基于WIFI的智能人臉指紋多功能門鎖設(shè)計

摘要本文提出了一種基于WIFI的智能人臉指紋藍(lán)牙多功能門鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了Haar特征分類器算法實現(xiàn)人臉檢測和基于特征的人臉識別算法實現(xiàn)了人臉識別。STM32F407開發(fā)板、OV2640攝像頭模組、4.3寸TFTLCD顯示屏等硬件都有采用，利用220V交流電源和5V觸發(fā)繼電器實現(xiàn)了門禁的自動開關(guān)控制。軟件設(shè)計，利用OpenCV庫實現(xiàn)了人臉檢測和識別算法，通過對合法人臉數(shù)據(jù)集進(jìn)行特征臉空間的計算和存儲，實現(xiàn)了快速的人臉識別，經(jīng)過實驗驗證，基于STM32單片機的自動人臉門禁控制系統(tǒng)，通過結(jié)合Haar特征分類器算法和基于特征的人臉識別算法，利用指紋模塊進(jìn)行開關(guān)鎖設(shè)計，并結(jié)合WIFI模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，使用藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息通信。實現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確、安全的人臉檢測和識別功能。關(guān)鍵詞：人臉門禁；指紋模塊；WIFI模塊；藍(lán)牙ABSTRACTInthispaper,anautomaticfaceaccesscontrolsystembasedonSTM32single-chipmicrocomputerisproposed.ThesystemusesHaarfeatureclassifieralgorithmtorealizefacedetectionandfeature-basedfacerecognitionalgorithmtorealizefacerecognition.Intermsofhardware,STM32F407developmentboard,OV2640cameramodule,4.3-inchTFTLCDdisplayandotherhardwareareused,andtheautomaticswitchcontrolofaccesscontrolisrealizedby220VACpowersupplyand5Vtriggerrelay.ThesoftwaredesignusesOpenCVlibrarytorealizethefacedetectionandrecognitionalgorithm.Throughthecalculationandstorageofthecharacteristicfacespaceofthelegalfacedataset,thefastfacerecognitionisrealized.Aftertheexperimentalverification,theautomaticfaceaccesscontrolsystembasedonSTM32single-chipmicrocomputer,throughcombiningHaarfeatureclassifieralgorithmandfeature-basedfacerecognitionalgorithm,usesthefingerprintmoduletodesigntheswitchlock,AndcombinewithWIFImodulefordatatransmission,anduseBluetoothmoduleforinformationcommunication.Itrealizesefficient,accurateandsafefacedetectionandrecognitionfunctions.Keywords：Faceaccesscontrol;Fingerprintmodule;WIFImodule;Bluetooth目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 第1章緒論1.1研究意義和目的門禁系統(tǒng)作為一種安全管理系統(tǒng)，可以追溯到古代城門、城墻時代。隨著科技的發(fā)展，門禁系統(tǒng)的形式不斷發(fā)展，逐步實現(xiàn)了自動化、智能化、信息化等方面的提升REF_Ref21788\r\h[1-2]。20世紀(jì)70年代，電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了門禁系統(tǒng)的自動化和智能化發(fā)展。最早的門禁系統(tǒng)采用的是磁卡識別技術(shù)，需要通過磁卡進(jìn)行身份驗證。后來，隨著射頻技術(shù)和紅外線技術(shù)的應(yīng)用，門禁系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)了無線感知和遠(yuǎn)程控制。21世紀(jì)初廣泛應(yīng)用于門禁系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對人體生物特征的高效識別和認(rèn)證。同時，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也使門禁系統(tǒng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)共享和監(jiān)控管理等功能。當(dāng)前，門禁系統(tǒng)已經(jīng)成為各種場所必備的安全管理系統(tǒng)，如企事業(yè)單位、學(xué)校、醫(yī)院、公共場所等。隨著人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，門禁系統(tǒng)也將不斷升級，更好地滿足人們對安全和便捷的需求。人臉識別技術(shù)是近年來快速發(fā)展的一種生物識別技術(shù)，它能夠?qū)θ四槇D像進(jìn)行特征提取和比對，從而實現(xiàn)對人臉的自動識別與認(rèn)證。隨著STM32單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，其在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用REF_Ref22314\r\h[3]。因此，基于STM32單片機的自動人臉門禁控制系統(tǒng)是目前研究的熱點之一。通過對算法的優(yōu)化和改進(jìn)，可以提高門禁系統(tǒng)的識別能力和穩(wěn)定性。在門禁系統(tǒng)的研究中，需要考慮到門禁設(shè)備的硬件設(shè)計、人臉識別算法的優(yōu)化、門禁控制策略的制定等方面REF_Ref22379\r\h[4-5]。