謝洋

摘 要：針對大學生宿舍失竊事件多發(fā)、易發(fā)的情況，分析了宿舍門禁系統(tǒng)的缺陷和其中存在的不安全因素，并試驗制作出一種基于人臉信息識別原理的門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有視頻監(jiān)控、自動獲取人臉圖像、快速處理圖像信息和識別對象身份等功能，可以進一步加強對樓道的自動監(jiān)控，是一種很有效的安全措施。

關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng)；人臉識別；圖像處理；信息識別

中圖分類號：TP393.07 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.022

眾所周知，如今的大學校園宿舍經(jīng)常會出現(xiàn)安全問題，比如財物失竊、火災等。人臉信息識別門禁系統(tǒng)就是從這一問題出發(fā)，結(jié)合一些先進的技術(shù)和理論知識完成這項設計的。

該系統(tǒng)的核心技術(shù)是人臉信息識別，這項技術(shù)在市場上也有相關(guān)的應用報道，例如電腦開機密碼、手機密碼等。其原理就是開發(fā)一款軟件，利用這款軟件記錄人的臉部特征，包括一些細微的特征，并且加以存儲。在使用過程中，當系統(tǒng)感知到與所儲存信息的相似信息后，系統(tǒng)就會起到作用，否則則視為無效信息。要想實現(xiàn)上述過程，就需要借助數(shù)字圖像處理軟件。圖像處理的任務是獲取客觀世界的景象，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像進行增強、編碼、恢復和壓縮等處理，將一幅圖像轉(zhuǎn)化為另一幅具有新意義的圖像。為了方便使用，處理數(shù)字圖像的過程分為以下幾步。

1 圖像獲取

利用攝像頭獲取自然界的圖像，并用電腦將其顯示為模擬圖像信號。這里，圖像的獲取又被稱為圖像采集。圖像采集工作是十分重要的，保證原始圖像的高質(zhì)量會大大減輕后期處理工作的工作量。一般情況下，在設置相關(guān)數(shù)據(jù)時，會采用1個通道1個攝像頭的方法，這樣有利于后期圖像處理工作的順利進行。經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)，當攝像頭平面的法線與水平方向夾角設置為20°～30°時，所獲取的圖像相對而言更加清晰。

2 數(shù)字化

數(shù)字化的任務是將獲取到的圖像通過ADC（數(shù)字轉(zhuǎn)化器）轉(zhuǎn)化為原始數(shù)字信號，以便于數(shù)字存儲和計算機處理工作。一般情況下，自然界的圖像是以模擬形式出現(xiàn)的，只有將模擬圖像數(shù)字化，計算機才能靈活地處理圖像。

3 圖像增強

這個步驟的主要作用是改善視覺不佳的圖像，突出圖像中大家會感興趣的部分，例如，提高清晰度，使細節(jié)更加明顯，亮度、色彩等更加突出。圖像增強可以改變原來圖像全部或局部的亮度、色度分布等參數(shù)，在系統(tǒng)中體現(xiàn)出獲取到的人的面部信息。

4 圖像分割

圖像分割主要是將目標從背景中分割出來，它可以為圖像分析和圖像理解作準備。圖像分割是指把圖像分成互不重疊的區(qū)域，并提取出人們感興趣的目標的一種技術(shù)。實際圖像中的景物情況各異，需要根據(jù)實際情況選擇合適的方法，而分割結(jié)果目前還沒有統(tǒng)一的標準來判別。門禁系統(tǒng)是利用在獲取圖像中部進行分割的手段獲得一個近似的結(jié)果。

經(jīng)過上述處理，利用攝像頭獲取的圖像能夠清晰地反映出人物的面部特征，以便進行信息比對。

5 圖像識別過程

圖像識別過程的原理是基于特征點的識別算法。在提取圖像的過程中，將人臉特征用一組特征幾何向量來表示，識別歸結(jié)于特征向量之間的匹配。在處理圖像的過程中，可以提取面部較為特殊的幾個特征處，比如鼻子、耳朵、眼睛和嘴巴等，利用它們構(gòu)造幾個特征向量，并對其進行歸一化運算。將圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息有利于圖像識別。

人臉信息識別門禁系統(tǒng)的輔助部件是1臺用來存儲信息的電腦和獲取信息的攝像頭，利用電腦來存儲人經(jīng)過數(shù)字圖像處理后的臉部特征信息，比如一棟宿舍樓的所有人的臉部信息，當人出現(xiàn)在預設范圍時，利用攝像頭獲取需要的信息，并處理圖像，然后將其傳輸?shù)诫娔X中與已經(jīng)存在的信息進行比對。該系統(tǒng)的執(zhí)行者是門禁裝置，現(xiàn)在普遍使用的是拉伸門。當系統(tǒng)獲取信息后予以通過，門禁打開；不予通過，則門禁不動。

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〔編輯：白潔〕