人像采集与智能识别系统设计研究

摘要

随着后PC时代的到来，以嵌入式技术为代表的现代计算机技术和消费产品相结合的智能终端设备不断出现在家庭生活中，并能高效完成一些特定工作。本文针对家庭安防系统应用需求，研究设计了一套基于ARM平台的人脸图像采集和智能识别系统。该系统由硬件模块、软件平台和功能实现模块构成。 软件平台包含系统启动程序、内核和根文件系统三部分。其中，启动程序采用Vboot，支持NandFlash启动方式，完成了系统初始化工作；内核经过裁剪，配置系统硬件驱动和根文件类型等，实现了系统资源的有效管理；根文件系统通过设计其文件内容，与内核、启动程序相匹配，保证了系统的有序运行。 功能设计实现包含图像采集、预处理操作、人脸检测和人脸识别四个模块。其中，图像采集模块采用内存映射的方式，实现了读取摄像头帧图像，并由通道转换完成图片格式转化，解决了窗口显示通道不匹配问题；预处理模块利用直方图均衡和去噪处理改善图片质量，保证了特征提取的有效性；人脸检测模块使用Haar模板提取图片特征，并由Adaboost级联分类器检测出人脸部分，同时增加了人眼定位检测，有效提高了检测准确度；人脸识别模块采用LBP算法提取人脸特征，并通过空间转换的方法实现数据降维，有效减小了计算量，再由分类器进行数据比对，完成了人脸的识别。最后针对系统应用需求，设计了系统交互界面，实现了系统工作过程中图像的显示。 在以上研究的基础上，完成了硬件系统的搭建、软件系统和功能模块的移植，并对系统进行了实验验证。验证结果表明，该系统能够通过摄像头采集图像并自主检测和识别出图像中的人脸。其中，在保证准确检测到人脸和人眼的情况下，检测时间约为100ms，识别时间约为0.5s，并且在良好光照条件下识别率达到90%以上。本文系统的实现证明嵌入式智能监控设备的可行性，对智能监控系统的完善和推广有很大参考价值。

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