智能人脸识别门禁系统设计(附件)
随着计算机技术的不断发展，随之而来的还有诸多不安全因素，人们对门禁安全越来越重视。同时，生物识别技术的不断进步，为更安全的门禁系统提供了平台，指纹识别技术、人脸识别技术开始步入生活的方方面面。如今，智能手机日益普及，手机性能不断提高，手机端的身份识别成为当下的研究热点。本课题拟设计一种基于移动手机端、嵌入式门禁端、后台服务器端的三重高安全性人脸识别门禁系统。本设计基于嵌入式ARM平台，将智能手机高清摄像头作为图像采集工具，采用Open CV数据库，MATLAB图像处理软件，Visual Studio开发语言，将采集到的人脸图像与录入数据库中的人脸图像对比，通过对比结果控制门锁。 关键词 门禁系统，人脸识别，Open CV，MATLAB，Visual Studio
目录
1 引言 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 课题研究的现状 2
1.3 课题研究内容 4
2 系统总体设计 4
2.1 系统方案列举 4
2.2 系统方案选择 5
3 系统方案实现 6
3.1 图像获取 6
3.2 影响因素 7
3.3 人脸图像预处理 8
3.4 人脸检测 10
3.5 图像表示与特征提取 11
3.6 图像识别 12
3.7 特征脸方法 12
4 软件部分 14
4.1 创建训练集 15
4.2 特征脸方法 17
4.3 识别 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
随着经济的发展，生活水平的提高，伴随着诸多不安全因素，人们对门禁系统的要求日益提高，传统的门锁不再能满足人们对安全性能的要求。生物识别技术的发展为门禁系统打开了新世界的大门，指纹识别、人脸识别、虹膜识别等技术因为其防伪性能好、不易被忘却的特性，被广泛应用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务等方面。尤其是在智能手机技术日益成熟，性能日益完善的今天，指纹识别、人脸识别技术已经成为衡量手机性能的标准之一。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
正如这个世界上没有两片完全相同的叶子一样，人脸以及人体的其他生物特征，例如指纹、虹膜等，因为其与生俱来的唯一性，为身份识别提供了更高的平台。传统的身份识别方法主要借助身份证等身份标识物体，或特殊的生理特征，如胎记等。生物识别技术借助计算机技术，具有不易被伪造，不易被遗忘的特性。
1.1 课题研究的意义
我们正处于“刷脸”地时代，越来越多的“刷脸”应用开始出现。例如，北京西站的刷脸检票、厦门景点的刷脸验票、余额宝的刷脸认证等。
视频和图像中人脸的检测、识别和检索，这些图像处理技术和应用在当今的科技发展中发挥着越来越重要的作用。例如，在公安、交通应用中，人群密度高的区域、城市的道路上都已部署了大量的监控摄像头（分辨率多为200万像素的高清数字摄像机），实现对目标人物（如可疑人物、犯罪嫌疑人）及其活动轨迹的全自动识别和检索，在公安和交通等应用中具有极其强烈的现实需求（目前主要通过人眼对视频进行人工分析，即办案人员用眼睛盯着视频、逐帧查看、反复比对，这一过程通常极为耗时）。要想实现对这些食品的全自动、智能分析，就需要准确地对人脸进行检测、识别和检索。而人脸检测、人脸识别和人脸检索，是当今人脸智能识别的商业应用中迫切需要解决的现实问题。
虽然已经出现了一些刷脸登录、刷脸验票的机器，但是这些机器还没有广泛普及到普通大众中去。随着人脸检测和识别准确率的提高和人脸数据库的增大，以及从人脸中获取更多的信息（不再局限于性别、年龄和表情，也能获得姓名、职业等基本信息），未来刷脸登录会出现在各个APP中，如微信、微博、QQ、淘宝等。刷脸验票也会应用到火车站、机场、汽车站、旅游景区等多个场所。刷脸支付则会出现在银行、电商、支付宝、ATM机等金融渠道中。人脸检测还可以应用于广告中，在露天的广告牌前安置嵌入人脸检测技术的软件，该软件根据行人在广告牌前的表情、浏览时间等，分析行人是否对该广告感兴趣以及是否适合该广告。
未来，人脸检测应用会逐渐深入到交通、网络、安全、经济等领域，广泛应用在各行各业中，会成为人们生活息息相关的一部分。
1.2 课题研究的现状
1.2.1 人脸检测应用之面部分析
微软公司在2015年推出了一个有趣的网站，即howold.net，该网站根据用户提供的照片分析出人的表面年龄和性别。该项目是微软工程师为了测试面部分析技术而发布的，并不是正式的项目，但自发布的短短几个小时内，使用的用户就达到了3.5万人。其检测的结果和实际年龄、性别可能会不一致，但整体上来说，比较接近。在国内，三个“85后”学生创建了Face++，他能够提供准确的面部分析技术，不仅可以分析出人脸的年龄、性别，还可以分析出种族和表情信息，其中性别准确率达到了96%。Face++为许多应用提供服务，比如，将Face++的人脸检测和识别技术嵌入在美颜相机和美图秀秀，从而更加准确地定位人脸中需要美化的区域，达到自动美颜的效果。现在一些手机自带的摄像功能可以在拍摄时自动识别年龄和性别，如小米4。
1.2.2 人脸检测应用之刷脸登录
阿里巴巴旗下的支付宝已经可以刷脸登录。在支付宝中，点击“安全设置”→“刷脸”，开启刷脸登录，然后根据提示按要求对脸部进行拍摄，录入成功后，退出账号便可使用刷脸进行登录，如图1所示。在网络时代，每个人都在许多网站、APP上注册了账号，并设置了密码，如微博的账号和密码、微信的账号和密码、美团外卖的账号和密码等。为了安全起见，这些密码又被设置得各不相同，对于人类有限的记忆来说，这些密码很容易被混淆。刷脸登录便可解决这些问题，登录时，这些软件自动对脸部进行检测，确认是本人后，便提示登陆成功，否则提示登录失败。