通過將STM32單片機和人臉識別技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的高效運行，提高門禁系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。因此，基于STM32單片機自動人臉門禁控制系統(tǒng)的研究具有重要的實際意義和應(yīng)用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀人臉識別門禁系統(tǒng)隨著計算機視覺和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，在國外已有廣泛的研究和應(yīng)用。本文將從技術(shù)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢三個方面介紹目前國外在人臉識別門禁系統(tǒng)設(shè)計方面的研究現(xiàn)狀?；谏疃葘W(xué)習(xí)的人臉識別算法在最近幾年取得了非常顯著的進(jìn)展，具有更好的識別精度和魯棒性。例如，F(xiàn)acebook提出的DeepFace算法、Google提出的FaceNet算法和微軟提出的DeepID等算法，在人臉識別領(lǐng)域都取得了很好的成果REF_Ref24283\r\h[6-8]。應(yīng)用方面，國外人臉識別門禁系統(tǒng)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。人臉識別門禁系統(tǒng)在機場、火車站、地鐵站等公共場所廣泛使用，可以快速識別犯罪嫌疑人和可疑人員。在金融領(lǐng)域，人臉識別門禁系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于銀行、ATM等場所，可以有效識別用戶身份，防止欺詐和盜竊REF_Ref31856\r\h[10-11]。在教育領(lǐng)域，人臉識別門禁系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于學(xué)校、圖書館等場所，可以識別學(xué)生身份，防止非法進(jìn)入REF_Ref27095\r\h[9]。發(fā)展趨勢方面，國外學(xué)者正在努力研究和開發(fā)更加智能化、安全化、實用化的人臉識別門禁系統(tǒng)。例如，針對虹膜和面部特征的多模態(tài)生物識別技術(shù)被廣泛研究，以提高系統(tǒng)的安全性和魯棒性。同時，基于云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化門禁系統(tǒng)也受到了廣泛關(guān)注。這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享和智能化控制，為人們提供更加便捷和安全的生活環(huán)境。國外人臉識別門禁系統(tǒng)在技術(shù)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢方面都取得了非常顯著的進(jìn)展和成果。然而，也存在一些問題和挑戰(zhàn)，例如隱私保護(hù)、系統(tǒng)安全、識別準(zhǔn)確度等方面仍有待解決。因此，未來的研究方向?qū)⒓性诮鉀Q這些問題，提高系統(tǒng)的可靠性和智能化程度。同時，國際間的合作和交流也將得到進(jìn)一步加強，以推動人臉識別門禁系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)的許多專家在人臉識別算法研究方面也做了大量工作。雖然國內(nèi)在人臉識別門禁系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展相對于外國來說起步較晚，但伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，我國的人臉識別技術(shù)已經(jīng)逐漸趕上國外的水平。國內(nèi)學(xué)者也采用了類似于PCA、LDA、Gabor濾波等算法，同時也將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于人臉識別門禁系統(tǒng)。例如，中科院自動化研究所提出的DeepID3算法、商湯科技提出的DeepID2+算法等，均取得了不錯的識別效果REF_Ref13654\r[12]。國內(nèi)人臉識別門禁系統(tǒng)在技術(shù)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢方面都取得了顯著的進(jìn)展和成果，但也存在一些問題和挑戰(zhàn)，如識別準(zhǔn)確度、對多角度、遮擋、光照等情況的適應(yīng)性、大規(guī)模人口數(shù)據(jù)的處理等方面仍有待解決REF_Ref13925\r[13]。此外，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注人臉識別技術(shù)的可解釋性和公正性，以及個人隱私的保護(hù)。因此，未來的研究方向?qū)@這些問題展開，以提高人臉識別門禁系統(tǒng)的智能化、安全性和可靠性REF_Ref1736\r\h[14]。同時，加強國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流和合作也是非常重要的，以推動人臉識別門禁系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。人臉識別門禁系統(tǒng)在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了不俗的成果，但也面臨一些挑戰(zhàn)和問題。未來的研究方向?qū)⒓性谔岣咦R別準(zhǔn)確度、適應(yīng)性、安全性和智能化程度等方面，并加強國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流和合作，以推動人臉識別門禁系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，為人們提供更加便捷和安全的生活環(huán)境。1.3本文研究內(nèi)容該設(shè)計以STM32單片機自動人臉門禁控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過人臉識別算法研究，對STM32單片機進(jìn)行編程、硬件設(shè)計和系統(tǒng)集成與測試等方面，實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的自動化控制和人臉識別功能，提高門禁系統(tǒng)的智能化、安全性和可靠性。