專利名稱：嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種基于美國(guó)德州儀器公司(以下簡(jiǎn)稱美國(guó)TI公司)達(dá)芬奇(DaVinciTM) 技術(shù)的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置。達(dá)芬奇(DaVinciTM)技術(shù)是美國(guó)TI公司新近推出的數(shù) 字視音頻產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)人臉識(shí)別的產(chǎn)品都是"桌面系統(tǒng)"，也就是在高檔服務(wù)器或PC機(jī)上運(yùn)行的 軟件系統(tǒng)。但是，在一些人臉識(shí)別的應(yīng)用場(chǎng)合(如基于人臉識(shí)別的門鎖、手持式或便攜式的 人臉識(shí)別器等)，我們需要嵌入式系統(tǒng)，而不是"桌面系統(tǒng)"。嵌入式系統(tǒng)面向特定的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件部分包括嵌入 式處理器、存儲(chǔ)器、各種外設(shè)接口和相應(yīng)的控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。 應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序與硬件的交互作用。嵌入式系統(tǒng)硬件部分的核心是嵌入式處理器。嵌入式處理器分成下面幾類* 微處理器(Micro-processor Unit，MPU),如Power PC、 ARM系列的MPU;* 微控制器(Microcontroller Unit, MCU)，如MCS-51系列的MCU;* 數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor, DSP)，如美國(guó)TI公司TMS320系列的DSP; *片上系統(tǒng)(System On Chip, SoC)芯片，如美國(guó)TI公司新近推出的達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片；公開的文獻(xiàn)資料表明，國(guó)內(nèi)己有采用DSP處理器構(gòu)造嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)的專利 (如實(shí)用新型專利"嵌入式人臉識(shí)別器"，ZL專利號(hào)200420023559.8)，但沒有同時(shí)采用 ARM處理器和DSP處理器構(gòu)造嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)的專利，更沒有采用美國(guó)TI公司 達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片構(gòu)造嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)的專利。人臉檢測(cè)與識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)需要大量的計(jì)算，因此，采用DSP處理器構(gòu)造嵌入式人臉檢 測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)是一個(gè)自然和合理的選擇。但是， 一個(gè)嵌入式系統(tǒng)并不僅僅包含算法的實(shí)現(xiàn)部 分，還必須包含各種外設(shè)接口。如果這些外設(shè)接口都由DSP處理器來控制，勢(shì)必造成DSP 處理器負(fù)擔(dān)過重，而且，DSP處理器結(jié)構(gòu)本身也并不適合實(shí)現(xiàn)這些控制功能。同時(shí)采用ARM處理器和DSP處理器構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)可以使DSP處理器從煩瑣的外設(shè)控 制中解放出來，使之專注于算法的實(shí)現(xiàn)。ARM/DSP雙核結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)分工明確，結(jié)構(gòu)合理。增 加ARM處理器后，嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)就分成了兩個(gè)主要部分， 一為需要進(jìn)行大量 運(yùn)算的檢測(cè)與識(shí)別部分，由DSP處理器負(fù)責(zé)；二為負(fù)責(zé)系統(tǒng)與外界交互(包括與用戶交互、 與外部其他系統(tǒng)交互、聯(lián)網(wǎng)等等)的部分，由ARM處理器負(fù)責(zé)。構(gòu)建一個(gè)雙核(ARM與DSP)的嵌入式系統(tǒng)，可以采用分立器件的方式，即系統(tǒng)中有一 個(gè)獨(dú)立的ARM處理器和一個(gè)獨(dú)立的DSP處理器，也可以采用ARM/DSP雙核SoC芯片的方 式，即在一個(gè)芯片上集成ARM處理器和DSP處理器，并同時(shí)集成必要的外部接口和相應(yīng)的 控制器。采用ARM/DSP雙核SoC芯片的好處是顯而易見的。由于把整個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯
片內(nèi)，從而使得系統(tǒng)的體積大大縮小，功耗大大降低，穩(wěn)定性大大提高，所有這一切都是手 持式或便攜式設(shè)備最為青睞的品質(zhì)。達(dá)芬奇(DaVindTM)技術(shù)是美國(guó)TI公司新近推出的數(shù)字視音頻產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，該技術(shù) 包括三個(gè)部分* ARM/DSP雙核SoC芯片。達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片不但包括一個(gè)ARM9核、 一個(gè)C64xDSP核和豐富的片上外設(shè)，特別地，還包括一個(gè)專門進(jìn)行視頻輸入輸出處 理的子系統(tǒng)(VPFE/BE)和一個(gè)專門進(jìn)行視頻/圖形處理的協(xié)處理器(VICP)。這樣 的結(jié)構(gòu)使得這款SoC芯片特別適合數(shù)字視音品產(chǎn)品的開發(fā)。*在達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片上運(yùn)行的嵌入式應(yīng)用程序。目前，美國(guó)TI公司或 第三方提供的嵌入式應(yīng)用程序都是關(guān)于圖象、視頻、音頻和語(yǔ)音編碼方面的內(nèi)容， 沒有關(guān)于人臉檢測(cè)與識(shí)別方面的內(nèi)容。* 開發(fā)工具，包括eXpressDSP 集成配置工具、TMS320DM644x SoC分析器和 MontaVista Linux支持包。雖然，從視頻中檢測(cè)和識(shí)別人臉的裝置屬于典型的運(yùn)算密集型數(shù)字視音品產(chǎn)品，但是， 在本實(shí)用新型發(fā)明之前，未見有利用達(dá)芬奇技術(shù)開發(fā)嵌入式人臉檢測(cè)和識(shí)別裝置的專利或報(bào) 道。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種采用美國(guó)TI公司達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片構(gòu)建的嵌入式人 臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了從輸入視頻中實(shí)時(shí)檢測(cè)和識(shí)別人臉的功能。見圖1，嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征在于，包括嵌入式處理器(8)、以太網(wǎng) 收發(fā)器(1)、鍵盤及控制芯片(2)、 CMOS傳感器(3)、快閃存貯器(4)、液晶顯示屏(5)、 音頻解碼器(6)、雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)， USB接頭(7)、紅外線發(fā)射器 (9)、感光器件(11)、電源模塊(12);其中CMOS傳感器(3)和嵌入式處理器(8)通過 控制線和視頻輸入總線連接，液晶顯示屏(5)和嵌入式處理器(8)通過控制線和視頻輸出 總線連接，以太網(wǎng)收發(fā)器(1)通過控制線和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理器(8)連接，鍵盤 及其控制芯片(2)和音頻解碼器(6)通過串行總線與嵌入式處理器(8)相連，紅外線發(fā)射 器(9)和感光器件(11)通過控制線連接到嵌入式處理器(8)的通用輸入/輸出接口上，USB A型接頭和USB B型接頭(7)連接到嵌入式處理器(8)的USB2.0接口上，快閃存貯器(4)、 雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)和嵌入式處理器(8)通過控制總線，數(shù)據(jù)總線和地 址總線互相連接，電源模塊(12)與各部分相連。本實(shí)用新型提供的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置具體各部分如下- 達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片(8)。達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片目前主要有 二個(gè)型號(hào)DM6443和DM6446。 DM6446在前端增加了視頻采集功能，能采集多種 格式的數(shù)字視頻。因此，本實(shí)用新型采用DM6446。*感光器(11)。感光器(11)自動(dòng)檢測(cè)拍攝的光照環(huán)境，在光線昏暗時(shí)向DM6446 (8) 發(fā)出信號(hào)，提示DM6446 (8)啟動(dòng)紅外線發(fā)射器(9)，同時(shí)通知CMOS傳感器(3)
