
3.FM20应用开发手册 北京汉王科技 Ver2.0 2015
茶籽粉4.TI DM365数据手册 美国德州仪器公司 2009
作者简介：尧瑶琴，女，1983年08月，江西，本科，图像传感器。
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