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：（1）人臉識別算法研究：針對當(dāng)前一些常見的人臉識別算法，比如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行深度研究與優(yōu)化，進(jìn)而提高系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確度。（2）STM32單片機編程：主要使用KeiluVision編程軟件來編寫STM32單片機的程序，實現(xiàn)人臉圖像的采集、處理和識別，并控制門禁系統(tǒng)的開關(guān)。（3）硬件設(shè)計：設(shè)計門禁系統(tǒng)的硬件電路，包括攝像頭、顯示屏、開關(guān)等元件的選型和連接方式。（4）系統(tǒng)集成與測試：將硬件電路和STM32單片機程序進(jìn)行集成，進(jìn)行系統(tǒng)測試和調(diào)試，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。第2章人臉識別相關(guān)技術(shù)研究2.1人臉圖像采集在開展關(guān)于人臉識別研究之前，需要大量的人臉圖像樣本作為樣本庫。目前常用的數(shù)據(jù)庫有Feret人臉數(shù)據(jù)庫，ORL人臉數(shù)據(jù)庫和AR人臉數(shù)據(jù)庫等。在做人臉識別之前，先把人的臉收集起來，這是一個必備的前提條件。采集到的人臉圖像需通過攝像機A/D轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)在接收到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號之后然后將其進(jìn)行存儲，為下一步驟的研究提供信息。用不同的人臉采集設(shè)備或者拍攝條件的不同會導(dǎo)致采集人臉圖像有差異，所以需要選擇質(zhì)量更加完美的設(shè)備再進(jìn)行采集，并進(jìn)一步提高算法的準(zhǔn)確度，以至提高系統(tǒng)的整體運行速度和識別精度。2.2人臉圖像預(yù)處理進(jìn)行人臉圖像采集這一步驟時，不可避免會受到外界一些因素的制約，比如周邊環(huán)境、光照等，所以采集到的人臉圖像質(zhì)量會有一定差異。因此，需要對采集到的人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，從而降低后續(xù)的運算次數(shù)。外界常見的干擾因素有也有后臺。光線對畫面的捕捉影響很大，過暗或過亮的光線會破壞畫面造成畫面畸變程度不同。背景也是不可忽視的干擾因素，相機攝像頭比不過人眼那么靈敏，從背景中很難精準(zhǔn)識別到采集目標(biāo)。對于一些簡單、單一的背景，人臉圖像采集難度也相對簡單，反之，相對于復(fù)雜的背景，會增加人臉圖像采集和提取的難度。因此，選擇適當(dāng)?shù)牟杉O(shè)備和處理算法，以提高采集質(zhì)量和后續(xù)處理效率，是人臉識別研究的重點。2.3人臉檢測算法研究Haar人臉檢測算法是通過訓(xùn)練分類器對圖像中的檢測的一種基于機器學(xué)習(xí)的檢測算法。2.3.1Haar特征分類器Haar特征是基于矩陣計算的圖像特征，可以用來描述圖像區(qū)域亮度與紋理特點。由多個Haar特征組成的分類器叫做Haar特征分類器，每個Haar特征都可被視為一種模式。通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練樣本圖像，可以得到各模式的分類器閾值與權(quán)重。Haar特征分類器可以通過級聯(lián)的方式將其組合在一起，變成一個層級的分類器，從而提高檢測的準(zhǔn)確率。2.3.2訓(xùn)練分類器訓(xùn)練分類器對正負(fù)樣本圖像的質(zhì)量要求很高。正樣張通常是指包含人臉的形象，負(fù)樣張是指不包含人臉的形象。第一步，要對正樣本以及負(fù)樣本圖像進(jìn)行特征提取，得出各圖像的Haar特征向量。接下來，每個Haar特征向量會通過Adaboost算法進(jìn)行權(quán)重分配，進(jìn)而再得到一個弱分類器。然后，把弱分類器組合成級聯(lián)的Haar特征分類器。2.2.3檢測人臉檢測人臉需要使用訓(xùn)練好的Haar特征分類器。首先，需要將待檢測的圖像按照不同的大小和比例進(jìn)行縮放，得到多個不同大小的圖像。然后，在每個圖像中滑動分類器，檢測其中是否包含人臉。對于每個檢測到的人臉，可以計算其位置和大小，并進(jìn)行進(jìn)一步的識別和跟蹤。需要注意的是，Haar特征分類器雖然在人臉檢測領(lǐng)域有一定的應(yīng)用，但其性能相對較低，可能存在較高的誤檢和漏檢率。在實際應(yīng)用中，一般采用更先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)方法，如基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉檢測方法，可以獲得更好的性能。2.2.4實現(xiàn)過程在實現(xiàn)過程中，人臉檢測需要使用OpenCV庫中提供的Haar特征分類器功能。首先需要加載訓(xùn)練好的Haar特征分類器模型，然后調(diào)用OpenCV提供的檢測功能。對于每一個檢測到的人臉，可以通過OpenCV提供的函數(shù)獲取其位置和大小，并進(jìn)行進(jìn)一步的處理和識別。2.4人臉識別算法研究人臉識別是一種圖像處理技術(shù)，目的是從圖像或視頻中對人臉進(jìn)行識別與認(rèn)證。該設(shè)計實現(xiàn)門禁系統(tǒng)人臉識別是以特征為基礎(chǔ)的人臉識別算法，把采集到的人臉特征向量和之前收集好的人臉特征向量進(jìn)行比對，從而實現(xiàn)人臉識別算法。實現(xiàn)過程如下：2.4.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備收集合法人臉數(shù)據(jù)集，包括多張人臉圖片，每張圖片都需要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理，包括對齊、縮放、裁剪等。同時需要為每個人臉指定一個唯一的標(biāo)識符，作為后續(xù)識別的參考。采集人臉圖像并將其轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后對灰度圖像進(jìn)行直方圖均衡化或其他預(yù)處理操作，以提高圖像的對比度和質(zhì)量。2.4.2特征提取使用特征提取算法（如局部二值模式LBP算法、主成分分析PCA算法、線性判別分析LDA算法等）從對齊后的人臉圖像中提取出人臉的特征向量，這些特征向量可以用來表示每個人臉的唯一特征。將每張經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理的人臉圖像，轉(zhuǎn)化為高維的向量表示。這里采用主成分分析（PCA）算法進(jìn)行特征提取，將高維向量映射到一個低維度的空間中。