基于DSP的嵌入式人脸自动检测方法技术

基于ＤＳＰ的嵌入式人脸自动检测装置和方法，本发明专利技术涉及到一种从视频流中自动进行人脸检测（Ｆａｃｅ　Ｄｅｔｅｃｔ）的专用嵌入式系统。该装置主要由人脸检测软件（固化在（５）内）、摄像机（１）或Ａ／Ｄ转换器、ＤＳＰ数字信号处理器（２）芯片、图像采样逻辑模块（３）、外部高速静态数据存储器（４）、外部高速程序存储器（５）、高速串行输入／输出模块（６）、控制／译码模块（７）、电源模块（８）组成。这种系统可从复杂的场景中自动检测出标准化的人脸用于执行各种身份确认、识别操作，例如大楼／居民小区的出入口控制、大楼内的门禁控制等等；也可应用于只需对人脸进行检测而不需要进行确认、识别的应用场合，如各种电视监控报警系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种从视频流中自动进行人脸检测(Face Detect)的专用嵌入式系统。
技术介绍
人脸自动检测技术属于生物特征识别技术(Biometrics)的最新发展之一，虽然目前国内外从事这一方面研究的机构或个人为数甚多，但根据公开的文献资料来看已有产品却很少。在本专利技术提出以前，已有的人脸自动检测产品都是基于PC+Windows9x/2000/NT(或是Unix、Linux)等通用软硬件平台来实现的。这一类型的产品具有成本高、稳定性低、难于维护等缺点，难于进行实际的推广。以成都银晨网讯科技有限公司生产的IV型门禁产品来说，该产品集成了人脸识别技术与指纹识别技术，在系统可用性、稳定性方面与该公司前几型产品相比均有明显提高。与前几型产品相一致的是，IV型产品同样是基于通用平台PC/Windows98(NT/2000)实现，众所周知，Windows系列产品均存在系统规模过于庞大、系统开销大、实时性弱、稳定性低等缺点，因此IV型产品虽然有所改进但仍然无法避免系统平台所固有的缺陷。从用户的角度来看，就是该产品可用性、稳定性、性价比低。依据公开的文献资料，国内外有部分机构基于DSP实现了指纹识别(FingerPrintRecognition)、话者识别(Speaker Recognition)、小样本的语音识别(Speech Recognition)，并开发出了相应的产品。从本质上来说，指纹识别、话者识别、语音识别虽然与人脸识别同属于生物特征识别的范畴，但其技术原理、所采用的技术手段等均有很大的不同。人脸识别(包括人脸检测)采用特定对象的面部特征作为鉴别依据，由于人的面部面积大、特征点很多，且易受光照、表情、姿态、饰物、化妆、距离、成像系统等因素的影响。为满足用户的识别精度、速度要求，人脸检测/识别系统必须在极短的时间内(数百毫秒～数秒)进行大量的数学运算以从原始图像中提取出检测/识别对象稳定不变的特征并进行分类，这就对检测/识别算法乃至硬件平台的处理能力、体系结构提出了不同于其它识别技术的高要求。因此指纹识别、话者识别、语音识别与人脸检测/识别不属于同一类型的产品。现有技术《一种基于DSP芯片的指纹自动识别系统》登载在《现代科学仪器》期刊1999年6期39页上，现有技术《用DSP芯片实现的指纹识别系统》，登载在《计算机工程》期刊1996年9月出版的22卷第5期41页上使用了DSP芯片，但是为指纹识别技术。使用DSP芯片进行面像识别技术未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置和方法。随着社会的发展，各方面对快速有效的自动身份验证的要求日益迫切。由于生物特征是人的内在属性，具有很强的自身稳定性和个体差异性，因此是身份验证的最理想依据。这其中，利用人脸特征进行身份验证又是最自然直接的手段，与人体其它生物特征相比它具有直接、友好、方便的特点，易于为用户所接受。人脸识别系统(FacialRecognition System)包括两个主要的技术环节(见图1)首先是人脸检测(包括了人脸定位)，即从输入图像中检测出人脸及人脸所处的位置，并将人脸从背景中分割出来，然后才是对归一化的人脸图像进行特征提取与识别。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。见图4，基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置，其特征在于，包括能将人脸检测程序固化在其内的外部高速程序存储器(5)，摄像机(1)或A/D转换器、DSP数字信号处理器(2)、图像采样逻辑模块(3)、多个外部高速静态数据存储器(4)、高速串行输入/输出模块(6)、控制/译码模块(7)、电源模块(8)；其中摄像机(1)或A/D转换器(9)与图像采样逻辑模块(3)通过控制线连接，图像采样逻辑模块(3)、控制/译码模块(7)、DSP数字信号处理器(2)、高速串行输入/输出模块(6)、多个外部高速静态数据存储器(4)和外部高速程序存储器(5)通过控制总线、数据总线、地址总线相互连接，电源(8)与各部分连接。