基于机械手臂的人脸识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机械手臂的人脸识别系统，所述系统包括机械手臂、PC端、监视器、以及数字电路模块，其中：所述机械手臂设有摄像头，用于获取人脸图像；所述PC端用于监测及控制机械手臂；所述监视器用于监视拍摄人脸图像及处理后的人脸图像；所述数字电路模块用于对获取的人脸图像进行处理，滤除非指定颜色并减少图像噪声。本发明专利技术的人脸识别系统具有低耗能、低成本、且易于弹性修改的优点，仅让图像识别自动化更容易普及，而且也可以因应不同用户或机械结构所特制的辅具进行修改，以达成减轻肢体残障人士与照看者负担的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于机械手臂的人脸识别系统
本专利技术涉及模式识别及计算机控制
，特别是涉及一种基于机械手臂的人脸识别系统。
技术介绍
建立一套图像识别系统需要庞大且复杂的系统资源，包含大量的内存、快速的处理器运算能力、图像捕获设备及显示设备，几十年来制造科技的进步以及大量生产的结果，使得目前市售便宜的个人计算机都已具备这些资源及装置，足以应付复杂的图像识别系统；加上网络资源的丰富，软件的取得或应用程序开发更加便利，因此目前有许多图像识别技术是在计算机系统上执行。然而，在某些特定场合不必浪费所有的计算机资源来完成单纯的图像识别系统，这个系统可能只需运作几分钟即可令其待机或关闭电源，例如应用于肢体残障人士的自动化嘴控开关递送装置。以计算机构成的图像识别系统经过长时间等待只为了在短时间内执行图像识别工作，而其它时间可能只是空耗电力以等待下一个不知何时会执行的指令，对于能源消耗方面可能是一个必须面对的问题。虽然可以让计算机系统进入待机模式，并利用唤醒装置启动图像识别工作，然而这整个系统所消耗的电力、以及屏幕键盘等外围装置额外占用的体积，无疑是额外的资源浪费。因此，在地球资源日益耗竭的今日，开发一个以低功耗为要求的图像识别系统是一个刻不容缓的议题。以个人计算机系统所架构的图像识别自动化残疾人员辅具的一例，如陈正贤发表的自动化嘴控开关递送装置，该装置采用高画质摄像机、马达轴控卡、三轴机器手臂，并通过LabVIEW软件完成图像识别与自动化功能。除了机械结构庞大体积占用病患的照看需求空间以外，个人计算机长时间待机与大马力伺服马达所耗费的电力，以及高额的软硬件成本，都不是一般的辅具需求者所能够负担；此外，欲修改该装置以适应不同的应用，也不是一件容易的事。从产品开发的角度来看，图像识别系统与机械结构(含电动装置)的设计分属不同领域，因此必须将两者区别独立进行开发，并以高普及率的接口(如RS-232)做为两者的间的沟通。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于机械手臂的人脸识别系统。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种基于机械手臂的人脸识别系统，所述系统包括机械手臂、PC端、监视器、以及数字电路模块，其中：所述机械手臂设有摄像头，用于获取人脸图像；所述PC端用于监测及控制机械手臂；所述监视器用于监视拍摄人脸图像及处理后的人脸图像；所述数字电路模块用于对获取的人脸图像进行处理，滤除非指定颜色并减少图像噪声。作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块包括FPGA处理单元、微处理器、SRAM存储器、EEPROM存储器及声音放大检测单元，所述FPGA处理单元用于与摄像头相连并进行内部处理，微处理器用于对对人脸图像进行处理，SRAM存储器用于存储人脸图像，EEPROM存储器用于储存颜色表，声音放大检测单元用于检测声音并控制机械手臂的操作。作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块上设有若干RS-232接口，所述微处理器与PC端及机械手臂分别通过RS-232接口进行通讯。作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块上设有VGA接口，所述微处理器与监视器通过VGA接口进行通讯。作为本专利技术的进一步改进，所述摄像头为内建CMOS图像感应芯片OV7670的摄像镜头模块，摄像头以扁平电缆连接到数字电路模块。作为本专利技术的进一步改进，所述摄像头与FPGA处理单元的传输距离大于或等于80cm。作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块包括摄像电路及与摄像电路相连的电源调整器，所述摄像电路的XCLK输入端并联有第一电阻，FPGA处理单元的输出端串联有第二电阻，电源调整器与第一电阻和第二电阻用于对摄像头的输入电压进行降压。作为本专利技术的进一步改进，所述第一电阻为300欧姆，第二电阻为56欧姆，电源调整器用于将摄像头的输入电压从3.3V降压为2.8V。