PCA算法的目的是減少特征向量的維度，去除冗余的信息。2.4.3模型訓(xùn)練采用已經(jīng)提取好的特征向量，訓(xùn)練一個分類器模型，可以使用支持向量機（SVM）或者k最近鄰（KNN）算法進(jìn)行訓(xùn)練。在訓(xùn)練過程中，需要對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分割，其中一部分是對模型進(jìn)行訓(xùn)練，另一部分測試模型的精確度。2.4.4人臉識別對于待識別的人臉圖像，同樣需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并提取特征向量。接著，將特征向量輸入訓(xùn)練好的模型，判斷其屬于哪一個已知的人臉類別。通常使用歐氏距離或余弦相似度等距離度量方法來判斷特征向量之間的相似度。在識別過程中，將輸入的人臉圖像經(jīng)過預(yù)處理和對齊后，使用同樣的特征提取算法提取其特征向量，然后將其與存儲在數(shù)據(jù)庫中的所有人臉特征向量進(jìn)行比較，選取與其最相似的特征向量作為其身份識別結(jié)果。第3章人臉門禁控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1硬件整體方案設(shè)計本設(shè)計基于STM32單片機自動人臉門禁控制系統(tǒng)，主要硬件包含STM32F407ZGT6芯片主控芯片開發(fā)板、OV2640攝像頭模塊、SD卡、電磁鎖、繼電器和3.5寸RGB屏幕。人臉門禁控制系統(tǒng)主要包含人臉識別部分以及門禁控制部分。系統(tǒng)采用OV2640攝像頭模塊連接到STM32F407ZGT6單片機開發(fā)板的DCMI接口，然后通過DMA方式將攝像頭采集到的圖像信息傳送到FSMC接口，通過這一系列處理來實現(xiàn)人臉識別。此部分利用了DCMI接口的高速數(shù)據(jù)傳輸特性，實現(xiàn)了快速高效的圖像采集和處理。門禁控制部分主要通過單片機對門禁的電磁鎖進(jìn)行控制，根據(jù)人臉識別的結(jié)果控制門禁電磁鎖是否打開。由于電磁鎖功率較高，設(shè)計了電磁鎖驅(qū)動模塊來實現(xiàn)控制。這部分利用了STM32單片機的GPIO輸出功能，通過繼電器和電磁鎖驅(qū)動模塊實現(xiàn)了對門禁電磁鎖的可靠控制。整體系統(tǒng)的框圖如圖3-1所示，展示了系統(tǒng)的硬件組成和數(shù)據(jù)流向，實現(xiàn)了基于STM32單片機的自動人臉門禁控制系統(tǒng)。通過人臉識別部分和門禁控制部分的協(xié)同工作，實現(xiàn)了高效安全的門禁系統(tǒng)，保障了門禁的安全性和可靠性。圖3-1系統(tǒng)整體框圖3.2主控模塊該設(shè)計采用正點原子探索者V3STM32F407開發(fā)板作為主控模板，主控芯片是STM32F407ZGT6，STM32F407ZGT6是基于意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)公司的STM32F407ZGT6單片機設(shè)計的開發(fā)板，是一款功能強大、性能優(yōu)越的微控制器開發(fā)平臺。同時還配置了許多外設(shè)接口，包括USB、CAN、SPI、I2C等，可支持多種通訊協(xié)議和應(yīng)用場景。此外，STM32F407ZGT6開發(fā)板還配備了豐富的外設(shè)和擴展接口，包括LED指示燈、按鍵、串口、SD卡、以太網(wǎng)口等，可方便地與其他外圍設(shè)備連接和通信。同時，該開發(fā)板支持JTAG和SWD兩種調(diào)試方式，可方便地進(jìn)行程序燒錄和調(diào)試，為開發(fā)者提供了一個高效、穩(wěn)定的開發(fā)平臺。STM32F407ZGT6開發(fā)板是一款性能優(yōu)越、擴展性強的微控制器開發(fā)平臺，適用人臉門禁控制系統(tǒng)的應(yīng)用場景和開發(fā)需求。STM32F407開發(fā)板如圖3-2所示。STM32F103C8T6是一款基于ARM內(nèi)核的芯片，具有以下優(yōu)點:處理能力強：搭載Cortex-M3內(nèi)核，最高主頻為72MHz，能夠迅速處理各種復(fù)雜的控制任務(wù)。外設(shè)支持全面：內(nèi)部集成有多種常用外設(shè)，如ADC、I2C、SPI、USART等，可以滿足各種應(yīng)用的需求。擴展性強：STM32F103C8T6提供了多種擴展接口，可連接更多的外設(shè)或接入外部存儲器。低功耗：該芯片提供多種低功耗模式，可以在保證性能的同時降低功耗。圖3-2STM32F407開發(fā)板3.3攝像頭人臉采集模塊本設(shè)計采用OV2640攝像頭模組實現(xiàn)人臉圖像采集，OV2640攝像頭模組是一種小型化的圖像采集設(shè)備，常用于物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、機器視覺等領(lǐng)域。該模組具有800萬像素的高分辨率、支持JPEG輸出、自動曝光控制、自動白平衡調(diào)節(jié)等功能，非常適合于人臉數(shù)據(jù)采集。在設(shè)計過程中，首先，將OV2640攝像頭模組連接至STM32F407ZGT6開發(fā)板的相應(yīng)引腳上，然后在開發(fā)板上編寫相應(yīng)的程序，實現(xiàn)攝像頭的初始化和數(shù)據(jù)采集。在程序中，需要設(shè)置攝像頭的分辨率、幀率、圖像輸出格式等參數(shù)，并對攝像頭的曝光時間和白平衡進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以保證采集到的人臉數(shù)據(jù)具有較高的清晰度和真實性。然后，利用開發(fā)板上的SD卡存儲器，將采集到的人臉圖像數(shù)據(jù)保存到SD卡中。OV2640攝像頭模組如圖3-3所示。OV2640攝像頭模塊是一款常見的圖像傳感器模塊，具有以下優(yōu)勢：高分辨率：OV2640攝像頭模塊具有200萬像素的分辨率，可提供清晰、細(xì)致的圖像捕捉和視頻錄制。良好的圖像質(zhì)量：該模塊采用了先進(jìn)的圖像傳感器技術(shù)和圖像處理算法，能夠提供高質(zhì)量的圖像和視頻，具有較低的圖像噪聲和失真。多種圖像控制功能：OV2640模塊支持自動曝光、自動白平衡、自動對焦等功能，能夠適應(yīng)不同光線條件下的拍攝需求，并提供更加準(zhǔn)確和自然的圖像效果。靈活的接口和易于集成：OV2640模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的接口，如I2C和SPI，可以方便地與各種嵌入式系統(tǒng)和開發(fā)板進(jìn)行連接和集成。此外，供應(yīng)商通常提供了相應(yīng)的軟件驅(qū)動程序和開發(fā)工具，簡化了模塊的使用和開發(fā)過程。