在安防領(lǐng)域,人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,國(guó)內(nèi)的一些大廠(chǎng)比如大華、海康等也已早早布局人臉識(shí)別技術(shù),這是因?yàn)樵诎卜李I(lǐng)域,尤其是政府機(jī)關(guān)、車(chē)站機(jī)場(chǎng)、銀行等安防等級(jí)比較高的場(chǎng)合,人臉識(shí)別技術(shù)會(huì)極大的提高安全性。舉例說(shuō),在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭等交通樞紐部署分布式監(jiān)控系統(tǒng),并同時(shí)在每臺(tái)設(shè)備上部署人臉識(shí)別系統(tǒng),就可以實(shí)時(shí)的在這些場(chǎng)合對(duì)特定人群或者特定目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控,能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并上報(bào)監(jiān)控對(duì)象位置,并根據(jù)目標(biāo)的移動(dòng)軌跡進(jìn)行路跡顯示和報(bào)警。

早些年,人臉識(shí)別技術(shù)不是十分成熟,對(duì)圖像的分辨率、人臉特征完整性要求高,設(shè)備計(jì)算資源無(wú)法滿(mǎn)足,實(shí)時(shí)性也無(wú)法保證。并且在早期的安防監(jiān)控部署方案中,基本上都是模擬攝像機(jī)+同軸電纜+視頻錄像機(jī)的方案,錄像只能保存在本地,不具備容災(zāi)性。

隨著科技發(fā)展,如今安防領(lǐng)域的典型解決方案已經(jīng)變?yōu)閿?shù)字高清攝像頭+POE以太網(wǎng)/無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋+RAID硬盤(pán)錄像機(jī)/云存儲(chǔ)的方案。最近一兩年,嵌入式設(shè)備的運(yùn)算能力逐步提高,成本逐步下降,這就導(dǎo)致了安防監(jiān)控從被動(dòng)存儲(chǔ)回放式向主動(dòng)防御監(jiān)控式的轉(zhuǎn)變。?？低暢墒斓囊曨l安防監(jiān)控設(shè)備內(nèi)部處理器集成FPGA和ARM處理器,FPGA負(fù)責(zé)處理圖像傳感器數(shù)據(jù),然后傳輸給ARM處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,ARM處理器上一般運(yùn)行一個(gè)裁剪版的嵌入式Linux系統(tǒng),負(fù)責(zé)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理、FPGA圖像采集前端參的數(shù)調(diào)節(jié)、視頻的編碼以及編碼后數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝和數(shù)據(jù)發(fā)送。

有些處理器設(shè)計(jì)為異構(gòu)架構(gòu),內(nèi)部還集成了DSP運(yùn)算核心,能夠?qū)崿F(xiàn)一些特定的圖像算法,從一定程度上看,這類(lèi)設(shè)備已經(jīng)具備了一定的視頻內(nèi)容分析功能。但是,DSP一般用作視頻編碼加速用,ARM主要用來(lái)調(diào)度FPGA圖像處理前端和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送,能夠用來(lái)做圖像處理尤其是人臉檢測(cè)與識(shí)別、人體分類(lèi)等等高運(yùn)算量和高內(nèi)存占用的工作還是力不從心的。本作品延續(xù)這類(lèi)安防設(shè)備的思路,針對(duì)安防設(shè)備本身運(yùn)算能力不高,對(duì)一些運(yùn)算密集型的算法無(wú)法部署到計(jì)算資源低的設(shè)備上的弊端進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)使用兩級(jí)人臉識(shí)別算法,使用傳統(tǒng)的人臉識(shí)別分類(lèi)器在低運(yùn)算量的嵌入式設(shè)備上進(jìn)行初步圖像處理,提取出視頻流中的人臉ROI區(qū)域,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心后,使用集中式的高性能計(jì)算設(shè)備進(jìn)行更加準(zhǔn)確的識(shí)別分類(lèi)。同時(shí)監(jiān)控中心可以針對(duì)每一個(gè)監(jiān)控相機(jī)分發(fā)不同的分類(lèi)器,實(shí)現(xiàn)特定機(jī)位對(duì)特定目標(biāo)的搜索識(shí)別。硬件設(shè)備: 樹(shù)莓派3樹(shù)莓派攝像頭 Oray異地VPN組網(wǎng)路由器X3軟件環(huán)境:Python3 opencv2.4.13

硬件連接圖:

代碼說(shuō)明:首先,監(jiān)控中心分發(fā)特定目標(biāo)的圖片和和訓(xùn)練好的lbp分類(lèi)器文件到各樹(shù)莓派節(jié)點(diǎn),樹(shù)莓派控制攝像頭采集圖像并利用下發(fā)的分類(lèi)器對(duì)采集到的視頻幀進(jìn)行人臉ROI區(qū)域提取,并發(fā)送提取到的ROI區(qū)域圖像到中心節(jié)點(diǎn)(本作品中心節(jié)點(diǎn)使用的是Face++的服務(wù)器),進(jìn)行比對(duì)、搜素并返回結(jié)果。

face_roi_extract.py 功能是視頻采集和人臉ROI提取,負(fù)責(zé)對(duì)視頻中的人臉進(jìn)行檢測(cè)和提取儲(chǔ)存。

face_api.py 是一個(gè)python3 的face++ sdk,因?yàn)閒ace++僅提供python2 的sdk,所以就簡(jiǎn)單做了一個(gè)py3 的sdk,其實(shí)就是api集合,非常簡(jiǎn)陋。

faceset_cli.py 是一個(gè)簡(jiǎn)單的命令行交互工具,可以用來(lái)管理faceset數(shù)據(jù)集,包括faceset的創(chuàng)建、列舉、刪除,faceset中face的添加、列舉、刪除。同時(shí)支持從本地圖片導(dǎo)入人臉、face token導(dǎo)入、攝像頭捕捉人臉導(dǎo)入三種方式。本代碼執(zhí)行后會(huì)在tmp文件夾下面自動(dòng)建立錄入的人臉信息和face token的映射文件,為其他模塊工作時(shí)提供索引文件。

face_search.py 是一個(gè)人臉?biāo)阉氐墓ぞ摺Ｄ軐?duì)傳入的圖片在指定的人臉集合中搜素匹配,若搜索到則返回搜索到的目標(biāo)姓名信息。

face_detect.py 是一個(gè)對(duì)視頻中所有已經(jīng)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行檢測(cè),提取臉部特征和facetoken并存入dat文件中的工具。這個(gè)可以用來(lái)做簽到。

face_compare.py 是一個(gè)對(duì)傳入的兩張圖片做比對(duì)的工具,返回兩個(gè)人臉的相似度。

原文標(biāo)題:使用樹(shù)莓派部署分布式人臉識(shí)別系統(tǒng)

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