作为本专利技术的进一步改进，所述声音放大检测单元包括电容式麦克风及依次相连的第一放大器U1A、第二放大器U1B及第三放大器U1C，声音信号通过第一放大器U1A、第二放大器U1B放大后，在第三放大器U1C进行电位比较，当声音信号比噪声电位大时则输出高电位，反之则输出低电位。作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块还包括设于微处理器与机械手臂之间的继电器及晶体管，所述晶体管用于根据点位驱动继电器进行开闭。本专利技术的有益效果是：本专利技术的人脸识别系统具有低耗能、低成本、且易于弹性修改的优点，仅让图像识别自动化更容易普及，而且也可以因应不同用户或机械结构所特制的辅具进行修改，以达成减轻肢体残障人士与照看者负担的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于机械手臂的人脸识别系统的模块示意图；图2为本专利技术一具体实施方式中摄像头传输接口的电路图；图3为本专利技术一具体实施方式中声音放大检测单元的电路图；图4为本专利技术一具体实施方式中机械手臂电源继电器的驱动电路图；图5为本专利技术一具体实施方式中监测控制接口电路图；图6为本专利技术一具体实施方式中定位范围示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本专利技术公开了一种基于机械手臂的人脸识别系统，该系统包括机械手臂10、PC端20、监视器30、以及数字电路模块40，其中：机械手臂10设有摄像头11，用于获取人脸图像；PC端20用于监测及控制机械手臂；监视器30用于监视拍摄人脸图像及处理后的人脸图像；数字电路模块40用于对获取的人脸图像进行处理，滤除非指定颜色并减少图像噪声。进一步地，数字电路模块40包括FPGA处理单元41、微处理器42、SRAM存储器43、EEPROM存储器44及声音放大检测单元45，FPGA处理单元用于与摄像头相连并进行内部处理，微处理器用于对对人脸图像进行处理，SRAM存储器用于存储人脸图像，EEPROM存储器用于储存颜色表，声音放大检测单元用于检测声音并控制机械手臂的操作。另外，数字电路模块40上设有若干RS-232接口46，微处理器42与PC端20及机械手臂10分别通过RS-232接口46进行通讯。数字电路模块上还设有VGA接口47，微处理器42与监视器30通过VGA接口47进行通讯。本专利技术数字电路模块40的主要核心为FPGA处理单元及微处理器XScale。摄像头(camera)取得的图像数据输入FPGA及SRAM后，数字电路依据EEPROM内储存的颜色表，将非指定的颜色滤除、以及减少图像噪声等图像处理，进行图像识别前处理的工作。其中的可编程颜色表(programmablecolortonetable)，可让用户依照不同环境编辑目标物的颜色，以降低系统误判的机会。图像处理的结果数据输出至XScale微处理器进行后续处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述系统包括机械手臂、PC端、监视器、以及数字电路模块，其中：所述机械手臂设有摄像头，用于获取人脸图像；所述PC端用于监测及控制机械手臂；所述监视器用于监视拍摄人脸图像及处理后的人脸图像；所述数字电路模块用于对获取的人脸图像进行处理，滤除非指定颜色并减少图像噪声。

【技术特征摘要】
1.一种基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述系统包括机械手臂、PC端、监视器、以及数字电路模块，其中：所述机械手臂设有摄像头，用于获取人脸图像；所述PC端用于监测及控制机械手臂；所述监视器用于监视拍摄人脸图像及处理后的人脸图像；所述数字电路模块用于对获取的人脸图像进行处理，滤除非指定颜色并减少图像噪声。2.根据权利要求1所述的基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述数字电路模块包括FPGA处理单元、微处理器、SRAM存储器、EEPROM存储器及声音放大检测单元，所述FPGA处理单元用于与摄像头相连并进行内部处理，微处理器用于对对人脸图像进行处理，SRAM存储器用于存储人脸图像，EEPROM存储器用于储存颜色表，声音放大检测单元用于检测声音并控制机械手臂的操作。3.根据权利要求2所述的基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述数字电路模块上设有若干RS-232接口，所述微处理器与PC端及机械手臂分别通过RS-232接口进行通讯。4.根据权利要求2所述的基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述数字电路模块上设有VGA接口，所述微处理器与监视器通过VGA接口进行通讯。5.根据权利要求1所述的基于机械手臂的人脸识别系统，其特征在于，所述摄像头为内建CMOS图像感应芯片OV...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蓉，叶春，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32