撤除紅外濾光鏡。DM6446 (8)通過通用輸入輸出接口 (GPIO)與感光器(11)交 互信息。*紅外線發(fā)射器(9)。紅外線發(fā)射器(9)在光線昏暗的時(shí)候發(fā)射紅外線照射被拍攝的 物體。DM6446 (8)通過通用輸入輸出接口 (GPIO)接口與紅外線發(fā)射器(9)交 互信息。* CMOS傳感器(3),型號(hào)OV7648。 CMOS傳感器(3)接受鏡頭的光信號(hào)，并把 光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(CCD視頻信號(hào))。DM6446 (8)通過CCD[7-0]接口接收CMOS 傳感器(3)送來的CCD視頻信號(hào)。*鍵盤陣列接口芯片(2)，型號(hào)ZLG7290。鍵盤陣列(2)接受用戶通過鍵盤輸入的 控制命令。DM6446 (8)通過I2C接口接收鍵盤陣列(2)送來的用戶控制命令。* 128M的NAND型快閃存貯器(4)，型號(hào)HY27UA081G1M?？扉W存貯器(4)用 于存放操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)和經(jīng)過檢測(cè)和預(yù)處理的人臉圖像等。 DM6446 (8)通過異步外部存儲(chǔ)接口 (EMIFA)與快閃存儲(chǔ)器(4)交換數(shù)據(jù)。*雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)，型號(hào)MT47H32M16BN-5E。雙倍數(shù)據(jù)速 率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。DM6446 (8)通過DDR2 數(shù)據(jù)接口D[0-31]和地址接口 A[0-21]與雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)交 換數(shù)據(jù)。 液晶顯示屏(5)。液晶顯示屏(5)顯示從CMOS傳感器(3)接受的視頻，以便用 戶觀察實(shí)時(shí)拍攝的效果，也可以根據(jù)用戶從鍵盤(2)輸入的命令，顯示存放在快閃 存貯器(4)內(nèi)的圖像。DM6446 (8)通過數(shù)字視頻輸出接口 (8-/16-位的YUV或 24位的RGB接口)給液晶顯示屏(5)發(fā)送視頻或圖像數(shù)據(jù)。*音頻解碼器(6)，型號(hào)PCM1716。音頻解碼器(6)接收從DM6446 (8) McBSP 接口送來的音頻PCM編碼數(shù)據(jù)，解碼后送至喇叭。* 以太網(wǎng)收發(fā)器(1)，型號(hào)LXT971ALE。 DM6446 (8)通過10/100EMAC接口與以 太網(wǎng)收發(fā)器(1)相接，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能。* USB接頭(7)。 USB接頭(7)與DM6446 (8)的USB2.0主機(jī)/設(shè)備接口相接。主 機(jī)接口可以外接USB數(shù)碼攝像頭等USB設(shè)備(參見附圖5)，設(shè)備接口可以與其它 系統(tǒng)(如桌面系統(tǒng))相接(參見附圖6)。*電源管理模塊(11)，型號(hào)TPS54310PWP。電源模塊為裝置的各個(gè)部分提供所需的 各種電壓。本實(shí)用新型提供的裝置相當(dāng)于一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，ARM相當(dāng)于CPU， DSP相當(dāng)于協(xié)處 理器。ARM運(yùn)行MontaVista Linux操作系統(tǒng)并通過操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)片內(nèi)片外資源的控制，DSP 運(yùn)行人臉檢測(cè)與識(shí)別的應(yīng)用程序。人臉檢測(cè)采用Harr特征+AdBoost算法，人臉識(shí)別采用分 塊二維主元分析算法。工作過程(參見附圖4):上電后，DM6446 (8)把預(yù)先存放在快閃存儲(chǔ)器(4)內(nèi)的操 作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序、人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)配置信息等等數(shù)據(jù)讀入DM6446 (8)的片內(nèi)內(nèi)存和雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存貯器(10)并運(yùn)行。