[發(fā)明專利]基于FPGA的人臉識(shí)別系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711195313.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN107909045A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢波;張震;姚慶鋒;魯群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥博焱智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于面部識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及基于FPGA的人臉識(shí)別系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于人體特征體征具有唯一性、穩(wěn)定性、便于采集等優(yōu)點(diǎn)，人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)成為生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。但傳統(tǒng)的基于PC的人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通常算法復(fù)雜，不能滿足人們對(duì)其實(shí)時(shí)性和便攜性的要求。現(xiàn)在的面部識(shí)別系統(tǒng)中仍然存在誤識(shí)、拒識(shí)等問題。

利用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。由于現(xiàn)有的FPGA芯片的單片邏輯門數(shù)已經(jīng)達(dá)到上百萬(wàn)門，完全能實(shí)現(xiàn)面部識(shí)別系統(tǒng)，而FPGA的單片價(jià)格卻在不斷的下降，所以利用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉面部識(shí)別系統(tǒng)是完全能別市場(chǎng)接受的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于FPGA的人臉識(shí)別系統(tǒng)，通過兩塊FPGA芯片串聯(lián)使用，一塊FPGA外接設(shè)備，另一塊FPGA處理數(shù)據(jù)，利用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL對(duì)圖像預(yù)處理算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)和電路實(shí)現(xiàn)，將各自功能系統(tǒng)地集成在一起，提高了處理速度，解決了傳統(tǒng)基于PC的系統(tǒng)具有體積大、速度慢、資源消耗多的缺點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明為基于FPGA的人臉識(shí)別系統(tǒng)，包括雙排插針相互連接的外接設(shè)備FPGA板和處理數(shù)據(jù)FPGA板；所述外接設(shè)備FPGA板包括SPI、LCD PIO、SDRAM接口、按鍵PIO、液晶顯示控制器和三態(tài)總線橋；所述外接設(shè)備FPGA板通過串聯(lián)外設(shè)接口SPI連接面部采集器，面部采集的圖像通過SRAM接口存入SRAM中；所述SDRAM接口用于將處理的面部圖像結(jié)構(gòu)存入連接的SDRAM中；所述LCD PIO連接LCD顯示器；所述按鍵PIO連接按鍵；所述處理數(shù)據(jù)FPGA板包括NiosII處理器、圖像面部預(yù)處理模塊、定時(shí)器和DMA；所述NiosII處理器用于用戶根據(jù)自己的標(biāo)準(zhǔn)定制軟核處理器；所述圖像面部預(yù)處理模塊用于處理外接設(shè)備FPGA板傳輸?shù)膱D像；所述定時(shí)器定時(shí)觸發(fā)事件；所述DMA用于減輕CPU負(fù)擔(dān)加快讀取速度。

優(yōu)選地，所述圖像面部預(yù)處理模塊主要包括面部圖像歸一化、圖像平滑濾波、圖像分割、圖像Gabor增強(qiáng)、圖像二值化、圖像細(xì)化幾個(gè)過程。

優(yōu)選地，所述LCD PIO可調(diào)節(jié)LCD顯示器功能模式；所述按鍵PIO用于人臉錄入時(shí)輸入對(duì)應(yīng)人員信息。

優(yōu)選地，所述面部圖像預(yù)處理模塊和液晶顯示控制器必需加入驅(qū)動(dòng)程序使NiosII處理器對(duì)其操作。

優(yōu)選地，所述人臉識(shí)別系統(tǒng)包括如下步驟：

S001系統(tǒng)通過SPI模塊從面部采集器讀取面部數(shù)據(jù)存入SRAM；

S002 NiosII處理器通過調(diào)用面部圖像預(yù)處理模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的預(yù)處理和特征點(diǎn)提取工作；

S003根據(jù)按鍵狀態(tài)來(lái)決定提取的特征點(diǎn)是用于面部匹配還是用于面部錄入；

若提取的特征點(diǎn)用于面部匹配，則執(zhí)行S004；

若提取的特征點(diǎn)用于面部錄入，則執(zhí)行S005；

S004從FLASH提取面部模板，逐一比對(duì)；

S005存入FLASH面部模板庫(kù)；

S006判斷采集的面部特征是否與面部模板匹配；

若匹配，則執(zhí)行S007；

若不匹配，則執(zhí)行S008；

S007 LCD顯示面部匹配，驗(yàn)證通過；

S008 LCD顯示面部不匹配，驗(yàn)證失敗。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過兩塊FPGA芯片串聯(lián)使用，一塊FPGA外接設(shè)備，另一塊FPGA處理數(shù)據(jù)，利用硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL對(duì)圖像預(yù)處理算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)和電路實(shí)現(xiàn)，將各自功能系統(tǒng)地集成在一起，提高了處理速度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、處理快的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明基于FPGA的人臉識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明人臉識(shí)別系統(tǒng)步驟框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。