圖3-3OV2640攝像頭模塊3.4溫度采集模塊本設(shè)計采用DS18B20采用廣泛的TO-92和TO-263封裝，具有高精度和可編程性。該傳感器使用的溫度范圍廣泛，從-55°C到+125°C，因此它非常適合用于測量溫度的各種應(yīng)用場合。電源引腳提供傳感器的電源，一般使用3V到5V的電壓。地引腳是傳感器的地線。DS18B20采用了Dallas公司專利的1-Wire總線技術(shù)，具有一根總線線路、數(shù)據(jù)傳輸速度快、穩(wěn)定性高等特點。其內(nèi)置的溫度傳感器精度為±0.5°C（-10°C至+85°C）范圍內(nèi)，并且有0.0625°C的分辨率，可以滿足各種應(yīng)用的要求。同時，DS18B20還具有可編程的上下限溫度報警功能，方便用戶對溫度進(jìn)行控制和管理。DS18B20溫度傳感器模塊如圖3-4所示。DS18B20溫度傳感器模塊是一種廣泛使用的數(shù)字溫度傳感器，具有以下優(yōu)點:高精度測量：DS18B20傳感器具有高精度的溫度測量能力，可以提供可靠和準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)。其測量精度通常為±0.5攝氏度，在一定的溫度范圍內(nèi)可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。數(shù)字輸出：DS18B20傳感器采用數(shù)字信號輸出，通過一根單線數(shù)據(jù)線（1-Wire協(xié)議）進(jìn)行通信。這種數(shù)字輸出的方式使得傳感器與微控制器或單片機等數(shù)字系統(tǒng)的集成變得簡單和方便。獨立供電：DS18B20傳感器模塊可以獨立供電，通常工作電壓范圍為3V至5V。這種獨立供電的特性使得傳感器可以與不同類型的系統(tǒng)和設(shè)備兼容。多點測量：DS18B20傳感器支持多點測量，多個傳感器可以通過一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行串聯(lián)連接。這種特性使得在同一系統(tǒng)中同時測量多個溫度點成為可能，適用于需要監(jiān)測多個位置溫度的應(yīng)用?？傊?，DS18B20溫度傳感器模塊具有高精度測量、數(shù)字輸出、獨立供電、多點測量、防水封裝、低功耗、兼容性和支持等優(yōu)點。這些特性使得它成為許多溫度監(jiān)測和控制應(yīng)用中的理想選擇。圖3-4溫度采集模塊3.5指紋模塊指紋識別模塊采用到AS608指紋識別模塊，它不僅擁有高性能的光學(xué)傳感器還同時擁有優(yōu)秀的指紋圖像處理算法，可以實現(xiàn)高正確率的指紋識別與驗證，常用于門禁系統(tǒng)、安全保密系統(tǒng)、考勤管理系統(tǒng)、指紋鎖等場合，可以有效提高系統(tǒng)的安全性和便利性。AS608指紋識別模塊由光學(xué)傳感器、處理器及所對應(yīng)的驅(qū)動電路構(gòu)成。當(dāng)進(jìn)行指紋圖像采集步驟時通常用到光學(xué)傳感器，處理器則對傳感器所采集的指紋圖像進(jìn)行圖像處理與特征提取，然后和已記錄的指紋圖像特征進(jìn)行對比，進(jìn)而實現(xiàn)指紋識別和驗證。驅(qū)動電路則用于控制模塊的工作和與其他硬件設(shè)備的通信。AS608指紋識別模塊通常具有較小的尺寸、低功耗、快速的指紋識別速度和高準(zhǔn)確性的特點。它可以通過串口、SPI、USB等接口與主控設(shè)備進(jìn)行通信，并支持多種編程語言和開發(fā)平臺的接口和驅(qū)動，方便集成到不同類型的系統(tǒng)中。在使用AS608指紋識別模塊時，通常需要進(jìn)行指紋的注冊和管理，包括指紋圖像的采集、特征提取、特征存儲等操作。同時，還需要對指紋識別的結(jié)果進(jìn)行處理和判斷，例如判斷是否為合法用戶，從而控制相應(yīng)的門禁、安全保密設(shè)備的開啟或關(guān)閉。AS608指紋識別模塊的使用可以提高系統(tǒng)的安全性，減少了傳統(tǒng)的密碼管理和驗證的風(fēng)險，為用戶提供了更加方便和安全的身份驗證方式。指紋模塊的物理圖像如圖3-5所示。AS608指紋識別模塊具有以下優(yōu)點：高精度和可靠性：AS608指紋識別模塊采用先進(jìn)的指紋圖像處理算法和傳感器技術(shù)，能夠提供高精度和可靠的指紋識別性能。它能夠準(zhǔn)確地捕捉和比對指紋特征，降低誤識率和誤拒率?？焖僮R別速度：AS608指紋識別模塊具有快速的指紋識別速度，通常只需要幾百毫秒的時間就能完成一次指紋比對。這種快速的識別速度使其適用于需要快速驗證和身份識別的場景安全性和防偽：指紋識別是一種基于生物特征的身份驗證方式，與傳統(tǒng)的密碼、卡片等方式相比，具有更高的安全性。AS608指紋識別模塊采用先進(jìn)的加密算法和安全機制，能夠防止指紋信息的泄露和篡改，提供更可靠的身份認(rèn)證。靈活的集成和應(yīng)用：AS608指紋識別模塊通常采用標(biāo)準(zhǔn)接口，如UART、USB等，能夠方便地與各種嵌入式系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行集成。它提供了豐富的開發(fā)接口和功能，可支持多種應(yīng)用場景，如門禁系統(tǒng)、考勤管理、安全保密系統(tǒng)等?？傊珹S608指紋識別模塊具有高精度和可靠性、快速識別速度、安全性和防偽、靈活的集成和應(yīng)用、大容量存儲和快速檢索、穩(wěn)定性和耐用性等優(yōu)點。這些特性使得它成為許多身份認(rèn)證和安全管理系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的指紋識別解決方案。圖3-5指紋模塊3.6電磁鎖控制模塊賽瑞LY-03電磁鎖是一種門禁系統(tǒng)中常用的電磁鎖，其主要功能是控制門的開啟和關(guān)閉。它采用直流電源，工作電壓為12V，工作電流為0.4A，鎖舌行程為10mm。當(dāng)通電時，鎖舌鎖舌會縮回，門可以被打開；而在斷電時，鎖舌則會彈出，門重新關(guān)閉。電磁鎖通常由鎖體和鎖座兩部分組成，鎖體安裝在門框上，鎖座安裝在門上。當(dāng)電磁鎖通電時，產(chǎn)生的電磁力會使鎖體和鎖座之間吸合，從而將門保持關(guān)閉狀態(tài)；而在斷電時，電磁力消失，鎖體和鎖座分離，門可以被推開。賽瑞LY-03電磁鎖通常具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可靠性高、使用壽命長等特點。它廣泛應(yīng)用于門禁系統(tǒng)、安全門、防盜門等場合，通過與門禁控制器或其他控制設(shè)備的連接，可以實現(xiàn)對門的遠(yuǎn)程控制和管理。在使用賽瑞LY-03電磁鎖時，需要注意其工作電壓和電流要求，以及鎖舌行程的合適性，確保與門禁系統(tǒng)或其他控制設(shè)備的匹配和正常工作。