树莓派人脸识别门禁系统图文教程

小雨coding

发布于 2020-06-09 14:21:06

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发布于 2020-06-09 14:21:06

文章被收录于专栏：小雨编程

前面发布了人脸识别门禁系统的系列视频教程，现在补上图文版，方便查看指令和代码，这篇文章也是对之前的文章的更新与完善。

本系统中树莓派调用百度智能云人脸识别API，实现人脸识别门禁，主要分为三个模块来实现：

一、人脸识别API的注册于人脸库管理

1.1创建应用

在百度智能云人脸识别项目中创建应用，

1.2下载SDK

创建完毕后，下载SDK文档，因为是在树莓派中运行，所以选中python HTTP SDK下载到本地。

1.3 记录AppID

查看应用详情，记录下AppID、API Key和Secret Key，在后面的代码中会用到。

1.4 在人脸库管理中添加人脸数据

在人脸库管理中新建用户组，再从用户组中新建人脸id和照片；

二、树莓派本地环境搭建

2.1 sdk传输至树莓派上

把下载好的SDK压缩包解压，可以通过ftp或者smb的方式，如何使用smb,请见我的另一篇文章树莓派安装Samba服务把文件传输到到树莓派你想放的目录下，然后cd进入该目录；

2.2 安装pip以及setuptools

如果你的树莓派以及安装好了这两款软件，直接跳至2.3，如果还没，可以按一下步骤安装这两款重要的软件；

2.2.1 安装setuptools

到官网（https://pypi.org/project/setuptools/） a)下载 setuptools 安装包

wget https://files.pythonhosted.org/packages/37/1b/b25507861991beeade31473868463dad0e58b1978c209de27384ae541b0b/setuptools-40.6.3.zip

b)解压缩

unzip setuptools-40.6.3.zip

c)安装

cd setuptools-40.6.3
sudo python setup.py build
sudo python setup.py install

2.2.2 安装pip

a)下载到官网（https://pypi.org/project/pip/）下载pip安装包

wget https://files.pythonhosted.org/packages/45/ae/8a0ad77defb7cc903f09e551d88b443304a9bd6e6f124e75c0fbbf6de8f7/pip-18.1.tar.gz

2）解压

tar zxvf pip-18.0.tar.gz

3）安装

cd ../pip-18.0/
sudo python3 setup.py install

2.3 安装人脸识别SDK

当你的树莓派装好pip以及setuptools之后，进入到树莓派的SDK目录下，执行一下命令：

sudo pip install baidu-aip //安装百度AI模块

显示如下界面百度AI模块就成功了：

再继续安装当前的API，

sudo python3 setup.py install

2.4 测试人脸识别是否成功

以上我们就把树莓派的人脸识别基础环境配置好了，现在我们测试一下系统是否能够正常运行可以直接在sdk文件夹aip-python-sdk-2.2.15里创建一个测试文件test.py,

from aip import AipFace
from picamera import PiCamera
import urllib.request
import RPi.GPIO as GPIO
import base64
import time
#百度人脸识别API账号信息
APP_ID = '18333248'
API_KEY = 'HrfpWmTASGVQTGQ2UQO29IGY'
SECRET_KEY ='7x8m9vuKWH5XeVV8GeLkly8OkqUpzfPz'
client = AipFace(APP_ID, API_KEY, SECRET_KEY)#创建一个客户端用以访问百度云
#图像编码方式
IMAGE_TYPE='BASE64'
camera = PiCamera()#定义一个摄像头对象
#用户组
GROUP = 'yusheng01'

#照相函数
def getimage():
    camera.resolution = (1024,768)#摄像界面为1024*768
    camera.start_preview()#开始摄像
    time.sleep(2)
    camera.capture('faceimage.jpg')#拍照并保存
    time.sleep(2)
#对图片的格式进行转换
def transimage():
    f = open('faceimage.jpg','rb')
    img = base64.b64encode(f.read())
    return img
#上传到百度api进行人脸检测
def go_api(image):
    result = client.search(str(image, 'utf-8'), IMAGE_TYPE, GROUP);#在百度云人脸库中寻找有没有匹配的人脸
    if result['error_msg'] == 'SUCCESS':#如果成功了
        name = result['result']['user_list'][0]['user_id']#获取名字
        score = result['result']['user_list'][0]['score']#获取相似度
        if score > 80:#如果相似度大于80
            if name == 'yusheng_02':

