張新崇 孫高文 溫號(hào)揚(yáng) 李耀輝 郭文賓 戶(hù)學(xué)珍

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)以及AI領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人臉信息采集技術(shù)越來(lái)越重要。人臉識(shí)別在身份認(rèn)證、信息采集、移動(dòng)支付、智能解鎖等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，逐漸深入到人們生活中的各個(gè)部分。本設(shè)計(jì)通過(guò)利用LabVIEW和電腦自帶的攝像頭對(duì)人臉進(jìn)行拍照并儲(chǔ)存，并將采集的照片進(jìn)行對(duì)比識(shí)別，比較人臉特征，進(jìn)而判斷拍照者與存儲(chǔ)信息中的人物是否為同一人。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別;信息存儲(chǔ)對(duì)比;LabVIEW

背景：

近年來(lái)，由于物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)也逐漸步入人們的生活當(dāng)中，并且和我們的生活產(chǎn)生了密不可分的關(guān)系。人臉識(shí)別技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，分析比較人的臉部特征，從而達(dá)到識(shí)別人臉對(duì)應(yīng)的身份的目的。人臉識(shí)別技術(shù)包括人的面部圖像采集、人臉定位、人臉識(shí)別預(yù)處理、查找并確認(rèn)身份等。而LabVIEW具有良好的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析的功能，因此本篇設(shè)計(jì)一款基于LabVIEW的簡(jiǎn)易人臉識(shí)別系統(tǒng)?；竟δ苋缦拢?/p>

（1）利用LabVIEW視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊中的IMAQdx Open Camera.vi調(diào)用電腦自帶攝像頭cam0，并使用IMAQdx Configure Grab.vi對(duì)攝像頭進(jìn)行配置;

（2）使用IMAQdx Grab.vi對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝。對(duì)拍攝的照片進(jìn)行格式、名稱(chēng)以及存儲(chǔ)路徑進(jìn)行設(shè)置;

（3）對(duì)拍攝的照片調(diào)用;

（4）將拍攝的照片顏色進(jìn)行RGB分離處理;

（5）將分離的RGB像素進(jìn)行HSV轉(zhuǎn)換，并將值存入數(shù)組中;

（6）對(duì)人臉面部特征鎖定;

（7）將兩張照片面部像素對(duì)應(yīng)的值，進(jìn)行運(yùn)算，若結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)，則識(shí)別成功，反之識(shí)別不成功。

1、設(shè)計(jì)思路

首先通過(guò)一個(gè)拍照vi對(duì)人臉進(jìn)行拍照，并將照片以.JPG格式保存至文件夾。然后使用人臉識(shí)別vi對(duì)拍照保存的照片進(jìn)行調(diào)用，每次運(yùn)行調(diào)用兩張照片進(jìn)行識(shí)別對(duì)比。若兩張照片是同一個(gè)人則顯示識(shí)別成功，照片相同;否則顯示識(shí)別失敗，照片不相同。

1.1照片拍照模塊

通過(guò)使用視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊插件實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦攝像頭的調(diào)用，然后通過(guò)抓取控件對(duì)實(shí)時(shí)畫(huà)面抓取，最后將抓取的照片通過(guò)照片存儲(chǔ)控件對(duì)抓取的照片進(jìn)行存儲(chǔ)。

1.2照片識(shí)別模塊

提取照片人臉區(qū)域像素值并將其存入數(shù)組中，將來(lái)兩張照片人臉區(qū)域的像素值進(jìn)行運(yùn)算比較，運(yùn)算結(jié)果在設(shè)置范圍內(nèi)則可達(dá)到對(duì)相同人臉照片識(shí)別的效果。

2、硬件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的硬件包括筆記本電腦以及LabVIEW運(yùn)行環(huán)境。此次照片獲取采用電腦自帶的攝像頭進(jìn)行拍照，要在NI MAX里面檢測(cè)到電腦攝像頭設(shè)備。

3、軟件設(shè)計(jì)

3.1攝像頭調(diào)整

利用LabVIEW視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊中的IMAQdx Open Camera.vi調(diào)用電腦自帶攝像頭cam0。使用IMAQdx Configure Grab.vi對(duì)攝像頭進(jìn)行配置。然后使用IMAQdx Grab.vi對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)抓取。最后對(duì)抓取的照片進(jìn)行格式、名稱(chēng)以及存儲(chǔ)路徑進(jìn)行設(shè)置。

3.2照片顏色分離及轉(zhuǎn)化

通過(guò)for循環(huán)結(jié)構(gòu)和顏色至RGB轉(zhuǎn)換控件將像素圖的紅色、綠色和藍(lán)色進(jìn)行顏色分離。通過(guò)公式節(jié)點(diǎn)函數(shù)將RGB轉(zhuǎn)換為HSV。HSV即色相（Hue）、飽和度（Saturation）、明度（Value）。色相是色彩的基本屬性，就是平常說(shuō)的顏色的名稱(chēng)，如紅色、黃色等。飽和度（S）是指色彩的純度，越高色彩越純，低則逐漸變灰，取0-100%的數(shù)值。明度（V），取0-max（計(jì)算機(jī)中HSV取值范圍和存儲(chǔ)的長(zhǎng)度有關(guān)）。HSV顏色空間可以用一個(gè)圓錐空間模型來(lái)描述。圓錐的頂點(diǎn)處，V=0，H和S無(wú)定義，代表黑色。圓錐的頂面中心處V=max，S=0，H無(wú)定義，代表白色。RGB顏色空間中，三種顏色分量的取值與所生成的顏色之間的聯(lián)系并不直觀(guān)，通過(guò)顏色的轉(zhuǎn)換將面部特征顏色從北背景中提取出來(lái)。

結(jié)語(yǔ)

人臉識(shí)別技術(shù)已逐步進(jìn)入我們的生活當(dāng)中，在金融、軍隊(duì)、司法、公安、教育醫(yī)療等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)是基于LabVIEW的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)，通過(guò)照片采集存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、對(duì)比分析進(jìn)而達(dá)到人臉識(shí)別的功能。程序中使用了LabVIEW視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)模塊中的IMAQdx Open Camera.vi用于調(diào)用電腦自帶的攝像頭，使用了RGB轉(zhuǎn)HSV算法進(jìn)行顏色分離，最后鎖定人臉?lè)秶M(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，但較為完整的體現(xiàn)了人臉識(shí)別過(guò)程中的基本步驟和技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘭晶.基于LabVIEW的人臉識(shí)別系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].碩士學(xué)位論文 北京郵電大學(xué)2015.

[2] 馬艷. 基于顏色與模板匹配的人臉檢測(cè)方法[D].大連：大連理工大學(xué)， 2006.

[3] 陳樹(shù)學(xué) 劉萱. LabVIEW寶典[M] 電子工業(yè)出版社 2011.

[4] 任元元 基于LabVIEW的人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)研究[D]. 碩士學(xué)位論文 青島科技大學(xué) 2012.6.8.

[5]聶逸菲 基于LabVIEW的人臉識(shí)別智能考勤系統(tǒng)[D] 長(zhǎng)江大學(xué)電子信息學(xué)院 2020.

河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院 471000