同時，在安裝和使用電磁鎖時，應(yīng)遵循廠家提供的安裝和操作說明，確保其正常工作和安全性能。電磁鎖的實物圖如圖3-5所示。圖3-5電磁鎖為了控制電磁鎖的開關(guān)，需要使用一個額外的電源將220V交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電，并使用繼電器將信號傳遞給電磁鎖。由于STM32F307單片機的GPIO口帶載能力較弱，電壓也不符合電磁鎖的工作電壓要求，所以需要使用這種額外的控制方式。在本設(shè)計中，使用的是5V驅(qū)動的高電平觸發(fā)繼電器，可以直接由開發(fā)板供電。繼電器的實物圖如圖3-6所示，圖3-6繼電器3.7顯示模塊本設(shè)計采用4.3寸的TFT顯示屏實現(xiàn)人臉圖像的實時顯示，4.3寸TFTLCD顯示屏是一種常用的小尺寸液晶顯示屏，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)、電子產(chǎn)品、儀器儀表等領(lǐng)域。TFTLCD（ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay）是液晶顯示技術(shù)的一種，與傳統(tǒng)的STNLCD相比，具有色彩更為真實、亮度更高、反應(yīng)速度更快、對比度更好等優(yōu)點。這種顯示屏可以直接與單片機等控制器相連接，用于顯示各種文字、圖片等信息。顯示屏采用RGB接口，可實現(xiàn)交互式操作。4.3寸的TFT顯示屏如圖3-7所示。TFTLCD顯示屏作為顯示模塊具有以下優(yōu)點：高圖像質(zhì)量：TFTLCD顯示屏具有高分辨率、高對比度和鮮明的色彩表現(xiàn)能力，能夠呈現(xiàn)清晰、細(xì)膩和真實的圖像。它能夠顯示豐富的細(xì)節(jié)和色彩，適用于各種圖像和視頻顯示需求。廣視角：TFTLCD顯示屏具有廣闊的視角范圍，可以在不同角度下提供準(zhǔn)確和清晰的圖像顯示。這意味著用戶無論從哪個角度觀看屏幕，都可以獲得一致的視覺效果，不會出現(xiàn)色彩偏移或失真?？焖夙憫?yīng)時間：TFTLCD顯示屏具有快速的像素響應(yīng)時間，能夠?qū)崿F(xiàn)流暢的圖像刷新和動態(tài)內(nèi)容顯示。這使得它適用于顯示快速運動圖像和視頻的應(yīng)用，如電子游戲、多媒體播放等。良好的色彩表現(xiàn)：TFTLCD顯示屏能夠顯示廣色域和真實的色彩，使圖像更加生動和逼真。它支持多種色彩空間和色彩調(diào)整功能，可以滿足不同應(yīng)用場景和用戶的色彩需求。節(jié)能和低功耗：TFTLCD顯示屏采用了先進(jìn)的背光技術(shù)和功耗優(yōu)化設(shè)計，能夠在保持良好顯示效果的同時降低能耗。這使得它適用于需要長時間運行和低功耗的應(yīng)用，如移動設(shè)備、便攜式電子產(chǎn)品等。圖3-74.3寸的TFT顯示屏3.8藍(lán)牙模塊本專題所設(shè)計的系統(tǒng)中所用的面部識別單元選擇了傳送系統(tǒng)信息的藍(lán)牙串行通訊模塊HC-05數(shù)字傳輸模塊。無線工作為2.4GHzISM，調(diào)制模式為GFSK。該模塊發(fā)射功率最大為接收靈敏度為-85dBm，機載PCB天線允許10米遠(yuǎn)通信。該模塊自帶LED燈，可以對藍(lán)牙連接狀態(tài)進(jìn)行直觀判斷。該模塊采用CSR的BC417芯片，支持AT指令，用戶可以根據(jù)需要變換主模式和次模式，同時也可以對串口波特率、器件名稱等參數(shù)進(jìn)行更改。HC-05數(shù)字傳輸模塊是一種常見的藍(lán)牙模塊，作為藍(lán)牙模塊，它具有以下優(yōu)勢:簡單易用：HC-05模塊具有簡單的接口和通信協(xié)議，易于使用和集成。它通常采用UART串口通信方式，使得與微控制器或單片機等設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳輸變得簡單和方便。多種傳輸模式：HC-05模塊支持多種傳輸模式，包括藍(lán)牙串口模式和藍(lán)牙透明傳輸模式。藍(lán)牙串口模式可以實現(xiàn)設(shè)備之間的無線串口通信，而藍(lán)牙透明傳輸模式可以實現(xiàn)設(shè)備之間的透明數(shù)據(jù)傳輸，方便不同應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)交換和通信。長距離傳輸：HC-05模塊通常支持藍(lán)牙Class2標(biāo)準(zhǔn)，具有較長的傳輸距離，通?？蛇_(dá)到10米至30米。這使得它適用于需要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膽?yīng)用，如無線遙控、數(shù)據(jù)采集等。快速傳輸速率：HC-05模塊支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，通常可達(dá)到1Mbps。這使得它能夠快速傳輸大量數(shù)據(jù)，適用于需要快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，如音頻傳輸、圖像傳輸?shù)取D3-8藍(lán)牙模塊3.9WiFi模塊采用WiFi模塊在人臉門禁控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計中可以提供無線連接、寬帶傳輸、廣覆蓋范圍、易于部署和擴展、兼容性和互聯(lián)性、可遠(yuǎn)程管理等優(yōu)點。這些優(yōu)勢可以增強門禁控制系統(tǒng)的功能和靈活性，提供更好的用戶體驗和管理效果。系統(tǒng)相關(guān)信息通過WiFi模塊加載到后臺管理器，以方便用戶識別。無線網(wǎng)卡通常以這種方式工作。當(dāng)WiFi模塊接收到計算機發(fā)送的信息時，WiFi模塊通過串口與SCM通信，并將接收到的數(shù)據(jù)存儲在SCM中，如圖3-9所示。圖3-9WIFI模塊第4章軟件程序設(shè)計4.1程序開發(fā)環(huán)境本設(shè)計采用的開發(fā)環(huán)境為Keiluvisin5。Keil5是一款嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具，它提供了豐富的功能和強大的工具，可用于開發(fā)多種嵌入式系統(tǒng)，包括微控制器、信號處理器和嵌入式傳感器等。Keil5軟件支持多種編程語言，可以編寫基于匯編語言、C語言、C++等語言的程序。在編程時，用戶可以使用Keil5軟件提供的各種指令、庫函數(shù)以及程序模塊，提高軟件編寫效率和精度。Keil5軟件為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了一個高效、便攜、易用的開發(fā)環(huán)境，是嵌入式開發(fā)者不可缺少的工具之一。