                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)
            if name == 'xiaoming':
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)
            if name == "xiaoyu":
                print("欢迎%s !" % name)
        else:
            print("对不起，我不认识你！")
            name = 'Unknow'
            return 0
        curren_time = time.asctime(time.localtime(time.time()))#获取当前时间

        #将人员出入的记录保存到Log.txt中
        f = open('Log.txt','a')
        f.write("Person: " + name + "     " + "Time:" + str(curren_time)+'\n')
        f.close()
        return 1
    if result['error_msg'] == 'pic not has face':
        print('检测不到人脸')
        time.sleep(2)
        return 0
    else:
        print(result['error_code']+' ' + result['error_code'])
        return 0
#主函数
if __name__ == '__main__':
    while True:
        print('准备')
        if True:
            getimage()#拍照
            img = transimage()#转换照片格式
            res = go_api(img)#将转换了格式的图片上传到百度云
            if(res == 1):#是人脸库中的人
                print("开门")
            else:
                print("关门")
            print('稍等三秒进入下一个')
            time.sleep(3)

当你把py文件保存到树莓派中，

可直接通过Tonny打开它，而且可以直接运行该程序，

通过控制台打印输出，我们模拟了真实情况，已经可以知道现在树莓派的人脸识别已经能正常工作了。

三、Arduino蓝牙舵机控制程序

3.1 硬件准备

树莓派3b
Arduino UNO R3
HC-05
舵机SG90
杜邦线若干

3.2 连接图

3.3 树莓派端配置

树莓派自带蓝牙功能，我们可以调用系统指令发送蓝牙信号，

3.3.1 安装树莓派蓝牙模块pybluez

安装完成后再继续下一步操作；若想让树莓派使用bluetooth,必须给树莓派安装pybluez模块

sudo apt-get install libbluetooth-dev  //安装蓝牙开发库
python3 -m pip install pybluez    //安装pybluez

3.3.2 将树莓派手动连接至HC-05

打开树莓派桌面端，点击蓝牙图标后点击add device，鼠标在选择模块的时候，后面会有该模块的蓝牙地址，我们需要把它记下来，后面的蓝牙控制代码中需要用到。

选择HC-05模块，配对密码是1234；

配对成功后，后面程序就可以直接运行了

3.4 定义树莓派蓝牙控制功能

创建一个bluetooth_test.py文件，分别定义初始化指令、开门指令、关门指令，分别发送字符串’1‘，’2’，‘3’；

import bluetooth

def servo_init():#初始化指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" #arduino连接的蓝牙模块的地址
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) #创建连接

    sock.send("1") #发送数据
    sock.close()  #关闭连接

def bt_open():#开门指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" 
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) 

    sock.send("2") 
    sock.close()  

def bt_close():#关门指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" 
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) 

    sock.send("3") 
    sock.close()

3.5 Arduino连接方式

3.5.1 Arduino与HC-05蓝牙模块的连接

由于我们用的是Arduino UNO R3没有蓝牙模块，要接收蓝牙数据，可以通过外接HC-05蓝牙模块解决。

HC-05===Arduino

RXD<==>TX
TXD<==>RX
VCC<==>5v
GND<==>GND

注意：HC-05的vcc一定要接5v，如果接3.3v，虽然可以亮灯工作，但是接收一次数据后会自动断开连接，刚开始我找半天没找到原因，原来是电压给低了，这是一个小细节要注意一下。