當(dāng)用戶沒有輸入或沒有 開啟檢測(cè)和識(shí)別功能時(shí)，應(yīng)用程序處于空閑狀態(tài)，其主要任務(wù)是向用戶提供圖形用戶界面并響應(yīng)有關(guān)消息，并將傳感器捕捉到的視頻實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏(5)上(不進(jìn)行任何的檢測(cè) 與識(shí)別)，同時(shí)在光照條件不好時(shí)(通過感光器件(11)進(jìn)行判定)啟動(dòng)紅外線發(fā)射器(9) 進(jìn)行主動(dòng)紅外攝像。當(dāng)用戶通過鍵盤(2)啟動(dòng)人臉檢測(cè)與識(shí)別功能時(shí)，應(yīng)用程序即開啟執(zhí)行 人臉檢測(cè)和識(shí)別的功能，其主要執(zhí)行步驟如下1、獲取數(shù)字圖像；2、對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理；3、 執(zhí)行Haar特征+AdaBoost人臉檢測(cè)算法；4、人臉區(qū)域精確定位和圖像歸一化；5、執(zhí)行BLOCK 2DPCA人臉識(shí)別算法。具體執(zhí)行流程為，圖像傳感器獲得的數(shù)字圖像首先進(jìn)入圖像預(yù)處理模塊，主要進(jìn)行光照 補(bǔ)償，噪聲消除，圖像增強(qiáng)等處理。處理后的數(shù)字圖像即送入人臉檢測(cè)模塊。人臉檢測(cè)模塊 輸出檢測(cè)到的人臉區(qū)域(粗檢)被送到精確定位和歸一化模塊，精確確定人臉的區(qū)域并將人 臉圖像歸一化為大小統(tǒng)一的人臉圖像。最后該歸一化人臉圖像被送入人臉識(shí)別模塊進(jìn)行識(shí)別， 人臉識(shí)別的結(jié)果存放在快閃存儲(chǔ)器(4)中，同時(shí)也在液晶顯示屏(5)上顯示，必要時(shí)還可 以通過音頻解碼器(6)和喇叭報(bào)警。在聯(lián)網(wǎng)時(shí)，人臉識(shí)別的結(jié)果還可以通過局域網(wǎng)上傳到監(jiān) 控中心。此外裝置還可通過GPIO與外部設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，例如控制外部門禁設(shè)備的開關(guān)等。 根據(jù)需要，執(zhí)行3步驟后所得的人臉圖像可以存儲(chǔ)在快閃存儲(chǔ)器(4)中，以對(duì)所有被檢測(cè)過 的人員進(jìn)行記錄。該流程見說明書附圖4。本項(xiàng)目提供的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要優(yōu)點(diǎn)可以歸納如下 *由于SoC芯片把整個(gè)系統(tǒng)集成于一塊芯片之中，從而使得系統(tǒng)的開發(fā)周期大大縮短， 體積大大縮小，功耗大大降低，穩(wěn)定性大大提高。所有這些特點(diǎn)都是嵌入式系統(tǒng)追 求的目標(biāo)。參美國(guó)TI公司的達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片，不但集成了一個(gè)高速的DSP內(nèi)核， 而且還集成了一個(gè)專門進(jìn)行視頻輸入輸出處理的子系統(tǒng)(CPS)和一個(gè)專門進(jìn)行視頻 /圖形數(shù)字處理的加速器(VICP)。因此，這款SoC芯片特別適合應(yīng)用于運(yùn)算密集型 的數(shù)字視音產(chǎn)品的開發(fā)。本實(shí)用新型提供的從輸入視頻中實(shí)時(shí)檢測(cè)和識(shí)別人臉的嵌 入式裝置就是典型的運(yùn)算密集型數(shù)字視音品產(chǎn)品(人臉檢測(cè)與識(shí)別需要大量的運(yùn) 算)。*達(dá)芬奇技術(shù)是一個(gè)完整的數(shù)字視音品產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，它不但包括ARM/DSP雙核SoC 芯片和開發(fā)工具，而且還包括TI公司和第三方提供的、在ARM/DSP雙核SoC芯片 上運(yùn)行的各種有關(guān)數(shù)字視音頻處理的應(yīng)用軟件。隨著達(dá)芬奇技術(shù)的推廣，這些應(yīng)用 軟件的種類和數(shù)量在不斷增加。公開的文獻(xiàn)資料表明，在本實(shí)用新型發(fā)明之前，尚 沒有在達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片上運(yùn)行的人臉檢測(cè)與識(shí)別的應(yīng)用軟件。開發(fā) 這方面的應(yīng)用程序，不但豐富達(dá)芬奇技術(shù)的內(nèi)容，同時(shí)，借助TI公司和達(dá)芬奇技術(shù) 的品牌，也可以拓展自己的市場(chǎng)。達(dá)芬奇技術(shù)的軟件開發(fā)模型參見附圖3。


