一种基于人脸识别的二元模块化操作系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人脸识别的二元模块化操作系统，采用摄像头进行图像采集，包括：人脸识别系统与操作跟踪系统，所述操作跟踪系统包括：人脸检测操作模块，人脸跟踪操作模块，摄像头移动机构；建立以摄像头屏幕中心为原点的坐标系，所述人脸识别系统根据所述操作跟踪系统的反馈信息对摄像头内捕捉到的人脸进行检测，所述操作跟踪系统驱动摄像头移动机构移动所述摄像头捕捉人脸。以便用户使用这两个变量驱动不同动作机构，如舵机。

A Binary Modular Operating System Based on Face Recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于人脸识别的二元模块化操作系统
本专利技术涉及图像处理领域，特别是涉及一种基于人脸识别的二元模块化操作系统。
技术介绍
人脸跟踪首先要识别出摄像头捕捉范围内是否存在人脸，然后再持续监测出人脸相对设定原点之间的位移矢量，再驱动相关动作机构进行动作，以保证人脸一直处于摄像头的捕捉范围内，实现持续跟踪人脸。但此技术一般将摄像头输出的位移矢量直接与驱动机构的驱动函数进行打包，与机器一起，作为不可更改的整体产品发布，外行人难以修改。因此作为面向5-18岁非专业青少年儿童的教育产品，需要解决这个难以修改的问题，使其成为易用的技术，方便教学使用。如某系列教育机器人具有脸部识别机能，最多可以保存3个人的脸部数据，当未登录的陌生人到来时，可即时发出警告，并能够利用语音指示命令入侵者离开。但用户并不能使用摄像头输出的人脸位置矢量(人脸相对坐标原点的位移(x,y)),对动作机构，如舵机进行编程。所以与上面描述的问题一样，将这个功能打包成了一个整体，并不向用户进一步开放。因此青少年儿童也无法通过这个产品进一步学习人脸跟踪是如何完成跟踪的。
技术实现思路
基于上述内容，本专利技术提供一种基于人脸识别的二元模块化操作系统，采用摄像头进行图像采集，包括：人脸识别系统与操作跟踪系统，所述操作跟踪系统包括：人脸检测操作模块，人脸跟踪操作模块，摄像头移动机构；建立以摄像头屏幕中心为原点的坐标系，所述人脸识别系统根据所述操作跟踪系统的反馈信息对摄像头内捕捉到的人脸进行检测，所述操作跟踪系统驱动摄像头移动机构移动所述摄像头捕捉人脸。进一步地，还包括：人脸跟踪监视器，所述人脸检测操作模块与所述人脸跟踪操作模块具有输出映射模块，所述输出映射模块的映射数据显示在所述人脸跟踪监视器上。进一步地，还包括输入模块，将用户输出的数值输入至所述述人脸跟踪操作模块。进一步地，所述人脸跟踪操作模块将人脸识别系统输出的人脸相对坐标原点的位置矢量拆分，并映射输出为水平轴位移变量和竖直轴位移变量。进一步地，所述人脸检测操作模块的输出映射模块将人脸识别系统捕捉范围内检测到的人脸输出映射为1，未检测到人脸则输出映射为0。进一步地，还包括自定义计算模块，将输入的水平轴位移变量与摄像头移动速度系数相乘得到摄像头移动机构的水平轴移动速度。进一步地，还包括显示灯模块，所述自定义计算模块将图像RGB数值变量与所述竖直轴位移变量相等，得到显示灯模块的灯的显示颜色。进一步地，所述人脸识别系统包括：图像采集模块，图像处理模块，PICO人脸检测模块，人脸识别对比模块，人脸库训练模块。综上所述，本专利技术建立以屏幕中心为原点的坐标系，将人脸识别系统输出的人脸相对坐标原点的位置矢量拆分为两个独立的参数水平竖直轴数值变量水平位移变量和竖直位移变量，以便用户使用这两个变量驱动不同动作机构，如舵机。附图说明图1为本系统一个实施例的示意图；图2为本系统一个实施例的模块化示意图；图3为人脸跟随过程的局部流程示意图；图4为人脸识别流程的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进一步详细说明。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体细节以提供对本披露实施例的全面理解。但一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。如图1所示，一种基于人脸识别的二元模块化操作系统，采用摄像头进行图像采集，包括：人脸识别系统与操作跟踪系统，所述操作跟踪系统包括：人脸检测操作模块，人脸跟踪操作模块，摄像头移动机构；建立以摄像头屏幕中心为原点的坐标系，所述人脸识别系统根据所述操作跟踪系统的反馈信息对摄像头内捕捉到的人脸进行检测，所述操作跟踪系统驱动摄像头移动机构移动所述摄像头捕捉人脸。优选地，还包括：人脸跟踪监视器，所述人脸检测操作模块与所述人脸跟踪操作模块具有输出映射模块，所述输出映射模块的映射数据显示在所述人脸跟踪监视器上。优选地，还包括输入模块，将用户输出的数值输入至所述述人脸跟踪操作模块。