可以用于對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的基本連接與操作開發(fā)進(jìn)行編寫。Keil5的開發(fā)界面如圖4-1所示。圖4-1KeiluVision5軟件開發(fā)界面圖4.2主程序設(shè)計主程序主要是對人臉識別門禁系統(tǒng)整體運行流程進(jìn)行控制。首先對合法人臉數(shù)據(jù)集進(jìn)行人臉增強、特征臉空間計算及特征向量計算，進(jìn)行人臉識別初始化。然后從攝像頭捕捉視頻流中截取一幀圖像，調(diào)用人臉檢測函數(shù)檢測，如果人臉沒有被檢測到則繼續(xù)檢測。當(dāng)檢測到人臉后，調(diào)用人臉識別函數(shù)進(jìn)行識別，如識別成功，則進(jìn)行活體檢測，如通過則發(fā)送信號控制繼電器給電磁鎖供電開門，如不通過則返回人臉檢測步驟。主程序設(shè)計流程圖如圖4-2所示。圖4-2主程序流程圖4.3人臉采集程序設(shè)計為了實現(xiàn)人臉識別功能，本設(shè)計采用DCMI接口進(jìn)行通信，DCMI接口能夠直接采集攝像頭，例如采用不同角度和表情的人臉、增加光照和背景的變化等。通過不斷地調(diào)整和優(yōu)化采集參數(shù)和算法，可以得到更加準(zhǔn)確和可靠的人臉數(shù)據(jù)，為后續(xù)的人臉識別和門禁控制等應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。圖像處理算法中，首先需要將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，這可以通過將RGB三個通道的像素值按一定比例相加得到灰度值來實現(xiàn)。然后需要進(jìn)行人臉檢測和人臉識別，這可以通過調(diào)用OpenCV庫中的函數(shù)實現(xiàn)，人臉檢測需要使用Haar特征分類器。人臉采集程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3人臉采集程序流程圖4.4人臉識別程序設(shè)計人臉識別程序的主要作用就是對需要識別的人臉進(jìn)行判斷，確定其是否為合法的人臉數(shù)據(jù)集的特定個體，并且給以相應(yīng)的號碼。具體步驟為三個：步驟一，通過特征臉空間對待識別人臉進(jìn)行特征向量計算；步驟二,統(tǒng)計待識別人臉在合法人臉數(shù)據(jù)集中各自特征向量之間的歐式距離；步驟三，判斷最小歐式距離與閾值是否相等，如果是則將此人臉視為合法人臉并給予相應(yīng)的號碼，否則將此人臉視為非法。人臉識別過程流程圖見圖4-4。圖4-4人臉識別程序流程圖4.5溫度采集程序設(shè)計在溫度采集程序中，首先需要初始化DS18B20模塊，初始化過程首先是把DQ引腳拉低，至少保持480us，然后再拉高，保持60us；再次拉低DQ，至少保持480us，然后松開DQ引腳；等待DS18B20的應(yīng)答信號，DS18B20會在60us內(nèi)發(fā)出低電平脈沖，在DS18B20模塊應(yīng)答后向其發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令為0x44。DS18B20將啟動溫度轉(zhuǎn)換，并在其內(nèi)部寄存器中存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果，等待DS18B20轉(zhuǎn)換完畢，具體時間由DS18B20的精度和分辨率決定。轉(zhuǎn)換完成后，可以向DS18B20發(fā)送讀取溫度命令，命令為0xBE。DS18B20將向控制器發(fā)送12位的溫度數(shù)據(jù)，其中前4位數(shù)字是整數(shù)位，后8位數(shù)字是小數(shù)位。在接收溫度數(shù)據(jù)之后，即可轉(zhuǎn)換為實際溫度值，具體公式為：實際溫度值=溫度數(shù)據(jù)/16，通過以上步驟檢測DS18B20溫度采集模塊即可完成。溫度采集程序流程圖如圖4-4所示。直觀地展示了溫度采集過程中的各個步驟。圖4-5溫度采集程序流程圖4.6TFT顯示器程序設(shè)計STM32F403單片機控制4.3寸TFTLCD顯示程序的設(shè)計步驟包含硬件初始化、顯示屏初始化、畫圖函數(shù)和顯示函數(shù)步驟。第一步進(jìn)行硬件的初始化步驟，包括引腳配置、時鐘配置等，確保單片機可以正確地與顯示屏通信。接著進(jìn)行顯示屏初始化，通過向顯示屏發(fā)送指令設(shè)置屏幕分辨率、掃描方向、顏色模式等，確保顯示屏可以正確地顯示圖像。然后設(shè)計畫圖函數(shù)，根據(jù)需要在顯示屏上繪制圖形、圖像等，可以使用圖形庫函數(shù)、字體庫函數(shù)等。最后實現(xiàn)顯示函數(shù)，將畫好的圖像通過SPI接口發(fā)送給顯示屏進(jìn)行顯示。TFT顯示器程序流程圖如圖4-5所示。圖4-6顯示程序流程圖4.7上位機程序設(shè)計思路在基于WiFi的智能人臉指紋識別多功能門鎖設(shè)計中，上位機程序是與門鎖硬件進(jìn)行通信和交互的核心組成部分。下面是上位機程序設(shè)計的一般思路：界面設(shè)計：設(shè)計一個直觀、易于使用的用戶界面，可以通過圖形界面或者命令行界面實現(xiàn)。界面應(yīng)該包括門鎖狀態(tài)顯示、人臉和指紋錄入功能、權(quán)限管理、日志記錄和系統(tǒng)設(shè)置等功能。通信協(xié)議：選擇合適的通信協(xié)議進(jìn)行門鎖與上位機之間的通信。常見的選擇包括TCP/IP或UDP協(xié)議。根據(jù)協(xié)議規(guī)范，編寫相應(yīng)的通信代碼，實現(xiàn)與門鎖的數(shù)據(jù)交換和命令傳遞。數(shù)據(jù)傳輸與處理：門鎖通過WiFi模塊將人臉和指紋數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C程序中進(jìn)行處理。上位機程序需要編寫相關(guān)代碼來接收和解析傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，包括人臉圖像、指紋特征和門鎖事件日志等。在接收到數(shù)據(jù)后，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證、存儲和處理，比如進(jìn)行人臉指紋識別算法的調(diào)用，驗證權(quán)限等操作。人臉和指紋錄入管理：上位機程序應(yīng)該提供人臉和指紋錄入功能，允許管理員或用戶進(jìn)行人臉和指紋的注冊和管理。這包括采集人臉圖像和指紋特征，對圖像和特征進(jìn)行處理和存儲，以及關(guān)聯(lián)用戶信息和權(quán)限等。權(quán)限管理：上位機程序需要提供權(quán)限管理功能，允許管理員設(shè)置用戶的門禁權(quán)限。這包括添加、刪除和修改用戶信息，定義用戶的訪問權(quán)限，例如時間段、門禁級別等。