圖1是本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(1)以太網(wǎng)收發(fā)器(2) 鍵盤及接口芯片
(3)CMOS傳感器(4)快閃存儲(chǔ)器(5)液晶顯示屏(6)音頻解碼器(7)USB接頭(8)達(dá)芬奇ARM/DSP雙核處理器(9)紅外線發(fā)射器(10)雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(11)感光器(12)電源模塊圖2是美國(guó)德州儀器公司ARM/DSP雙核SoC芯片DM6446的內(nèi)部框圖。 圖3是美國(guó)德州儀器公司達(dá)芬奇技術(shù)軟件開發(fā)模型圖。 圖4是本實(shí)用新型人臉檢測(cè)與識(shí)別應(yīng)用程序的流程圖。圖5是本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置外接USB攝像頭的工作模式圖，其中(13) USB攝像頭(14) 嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置(15) USB電纜圖6是本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置與上位機(jī)進(jìn)行USB通信的示意圖， 其中(14) 嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置(15) USB電纜(16) 桌面系統(tǒng)圖7是本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置在基于局域網(wǎng)的門禁系統(tǒng)中應(yīng)用的 示意圖，其中-(14)嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置(17) 服務(wù)器具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。實(shí)施實(shí)例1:圖1是本實(shí)用新型提供的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1中可以看出，達(dá)芬奇ARM/DSP雙核SoC芯片DM6446 (8)是整個(gè)裝置的核心。DM6446 (8)通過CCD 接口與CMOS傳感器(3)相接，接受輸入視頻；通過I2C接口與鍵盤(2)相接，接受用戶 的控制命令；通過數(shù)字視頻接口與液晶顯示屏相接，顯示各種視頻或圖像信息；通過通用輸 入輸出接口 (GPIO)與紅外線發(fā)射器(9)相接，以便夜間或陰天等光照條件差的場(chǎng)合發(fā)射 主動(dòng)紅外光；通過10/100EMAC接口與以太網(wǎng)收發(fā)器(1)相接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能；通過EMIF 接口與快閃存儲(chǔ)器(4)相接，以便讀入存放在快閃存儲(chǔ)器(4)內(nèi)的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、 人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)配置信息等等數(shù)據(jù)；通過雙倍數(shù)據(jù)速率接口DDR2與雙倍數(shù)據(jù)速率同 步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存貯器(10)相接，運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序；通過USB2.0接口與各種USB設(shè) 備(如USB數(shù)碼攝像機(jī))相接，或者與上位機(jī)相接。
DM6446 (8)內(nèi)部包括一個(gè)ARM9核和一個(gè)C64x DSP核(參見附圖2)。 ARM9核是具 有精簡(jiǎn)指令集的微處理器，運(yùn)行MontaVista Linux操作系統(tǒng)，對(duì)硬件進(jìn)行統(tǒng)一管理，并為應(yīng) 用程序提供編程接口和為用戶提供友好的圖形界面。C64xDSP核是高性能的32位定點(diǎn)DSP， 運(yùn)行在594MHz的頻率下能達(dá)到4752MMACs (百萬次乘加)的運(yùn)算能力，特別適合進(jìn)行數(shù) 字視頻信號(hào)處理的復(fù)雜運(yùn)算，能夠保證從視頻中實(shí)時(shí)檢測(cè)和識(shí)別人臉。為了實(shí)時(shí)快速采集視頻數(shù)據(jù)流，CMOS傳感器(3)采用了美國(guó)OmniVision公司開發(fā)的 CMOS彩色圖像傳感器芯片OV7648。該芯片在640x320的分辨率下能過到30幀/秒的速率， 在低照度的工作環(huán)境下具有很高的感光靈敏度。