3.5.2 Arduino与舵机模块的连接

SG90 舵机导线三种颜色，含义分别是：

棕色：GND

红色：VCC

黄色：DATA

舵机与Arduino的连接方式：

舵机SG90===Arduino

DATA<==>D9
VCC<==>5v
GND<==>GND

3.6 Arduino控制代码

创建工程烧录到Arduino开发板中即可

#include <Servo.h>
Servo myservo;  

void setup() {
  Serial.begin(9600); //监听软串口
  myservo.attach(9); //舵机控制
  myservo.write(0);
//  delay(10000);
}

void loop() {
  while(Serial.available())
  {
    char c;
    c = Serial.read();  //读取串口数据
    Serial.println(c);
    switch(c)
    {
      case '1':servo_init();
      break;
      case '2':open_the_door();
      break;
      case '3':close_the_door();
    }
  }
}

void open_the_door()  //舵机开门
{
  myservo.write(170);
}
void close_the_door()  //舵机关门
{
  myservo.write(0);
}
void servo_init()  //舵机初始化
{
  myservo.write(10);
}

3.7 树莓派控制代码

我们的树莓派已经准备妥当了，在test.py的基础上，我们再修改一下：

# 2020-3-16修正版本
from aip import AipFace
from picamera import PiCamera
import urllib.request
import RPi.GPIO as GPIO
import base64
import time
import bluetooth

from bluetooth_test import bt_open,servo_init,bt_close


#百度人脸识别API账号信息
APP_ID = '18332624'
API_KEY = '2QoqxCzAsZGT9k5CMeaIlPBs'
SECRET_KEY ='9wOlqd4sPvLc7ZKtLxMlBVkcikXHZ4rz'
client = AipFace(APP_ID, API_KEY, SECRET_KEY)#创建一个客户端用以访问百度云
#图像编码方式
IMAGE_TYPE='BASE64'
camera = PiCamera()#定义一个摄像头对象
#用户组
GROUP = 'yusheng01'

#照相函数
def getimage():
    camera.resolution = (1024,768)#摄像界面为1024*768
    camera.start_preview()#开始摄像
    time.sleep(2)
    camera.capture('faceimage.jpg')#拍照并保存
    time.sleep(2)
#对图片的格式进行转换
def transimage():
    f = open('faceimage.jpg','rb')
    img = base64.b64encode(f.read())
    return img
#上传到百度api进行人脸检测
def go_api(image):
    result = client.search(str(image, 'utf-8'), IMAGE_TYPE, GROUP);#在百度云人脸库中寻找有没有匹配的人脸
    if result['error_msg'] == 'SUCCESS':#如果成功了
        name = result['result']['user_list'][0]['user_id']#获取名字
        score = result['result']['user_list'][0]['score']#获取相似度
        if score > 80:#如果相似度大于80
            if name == 'yin_danli':
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(1)
            if name == 'danli':
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)
            if name == "yusheng_02":
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)

        else:
            print("对不起，我不认识你！")
            name = 'Unknow'
            return 0
        curren_time = time.asctime(time.localtime(time.time()))#获取当前时间

        #将人员出入的记录保存到Log.txt中
        f = open('Log.txt','a')
        f.write("Person: " + name + "     " + "Time:" + str(curren_time)+'\n')
        f.close()
        return 1
    if result['error_msg'] == 'pic not has face':
        print('检测不到人脸')
        time.sleep(3)
        return -1
    else:
        print(result['error_code']+' ' + result['error_code'])
        return 0
#主函数
if __name__ == '__main__':
    servo_init()    #舵机复位，初始化一次就够了
    while True:

        print('准备开始，请面向摄像头 ^_^')

        if True:
            getimage()#拍照
            img = transimage()  #转换照片格式
            res = go_api(img)   #将转换了格式的图片上传到百度云
            if(res == 1):   #是人脸库中的人
                bt_open()
                print("欢迎回家，门已打开")
            elif(res == -1):
                print("我没有看见你,我要关门了")
                time.sleep(3)
                bt_close()    
            else:
                print("关门")
                bt_close()
            time.sleep(3)
            print('好了')
            time.sleep(5)

注意：

运行程序后，如果报错

bluetooth.btcommon.BluetoothError: [Errno 112] Host is down

你则需要回到桌面端，将树莓派与HC-05重新配对一下，再运行一下就好了。至此，当我们运行该代码，把脸凑到摄像头前，舵机自动开门，把脸移开则舵机自动关门。至此，智能门禁系统就做好啦！

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原始发表：2020-03-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

人脸识别

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