基于LabVIEW的人臉照片識別

張新崇 孫高文 溫號揚 李耀輝 郭文賓 戶學珍

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)以及AI領(lǐng)域的不斷發(fā)展，人臉信息采集技術(shù)越來越重要。人臉識別在身份認證、信息采集、移動支付、智能解鎖等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，逐漸深入到人們生活中的各個部分。本設(shè)計通過利用LabVIEW和電腦自帶的攝像頭對人臉進行拍照并儲存，并將采集的照片進行對比識別，比較人臉特征，進而判斷拍照者與存儲信息中的人物是否為同一人。

關(guān)鍵詞：人臉識別;信息存儲對比;LabVIEW

背景：

近年來，由于物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，人臉識別技術(shù)也逐漸步入人們的生活當中，并且和我們的生活產(chǎn)生了密不可分的關(guān)系。人臉識別技術(shù)是指利用計算機技術(shù)，分析比較人的臉部特征，從而達到識別人臉對應(yīng)的身份的目的。人臉識別技術(shù)包括人的面部圖像采集、人臉定位、人臉識別預(yù)處理、查找并確認身份等。而LabVIEW具有良好的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析的功能，因此本篇設(shè)計一款基于LabVIEW的簡易人臉識別系統(tǒng)。基本功能如下：

（1）利用LabVIEW視覺與運動模塊中的IMAQdx Open Camera.vi調(diào)用電腦自帶攝像頭cam0，并使用IMAQdx Configure Grab.vi對攝像頭進行配置;

（2）使用IMAQdx Grab.vi對圖像進行實時拍攝。對拍攝的照片進行格式、名稱以及存儲路徑進行設(shè)置;

（3）對拍攝的照片調(diào)用;

（4）將拍攝的照片顏色進行RGB分離處理;

（5）將分離的RGB像素進行HSV轉(zhuǎn)換，并將值存入數(shù)組中;

（6）對人臉面部特征鎖定;

（7）將兩張照片面部像素對應(yīng)的值，進行運算，若結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)，則識別成功，反之識別不成功。

1、設(shè)計思路

首先通過一個拍照vi對人臉進行拍照，并將照片以.JPG格式保存至文件夾。然后使用人臉識別vi對拍照保存的照片進行調(diào)用，每次運行調(diào)用兩張照片進行識別對比。若兩張照片是同一個人則顯示識別成功，照片相同;否則顯示識別失敗，照片不相同。

1.1照片拍照模塊

通過使用視覺與運動模塊插件實現(xiàn)對電腦攝像頭的調(diào)用，然后通過抓取控件對實時畫面抓取，最后將抓取的照片通過照片存儲控件對抓取的照片進行存儲。

1.2照片識別模塊

提取照片人臉區(qū)域像素值并將其存入數(shù)組中，將來兩張照片人臉區(qū)域的像素值進行運算比較，運算結(jié)果在設(shè)置范圍內(nèi)則可達到對相同人臉照片識別的效果。

2、硬件設(shè)計

本次設(shè)計的硬件包括筆記本電腦以及LabVIEW運行環(huán)境。此次照片獲取采用電腦自帶的攝像頭進行拍照，要在NI MAX里面檢測到電腦攝像頭設(shè)備。

3、軟件設(shè)計

3.1攝像頭調(diào)整

利用LabVIEW視覺與運動模塊中的IMAQdx Open Camera.vi調(diào)用電腦自帶攝像頭cam0。使用IMAQdx Configure Grab.vi對攝像頭進行配置。然后使用IMAQdx Grab.vi對圖像進行實時抓取。最后對抓取的照片進行格式、名稱以及存儲路徑進行設(shè)置。

3.2照片顏色分離及轉(zhuǎn)化

通過for循環(huán)結(jié)構(gòu)和顏色至RGB轉(zhuǎn)換控件將像素圖的紅色、綠色和藍色進行顏色分離。通過公式節(jié)點函數(shù)將RGB轉(zhuǎn)換為HSV。HSV即色相（Hue）、飽和度（Saturation）、明度（Value）。色相是色彩的基本屬性，就是平常說的顏色的名稱，如紅色、黃色等。飽和度（S）是指色彩的純度，越高色彩越純，低則逐漸變灰，取0-100%的數(shù)值。明度（V），取0-max（計算機中HSV取值范圍和存儲的長度有關(guān)）。HSV顏色空間可以用一個圓錐空間模型來描述。圓錐的頂點處，V=0，H和S無定義，代表黑色。圓錐的頂面中心處V=max，S=0，H無定義，代表白色。RGB顏色空間中，三種顏色分量的取值與所生成的顏色之間的聯(lián)系并不直觀，通過顏色的轉(zhuǎn)換將面部特征顏色從北背景中提取出來。

結(jié)語

人臉識別技術(shù)已逐步進入我們的生活當中，在金融、軍隊、司法、公安、教育醫(yī)療等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計是基于LabVIEW的簡易設(shè)計，通過照片采集存儲、數(shù)據(jù)處理、對比分析進而達到人臉識別的功能。程序中使用了LabVIEW視覺與運動模塊中的IMAQdx Open Camera.vi用于調(diào)用電腦自帶的攝像頭，使用了RGB轉(zhuǎn)HSV算法進行顏色分離，最后鎖定人臉范圍進行數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計較為簡單，但較為完整的體現(xiàn)了人臉識別過程中的基本步驟和技術(shù)要求。

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河南科技大學信息工程學院 471000