◆廣東省東莞中學(xué)松山湖學(xué)校高一（十四）班 陳霖凱

最近朋友A向我訴苦：“總有人趁我不在的時(shí)候偷用我的電腦，不是打亂桌面的圖標(biāo)順序，就是刪除我的文件。你能幫我想個(gè)辦法，找到偷用我電腦的‘真兇’嗎？”

要抓到“真兇”，就得找到其偷用電腦的證據(jù)，最好的證據(jù)就是留下相關(guān)的影像！最初，我建議A用電腦自帶的攝像頭充當(dāng)監(jiān)控器。但研討后我們發(fā)現(xiàn)，電腦自帶的攝像頭錄制的視頻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不便于快速查找“真兇”，所以這個(gè)方案被否定了。

于是我便思考，能否讓筆記本電腦上自帶的攝像頭在有人靠近電腦時(shí)自動(dòng)拍照，記錄“真兇”的影像證據(jù)，以便找出“真兇”？

我提出的第一版方案是使用python對(duì)攝像頭返回的每一幀進(jìn)行處理，識(shí)別出人臉并拍照。這個(gè)方案主要通過(guò)opencv庫(kù)及其內(nèi)置的人臉檢測(cè)分類器工作，技術(shù)較成熟，進(jìn)行相關(guān)的開(kāi)發(fā)也十分便捷。

編寫程序后，我發(fā)現(xiàn)這個(gè)方案存在如下兩個(gè)問(wèn)題。

1.該方案在識(shí)別人臉時(shí)，易受外部環(huán)境的干擾而導(dǎo)致識(shí)別失敗。例如，用一張紙遮住人臉的下半部分后，程序便無(wú)法確認(rèn)攝像頭傳回的畫面中有無(wú)人臉。如果“真兇”稍加偽裝，遮住人臉的某些特征部位，程序便無(wú)法識(shí)別。

2.該方案對(duì)電腦資源占用過(guò)大，性能不佳的電腦運(yùn)行程序時(shí)易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰（朋友A的電腦就因?yàn)樾阅懿患讯霈F(xiàn)了這樣的情況）。

為解決上述問(wèn)題，我又開(kāi)始思索：既然基于人臉的識(shí)別方式不夠精準(zhǔn)，能否對(duì)人體的其他特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)？

人體會(huì)向外輻射紅外光，紅外光很難被屏蔽。所以，我想使用Arduino這一開(kāi)源創(chuàng)客神器與人體紅外感應(yīng)模塊來(lái)找出“真兇”。只要“真兇”進(jìn)入感應(yīng)模塊的感應(yīng)區(qū)域，紅外感應(yīng)模塊就會(huì)通過(guò)高低電平的變化向Arduino控制板發(fā)出信號(hào)，Arduino通過(guò)USB線與電腦進(jìn)行串口通信，電腦中運(yùn)行的上位機(jī)程序收到串口傳來(lái)的信號(hào)后，通過(guò)接口調(diào)用攝像頭自動(dòng)抓拍。

圖2為根據(jù)上述方案做的裝置半成品，但缺少了3D打印的外殼。該裝置的主控是一塊Arduino Uno，傳感器部分使用了人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501，用一根數(shù)據(jù)線與電腦連接，通過(guò)串口與電腦端的python腳本通信，操控電腦攝像頭拍照。Arduino的具體接線如圖3。

圖 1 opencv人臉識(shí)別易受環(huán)境干擾導(dǎo)致識(shí)別失敗

圖2 半成品裝置

圖3 Arduino的接線

人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501價(jià)格低，按照上圖連接性能也可以滿足該項(xiàng)目的需求。這個(gè)傳感器有可重復(fù)和不可重復(fù)兩種觸發(fā)模式。我選擇的是默認(rèn)不可重復(fù)觸發(fā)模式，即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變?yōu)榈碗娖?。模塊上有兩個(gè)可用螺絲刀調(diào)節(jié)的旋鈕，可根據(jù)自身情況，調(diào)整探測(cè)距離等參數(shù)。

圖4 模塊上有兩個(gè)可用螺絲刀調(diào)節(jié)的旋鈕

接下來(lái)是編寫Arduino與python腳本的具體程序。將Arduino程序輸入開(kāi)發(fā)板中，運(yùn)行python腳本（注意，應(yīng)將python腳本中的端口號(hào)改為自己的電腦對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，可以通過(guò)Arduino IDE查看)，先等待傳感器初始化（初始化的過(guò)程大概耗時(shí)一分鐘），將裝置擺在合適的位置，傳感器探頭指向需要探測(cè)的方向，例如與電腦屏幕對(duì)準(zhǔn)同一方向，即“真兇”可能出現(xiàn)的方向，然后就可以開(kāi)啟Arduino并正常工作了。

當(dāng)有人靠近傳感器時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)拍照。測(cè)試時(shí)，我模仿“真兇”靠近傳感器，該裝置立即自動(dòng)拍照。測(cè)試成功！

我已經(jīng)將這個(gè)小裝置及腳本的資料發(fā)給了A，希望他能早日找到“真兇”！