該芯片支持多種數(shù)字視頻輸出格式(RAW RGB、 RGB (GRB 4:2:2)、 YUV (4:2:2)、 YCbCr (4:2:2))和標(biāo)準(zhǔn)的串行攝像頭控制總路線 (SCCB)，能夠在不增加任何附加邏輯的情況下與DM6446 (8)直接相連，達(dá)到視頻數(shù)據(jù)的 無縫傳輸。為了滿足操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)?nèi)存使用的需求，系統(tǒng)配備了兩片32Mxl6總共128MB 的雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)。操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)等等都需要預(yù)先固化在非易失性存儲(chǔ)器(4)內(nèi)， 上電時(shí)再加載到DDR內(nèi)存(10)內(nèi)運(yùn)行。因此，必須使用大容量的非易失存儲(chǔ)器。NAND 型快閃存儲(chǔ)器具有密度高，每單位存儲(chǔ)單元成本低的特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用韓國(guó)現(xiàn)代公司的 64Mxl6共128MB的NAND型快閃存儲(chǔ)芯片。DM6446 (8)本身包含一個(gè)10/100的以太網(wǎng)控制器，外圍加上一個(gè)以太網(wǎng)物理層的收發(fā) 器(1)即可工作。Linux內(nèi)核本身支持TCP/IP協(xié)議棧，系統(tǒng)可以很容易實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能，進(jìn)行 遠(yuǎn)程采集和控制。工作過程(參見附圖4):上電后，DM6446 (8)把預(yù)先存放在快閃存儲(chǔ)器(4)內(nèi)的操 作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)配置信息等等數(shù)據(jù)讀入DM6446 (8)和雙倍數(shù)據(jù) 速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存貯器(10)并運(yùn)行。用戶通過鍵盤(2)啟動(dòng)人檢測(cè)與識(shí)別進(jìn)程(在用戶 沒有啟動(dòng)之前，裝置處于空閑狀態(tài))。DM6446 (8)接收從CMOS傳感器(3)輸入CCD視 頻并檢測(cè)視頻各幀圖像中是否存在人臉。如果存在人臉，DM6446 (8)則對(duì)這些人臉進(jìn)行識(shí) 別。人臉檢測(cè)算法采用Harr特征+AdBoost算法，人臉識(shí)別算法采用分塊二維主元分析算法。 人臉識(shí)別的結(jié)果存放在快閃存儲(chǔ)器(4)中，同時(shí)也在液晶顯示屏(5)上顯示，必要時(shí)還可 以通過音頻解碼器(6)和喇叭報(bào)警。在聯(lián)網(wǎng)時(shí)，人臉識(shí)別的結(jié)果還可以通過局域網(wǎng)上傳到監(jiān) 控中心。實(shí)施實(shí)例2:參見附圖5，實(shí)施實(shí)例2與實(shí)施實(shí)例1基本相同，不同的是，不通過CMOS傳感器獲得 數(shù)字圖像，而是通過外接的USB接口的數(shù)碼攝像頭獲得數(shù)字圖像。這樣實(shí)施可以分離運(yùn)算設(shè) 備與攝像設(shè)備，增加不用應(yīng)用場(chǎng)合的適應(yīng)性。實(shí)施實(shí)例3:參見附圖7，實(shí)施實(shí)例3是一個(gè)基于局域網(wǎng)的分布式人臉檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)
可以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合人臉檢測(cè)與識(shí)別的任務(wù)放在前端(即本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置)，服 務(wù)器可以通過局域網(wǎng)為每一臺(tái)裝置配置不同的人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)，使得不同的裝置成為同一個(gè) 寫字樓里不同單位的門禁系統(tǒng)。人臉檢測(cè)與識(shí)別的任務(wù)放在后臺(tái)(即服務(wù)器)，本實(shí)用新型發(fā)明的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別 裝置只是負(fù)責(zé)人臉檢測(cè)，檢測(cè)出來的人臉通過局域網(wǎng)發(fā)往服務(wù)器，由服務(wù)器進(jìn)行人臉識(shí)別。 這樣做，可以在較大規(guī)模的人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行人臉識(shí)別。