优选地，所述人脸跟踪操作模块将人脸识别系统输出的人脸相对坐标原点的位置矢量拆分，并映射输出为水平轴位移变量和竖直轴位移变量。优选地，所述人脸检测操作模块的输出映射模块将人脸识别系统捕捉范围内检测到的人脸输出映射为1，未检测到人脸则输出映射为0。优选地，还包括自定义计算模块，将输入的水平轴位移变量与摄像头移动速度系数相乘得到摄像头移动机构的水平轴移动速度。优选地，还包括显示灯模块，所述自定义计算模块将图像RGB数值变量与所述竖直轴位移变量相等，得到显示灯模块的灯的显示颜色。如图2所示，具体地，本方案基于人脸跟踪系统进行了拆分与二次封装，如下图所示：建立以屏幕中心为原点的坐标系，将人脸识别系统输出的人脸相对坐标原点的位置矢量拆分为两个独立的参数xy轴数值变量水平位移变量(FaceTrackX)和竖直位移变量(FaceTrackY)，以便用户使用这两个变量驱动不同的动作机构，如舵机。同时将摄像头捕捉范围内是否检测到人脸输出为一个变量(FaceDetect)，1为检测到人脸，0为未检测到人脸。以上三个参数以流程图编程中的编程模块展现给用户，其中“人脸检测”模块中含有“是否有人脸”的变量FaceDetect，“人脸跟踪”模块中含有xy轴数值变量FaceTrackX和FaceTrackY两个参数。同时可以在PC或者PAD等安装有我司编程软件的电子设备屏幕上显示如图中左侧所示的监视器，能读出上述三个参数的实时数值，以便调试。其中，人脸跟踪系统监视器：当PC或PAD连接在机器人控制器上使，可以通过这个监视器查看人脸中心点的坐标值(右侧红点为人脸识别框中心点，括号内为中心点坐标值，原点为黑点，即图像中心)，方便调试机器人执行器的参数。如图3流程图所示，每个图标实际代表了一组底层程序，程序从上到下按箭头方向依次执行，按次序完成相应的程序。计算模块中的方框可以填入(引用)各种变量，包括驱动电机的Speed_1，驱动彩灯颜色的RGB_R等，下方大加号图标能添加更多算式。第一条计算是电机速度等于人脸X坐标数值乘以66，第二条代表彩灯RGB_R(红色数值)等于人脸Y坐标的值。优选地，如图4所示，所述人脸识别系统包括：图像采集模块，图像处理模块，PICO人脸检测模块，人脸识别对比模块，人脸库训练模块。图像采集模块：通过摄像头，使用针对视频设备提供的接口，为人脸检测和识别采集原始彩色图像。图像处理模块：人脸检测使用灰度图像，必须将彩色图像转换为灰度图像。同时由于光照条件的影响，灰度图像的亮度不同，采用直方图均衡化调节灰度图像的对比度。人脸图像处理模块：人脸图像在各检测图像中的大小不同，采用双线性差值法进行图像缩放相同大小。PICO人脸检测模块：标记出人脸的信息，并将人脸区域保存；其中，人脸检测技术主要采用PixelIntensityComparison-basedObjectdetection(pico，基于像素值比较的物体检测)。该方法也是基于CascadedAdaboost结构来实现检测算法；CascadedAdaboost常用Haar-Like特征来表示人脸，该特征计算的是某一区域的像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人脸识别的二元模块化操作系统，采用摄像头进行图像采集，其特征在于，包括：人脸识别系统与操作跟踪系统，所述操作跟踪系统包括：人脸检测操作模块，人脸跟踪操作模块，摄像头移动机构；建立以摄像头屏幕中心为原点的坐标系，所述人脸识别系统根据所述操作跟踪系统的反馈信息对摄像头内捕捉到的人脸进行检测，所述操作跟踪系统驱动摄像头移动机构移动所述摄像头捕捉人脸。

【技术特征摘要】
1.一种基于人脸识别的二元模块化操作系统，采用摄像头进行图像采集，其特征在于，包括：人脸识别系统与操作跟踪系统，所述操作跟踪系统包括：人脸检测操作模块，人脸跟踪操作模块，摄像头移动机构；建立以摄像头屏幕中心为原点的坐标系，所述人脸识别系统根据所述操作跟踪系统的反馈信息对摄像头内捕捉到的人脸进行检测，所述操作跟踪系统驱动摄像头移动机构移动所述摄像头捕捉人脸。2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的二元模块化操作系统，其特征在于，还包括：人脸跟踪监视器，所述人脸检测操作模块与所述人脸跟踪操作模块具有输出映射模块，所述输出映射模块的映射数据显示在所述人脸跟踪监视器上。3.根据权利要求2所述的基于人脸识别的二元模块化操作系统，其特征在于，还包括输入模块，将用户输出的数值输入至所述述人脸跟踪操作模块。4.根据权利要求3所述的基于人脸识别的二元模块化操作系统，其特征在于，所述人脸跟踪操作模块将人脸识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：恽为民，李卓展，刘松，薛耿剑，许海东，庞作伟，
申请(专利权)人：上海未来伙伴机器人有限公司，未来伙伴机器人常州有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31