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1 引言 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 课题研究的现状 2
1.3 课题研究内容 4
2 系统总体设计 4
2.1 系统方案列举 4
2.2 系统方案选择 5
3 系统方案实现 6
3.1 图像获取 6
3.2 影响因素 7
3.3 人脸图像预处理 8
3.4 人脸检测 10
3.5 图像表示与特征提取 11
3.6 图像识别 12
3.7 特征脸方法 12
4 软件部分 14
4.1 创建训练集 15
4.2 特征脸方法 17
4.3 识别 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
随着经济的发展，生活水平的提高，伴随着诸多不安全因素，人们对门禁系统的要求日益提高，传统的门锁不再能满足人们对安全性能的要求。生物识别技术的发展为门禁系统打开了新世界的大门，指纹识别、人脸识别、虹膜识别等技术因为其防伪性能好、不易被忘却的特性，被广泛应用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务等方面。尤其是在智能手机技术日益成熟，性能日益完善的今天，指纹识别、人脸识别技术已经成为衡量手机性能的标准之一。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
正如这个世界上没有两片完全相同的叶子一样，人脸以及人体的其他生物特征，例如指纹、虹膜等，因为其与生俱来的唯一性，为身份识别提供了更高的平台。传统的身份识别方法主要借助身份证等身份标识物体，或特殊的生理特征，如胎记等。生物识别技术借助计算机技术，具有不易被伪造，不易被遗忘的特性。
1.1 课题研究的意义
我们正处于“刷脸”地时代，越来越多的“刷脸”应用开始出现。例如，北京西站的刷脸检票、厦门景点的刷脸验票、余额宝的刷脸认证等。
视频和图像中人脸的检测、识别和检索，这些图像处理技术和应用在当今的科技发展中发挥着越来越重要的作用。例如，在公安、交通应用中，人群密度高的区域、城市的道路上都已部署了大量的监控摄像头（分辨率多为200万像素的高清数字摄像机），实现对目标人物（如可疑人物、犯罪嫌疑人）及其活动轨迹的全自动识别和检索，在公安和交通等应用中具有极其强烈的现实需求（目前主要通过人眼对视频进行人工分析，即办案人员用眼睛盯着视频、逐帧查看、反复比对，这一过程通常极为耗时）。要想实现对这些食品的全自动、智能分析，就需要准确地对人脸进行检测、识别和检索。而人脸检测、人脸识别和人脸检索，是当今人脸智能识别的商业应用中迫切需要解决的现实问题。
虽然已经出现了一些刷脸登录、刷脸验票的机器，但是这些机器还没有广泛普及到普通大众中去。随着人脸检测和识别准确率的提高和人脸数据库的增大，以及从人脸中获取更多的信息（不再局限于性别、年龄和表情，也能获得姓名、职业等基本信息），未来刷脸登录会出现在各个APP中，如微信、微博、QQ、淘宝等。刷脸验票也会应用到火车站、机场、汽车站、旅游景区等多个场所。刷脸支付则会出现在银行、电商、支付宝、ATM机等金融渠道中。人脸检测还可以应用于广告中，在露天的广告牌前安置嵌入人脸检测技术的软件，该软件根据行人在广告牌前的表情、浏览时间等，分析行人是否对该广告感兴趣以及是否适合该广告。
未来，人脸检测应用会逐渐深入到交通、网络、安全、经济等领域，广泛应用在各行各业中，会成为人们生活息息相关的一部分。
1.2 课题研究的现状
1.2.1 人脸检测应用之面部分析
微软公司在2015年推出了一个有趣的网站，即howold.net，该网站根据用户提供的照片分析出人的表面年龄和性别。该项目是微软工程师为了测试面部分析技术而发布的，并不是正式的项目，但自发布的短短几个小时内，使用的用户就达到了3.5万人。其检测的结果和实际年龄、性别可能会不一致，但整体上来说，比较接近。在国内，三个“85后”学生创建了Face++，他能够提供准确的面部分析技术，不仅可以分析出人脸的年龄、性别，还可以分析出种族和表情信息，其中性别准确率达到了96%。Face++为许多应用提供服务，比如，将Face++的人脸检测和识别技术嵌入在美颜相机和美图秀秀，从而更加准确地定位人脸中需要美化的区域，达到自动美颜的效果。现在一些手机自带的摄像功能可以在拍摄时自动识别年龄和性别，如小米4。
1.2.2 人脸检测应用之刷脸登录
阿里巴巴旗下的支付宝已经可以刷脸登录。在支付宝中，点击“安全设置”→“刷脸”，开启刷脸登录，然后根据提示按要求对脸部进行拍摄，录入成功后，退出账号便可使用刷脸进行登录，如图1所示。在网络时代，每个人都在许多网站、APP上注册了账号，并设置了密码，如微博的账号和密码、微信的账号和密码、美团外卖的账号和密码等。为了安全起见，这些密码又被设置得各不相同，对于人类有限的记忆来说，这些密码很容易被混淆。刷脸登录便可解决这些问题，登录时，这些软件自动对脸部进行检测，确认是本人后，便提示登陆成功，否则提示登录失败。
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