權(quán)利要求1、一種嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征在于，包括嵌入式處理器(8)、以太網(wǎng)收發(fā)器(1)、鍵盤及控制芯片(2)、CMOS傳感器(3)、快閃存貯器(4)、液晶顯示屏(5)、音頻解碼器(6)、雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)，USB接頭(7)、紅外線發(fā)射器(9)、感光器件(11)、電源模塊(12)；其中CMOS傳感器(3)和嵌入式處理器(8)通過控制線和視頻輸入總線連接，液晶顯示屏(5)和嵌入式處理器(8)通過控制線和視頻輸出總線連接，以太網(wǎng)收發(fā)器(1)通過控制線和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線與嵌入式處理器(8)連接，鍵盤及其控制芯片(2)和音頻解碼器(6)通過串行總線與嵌入式處理器(8)相連，紅外線發(fā)射器(9)和感光器件(11)通過控制線連接到嵌入式處理器(8)的通用輸入/輸出接口上，USB A型接頭和USB B型接頭(7)連接到嵌入式處理器(8)的USB2.0接口上，快閃存貯器(4)、雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)和嵌入式處理器(8)通過控制總線，數(shù)據(jù)總線和地址總線互相連接，電源模塊(12)與各部分相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的嵌入式處理器(8) 為美國(guó)德州儀器公司的ARM/DSP雙核SoC芯片TMS320DM6446。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的以太網(wǎng)收發(fā)器(l) 通過10/100EMAC接口直接與嵌入式處理器(8)相接，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的鍵盤及其控制芯 片(2)通過I2C接口與嵌入式處理器(8)相接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的CMOS傳感器 通過CCD接口與嵌入式處理器(8)實(shí)現(xiàn)視頻的無縫連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述快閃存儲(chǔ)器(4) 為NAND型大容量快閃存儲(chǔ)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的音頻解碼器(6) 為IIS接口的雙聲道音頻解碼器，通過多通道緩沖串行口 McBSP與嵌入式處理器(8) 相摶。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的雙倍數(shù)據(jù)速率同 歩動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)通過DDR2接口與嵌入式處理器(8)相接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置，其特征是所述的USB接頭(7)與 嵌入式處理器(8)的USB2.0主/從接口相接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于美國(guó)德州儀器公司ARM/DSP雙核SoC芯片DM6446(8)的嵌入式人臉檢測(cè)與識(shí)別裝置。DM6446(8)不但包括ARM、DSP和豐富的外設(shè)控制，特別的，還包括一個(gè)專門進(jìn)行視頻輸入輸出處理的子系統(tǒng)和一個(gè)專門進(jìn)行視頻/圖形數(shù)字處理的協(xié)處理器，因此非常適合用來構(gòu)造從輸入視頻中檢測(cè)與識(shí)別人臉的嵌入式裝置。本實(shí)用新型提供的嵌入式裝置，以DM6446(8)為核心，外接CMOS傳感器(3)、鍵盤(2)、液晶顯示器(5)、以太網(wǎng)收發(fā)器(1)、快閃存儲(chǔ)器(4)、雙倍數(shù)率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(10)等外設(shè)。DM6446(8)做為一塊SoC芯片，把整個(gè)嵌入式系統(tǒng)集成于一塊芯片之中，從而使得系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短，體積縮小，功耗降低，穩(wěn)定性提高。
文檔編號(hào)A61B5/117GK201033077SQ200620068088
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者丁曉宇, 胡海峰, 馬爭(zhēng)鳴, 黃柏球 申請(qǐng)人:中山大學(xué)