上位機程序應(yīng)該能夠?qū)?quán)限信息傳輸給門鎖，以實現(xiàn)實時的權(quán)限控制。日志記錄與查詢：上位機程序應(yīng)該能夠記錄門鎖的事件日志，包括開鎖記錄、報警記錄等。同時，提供查詢和導(dǎo)出功能，以便管理員可以查看和分析門鎖的使用情況。系統(tǒng)設(shè)置：上位機程序應(yīng)該提供系統(tǒng)設(shè)置功能，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、參數(shù)配置、報警設(shè)置等。管理員可以通過界面對門鎖進(jìn)行相應(yīng)的配置，以滿足實際需求。軟件升級和迭代：上位機程序應(yīng)具備軟件升級和迭代的能力。通過遠(yuǎn)程升級或者自動更新機制，可以實現(xiàn)對軟件程序的改進(jìn)和功能擴展，以適應(yīng)未來的需求和技術(shù)發(fā)展。用戶權(quán)限控制：上位機程序應(yīng)該具備用戶權(quán)限控制功能，以確保系統(tǒng)的安全性和管理的可控性。不同級別的用戶應(yīng)具備不同的權(quán)限和操作范圍，管理員可以對用戶進(jìn)行身份驗證和權(quán)限管理，限制其對系統(tǒng)的訪問和操作。系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能優(yōu)化：在上位機程序設(shè)計過程中，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能優(yōu)化。合理設(shè)計程序結(jié)構(gòu)，避免資源泄漏和內(nèi)存溢出等問題。優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)處理流程，提高程序的響應(yīng)速度和處理能力。以上是基于WiFi的智能人臉指紋識別多功能門鎖設(shè)計中上位機程序設(shè)計思路。圖4-7為手機端app輸入密碼解鎖界面圖。圖4-7手機端app輸入密碼圖第5章系統(tǒng)測試5.1硬件調(diào)試首先檢查實物電路板連接是否存在問題，比如電子元件是否有損壞現(xiàn)象，電路連接是否有明顯的斷裂，虛焊問題等。接下來使用專用檢測儀器來檢測電源部分是否存在問題，比如是否出現(xiàn)電源正負(fù)極短路現(xiàn)象，以確保系統(tǒng)焊接部分沒有問題，可以正常通電。完成實物硬件部分檢查后，確保檢查沒有問題，可以對系統(tǒng)進(jìn)行通電來驗證系統(tǒng)功能是否符合設(shè)計要求。系統(tǒng)可以與手機端進(jìn)行連接，并且可以實現(xiàn)人臉檢測功能，遠(yuǎn)程開鎖功能。5.2系統(tǒng)程序調(diào)試在前面的新項目中編寫完整的代碼，然后點擊keiluvisin5軟件左上角的編譯按鈕，系統(tǒng)將編譯項目代碼文件，在keiluvisin5軟件下方的BuildOutput窗口中可以看到相應(yīng)的提示信息。圖5-2程序編譯無誤提示界面5.3系統(tǒng)實物測試本文在實際條件下進(jìn)行對基于STM32自動人臉識別門禁系統(tǒng)的測試，測試的數(shù)據(jù)收集步驟由作者組成?；赟TM32自動人臉識別門禁系統(tǒng)實物圖如圖5-3所示，包括STM32單片機、LCD屏、攝像頭、溫度傳感器、存儲卡、電磁鎖、繼電器、電源。它支持人臉識別開鎖，指紋解鎖，以及通過WIFI開鎖。圖5-3基于STM32自動人臉識別門禁系統(tǒng)5.4測試結(jié)果分析本設(shè)計選擇10個同學(xué)作為樣本數(shù)據(jù)，首先通過圖像采集將每個人的人臉數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)庫中，然后以每個人多次識別以及10個人單次識別，統(tǒng)計人識別結(jié)果。測試結(jié)果如表5-4所示。表5-4測試結(jié)果記錄實驗項目測試人數(shù)或次數(shù)識別個數(shù)準(zhǔn)確度10人單次測試10人880%1人10次測試10次990%如表5-4所示，通過測試，本文設(shè)計的自動人臉識別門禁系統(tǒng)在測試過程中，不同人臉的單次識別準(zhǔn)確率較低，原因是多人的面部特征不一，而且每個人的臉部由于表情不同，提取的特征也不相同，因此有一定的誤差。但是一人多次識別的準(zhǔn)確率較高，因此在后續(xù)中還需要對算法加以改進(jìn)。第6章結(jié)論與展望該設(shè)計是采用基于STM32單片機的自動人臉門禁控制系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計實現(xiàn)了人臉檢測與識別功能，和門的自動開關(guān)控制功能。該設(shè)計可以廣泛應(yīng)用于公共場所的門禁控制、安全監(jiān)控等領(lǐng)域，具有較高的實用價值。在本次設(shè)計中，采用了Haar特征分類器算法實現(xiàn)了人臉檢測功能。該算法基于人臉圖像中的Haar特征，通過級聯(lián)分類器實現(xiàn)了對人臉圖像的快速檢測。在程序?qū)崿F(xiàn)中，利用人臉OpenCV庫提供的Haar特征分類并通過調(diào)整分類器參數(shù)和優(yōu)化算法流程，提高了系統(tǒng)的檢測準(zhǔn)確率和檢測速度。本設(shè)計主要完成的工作總結(jié)如下：（1）實現(xiàn)了基于特征的人臉識別算法。該算法基于PCA和LDA降維算法，將人臉圖像的高維特征空間降為到低維特征空間，通過在低維度特征空間對人臉圖像進(jìn)行距離比對，實現(xiàn)人臉識別。在程序?qū)崿F(xiàn)中，利用OpenCV庫提供的PCA和LDA算法實現(xiàn)了人臉識別功能，并通過構(gòu)建人臉數(shù)據(jù)庫、優(yōu)化算法參數(shù)等手段，使系統(tǒng)的識別精準(zhǔn)率和速度得到了提高。（2）完成人臉識別門禁控制器的硬件設(shè)計，本次設(shè)計采用了STM32F407開發(fā)板、OV2640攝像頭模組、4.3寸TFTLCD顯示屏等硬件。STM32F407開發(fā)板具有較高的性能和穩(wěn)定性，可以滿足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和控制需求。OV2640攝像頭模組可以實現(xiàn)高清晰度的圖像采集，為系統(tǒng)的人臉檢測和識別提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。4.3寸TFTLCD顯示屏可以實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的直觀顯示和交互操作，提高了系統(tǒng)的易用性和用戶體驗。（3）完成了門鎖的控制，在門的自動開關(guān)控制方面，本次設(shè)計采用了2