基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的检测方法，其特征在于，人脸检测程序由以下八个模块组成a)视频数据获取；b)图像预处理；c)多姿态重心模板人脸检测---粗检；d)光照补偿处理；e)假脸去除---细检；f)面部器官定位；g)图像归一化处理；h)数据通讯；其中c)、e)两模块可根据用户设置组合在一起，d)可根据用户设置不作处理，d)也可与b)合并进行处理，f)、g)可根据用户设置不做处理而由上位机进行处理。工作原理见2、图4，基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置，人脸自动检测装置在固化在外部高速程序存储器(5)内的人脸检测程序的控制下，能通过摄像机(1)对各种场景进行模拟视频采集，再由图像采样逻辑模块(3)完成采样及模数转换；人脸检测程序的图像预处理模块对进入DSP数字信号处理器(2)的数字图像首先进行图像预处理，主要是进行灰度化、降噪、增强、平移、旋转等处理；再由人脸检测程序的人脸检测模块依据特定人脸检测算法进行人脸初步检测；为避免系统漏检、误检现象的发生，人脸检测程序按一定流程进行了光照补偿、假脸去除等处理；并通过灰度特征检查、边缘检测等方法对人脸位置、范围进行精确定位；在精确定位的基础上再对检测到的人脸器官进行定位；然后人脸检测程序以两眼虹膜中心点位置作为基准点，按一定比例关系将检测到的人脸子图像归一化为统一几何尺寸的归一化图像，最后通过异步通讯口RS-232或RS-485(6)将归一化图像输出到上位机，也可按要求输出原始视频图像；输入模拟视频流，支持多种制式，如PAL、NTSC； 输出人脸归一化图像、数字化图像；本专利技术的优点本专利技术将人脸自动检测技术与嵌入式系统进行了有机的结合。可从复杂的场景中自动检测出标准化的人脸用于执行各种身份确认、识别操作，例如大楼/居民小区的出入口控制、大楼内的门禁控制等等；也可应用于只需对人脸进行检测而不需要进行确认、识别的应用场合，如各种电视监控报警系统。本专利技术所涉及的人脸自动检测装置具有人脸检测速度快、检测精度高、稳定性好、故障率低、易于维护等显著优点，生产使用成本也明显低于已有产品。可以与随身电脑 POCKET PC配套使用，降低门禁系统成本。附图说明图1、本专利技术基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的构成方框图。图2、本专利技术基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的处理流程框图。图3、本专利技术基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的主程序流程图。图4、本专利技术实施例1基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的硬件系统结构框图。图5、本专利技术实施例2基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置的硬件系统结构框图。图6、本专利技术基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置在门禁系统中的应用示意图。人脸检测程序功能模块划分参见附录一，人脸自动检测装置与上位机的通讯接口定义参见附录二。实施例1见图4，基于DSP的嵌入式人脸自动检测装置，其特征在于，包括能将人脸检测程序固化在其内的外部高速程序存储器(5)、摄像机(1)、DSP数字信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＤＳＰ的嵌入式人脸自动检测装置，其特征在于，包括：能将人脸检测程序固化在其内的外部高速程序存储器（５），摄像机（１）或Ａ／Ｄ转换器、ＤＳＰ数字信号处理器（２）、图像采样逻辑模块（３）、多个外部高速静态数据存储器（４）、高速串行输入／输出模块（６）、控制／译码模块（７）、电源模块（８）组成；其中摄像机（１）或Ａ／Ｄ转换器（９）与图像采样逻辑模块（３）通过控制线连接，图像采样逻辑模块（３）、控制／译码模块（７）、ＤＳＰ数字信号处理器（２）、高速串行输入／输出模块（６）、多个外部高速静态数据存储器（４）、外部高速程序存储器（５）、通过控制总线、数据总线、地址总线相互连接，电源（８）与各部分连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张青，
申请(专利权)人：上海银晨智能识别科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]