实战树莓派人工智能摄像头

牟晓东

人工智能HuskyLens攝像头（俗称“二哈”）具备多种物体识别及追踪功能，将它连接到树莓派上，再借助古德微机器人平台进行“积木”编程，我们可以开发出功能丰富的智能应用。在此以“二哈”的人脸识别、颜色识别和标签识别为例，分别开发“看脸唱歌机”、“盲人红绿灯提醒器”和“超市自助收银机”。

三个应用所使用的实验器材及连接方法相同，需要配有古德微扩展板的树莓派一套，人工智能“二哈”摄像头一个，有源音箱一个，杜邦线若干。首先通过红、黑、蓝、绿四根杜邦线将“二哈”与古德微扩展板连接：一端接“二哈”的传感器接口（标注有+、-、R和T），另一端接扩展板I2C的UP列（标注有VCC、GND、CLK和DATA）;然后将有源音箱插入树莓派的音频输出圆孔，插入电源线通电启动树莓派系统（如图1）。

1.人脸识别——“看脸唱歌机”

实现对多位明星的人脸识别，根据识别显示该明星的简要信息并且播放其成名歌曲片段。

（1）素材准备

首先从网络上分别搜索并下载张学友、刘德华、郭富城和黎明的照片备用。接着，下载并剪辑几位歌手的成名曲片段MP3文件（长度约为7秒），通过“Windows远程桌面连接”程序登录进入树莓派系统，点击“文件管理器”进入/home/pi/temp目录，将处理好的MP3文件复制粘贴进去。

（2）“人脸识别”的训练学习

首先，长按“二哈”的左上角圆形齿轮状的功能按键，直到出现“人脸识别”项;接着，短按一下进入“学习多个”模式，将开关项设置为蓝色有效状态，进行“保存并返回”操作;依次打开四张明星图片，对准照片进行训练学习，按一下右上角按键，“二哈”就将该人脸保存进自己的记忆库（同时将它标注为“人脸：ID1”）;然后根据屏幕提示再按一下学习按键，进入第二张人脸的学习模式，成功后会标注“人脸：ID2”（如图2）。

（3）古德微机器人平台“积木”编程

在浏览器中访问古德微机器人网站（http：//www.gdwrobot.cn/），进入“积木”编程区进行程序的编写：拖放“智能硬件→HuskyLens摄像头→HuskyLens摄像头切换到‘人脸识别算法”模块;接着建立一个“重复当‘真”的循环结构，再建立一个“如果”和三个“否则如果”的四分支选择结构，判断条件为“从结果中获取ID‘1的‘方框是否在画面中”，成立的话则输出调试信息并且播放他的歌曲ZhangXueYou.mp3（即复制到树莓派/home/pi/temp/目录中的MP3音频文件）;再加一个等待7秒的模块，作用是将歌曲播放完毕。其他三个分支结构与此一致，只须修改ID号、调试信息和音频播放文件（如图3）。

（4）测试“看脸唱歌机”

打开LOG显示区后点击“运行”按钮，然后分别对照各个明星脸让“二哈”识别，LOG显示区会进行对应的提示信息显示，同时音箱中也会“唱”他的歌曲。

2.颜色识别——“盲人红绿灯提醒器”

实现对十字路口红灯、绿灯等信号的实时检测，并做出“红灯等待”、“绿灯通行”的语音提醒。

（1）素材处理与训练学习

首先到路口拍摄一段红绿灯信号的视频，导入视频编辑软件如AE中进行红灯和绿灯的灯光均匀度微调，因为真实红绿灯是由许多LED灯组合而成，光点间距较大，“二哈”识别时容易出错——比如红灯包含白光、红光和黄光等。

与“人脸识别”类似，同样需要操作“二哈”功能键和学习键来记忆红灯和绿灯——红灯被标注为“颜色：ID1”、绿灯被标注为“颜色：ID2”（如图4）。

（2）古德微机器人平台“积木”编程

建立“HuskyLens摄像头切换到‘颜色识别算法”模块;接着建立一个“重复当‘真”的循环结构，再建立一个二分支“如果…否则如果…执行”，分别用来匹配红灯和绿灯两种识别结果，并控制输出不同的调试信息和播放语音提醒（如图5）。

（3）测试“盲人红绿灯提醒器”

点击“连接设备”，打开LOG显示区后运行程序;让“二哈”对准视频中出现的红灯和绿灯进行测试，LOG区会有信息输出，同时音箱中也会进行“红灯等待”、“绿灯通行”语音提醒。

3.标签识别——“超市自助收银机”

实现对多个商品标签的识别，并将其价格计入“总价”，进行商品单价显示和总价显示及语音播报。

（1）素材处理与训练学习

“二哈”的“标签识别”是指“AprilTag视觉基准系统”，主要应用于AR、机器人和相机校准等领域，是一种降低了复杂度以满足实时性要求的二维码。可以使用MaixPy IDE软件来自定义生成，然后插入Word中调节好大小，打印粘贴到商品上（如图6）。

确保“二哈”的“标签识别”为“学习多个”模式，分别对四件示例商品进行识别学习;识别成功的商品会标注为“标签：ID1”、“标签：ID2”……

（2）古德微机器人平台“积木”编程

建立一个“HuskyLens摄像头切换到‘标签识别算法”模块;接着，建立五个变量：大宝蜜、蚊药膏、蓝牙音箱、安全刀架和总价，并分别为其赋值为对应商品的单价（总价的初始值为0）;然后，建立一个“重复当‘真”的循环结构，再建立一个“如果…执行…”和三个“否则如果…执行…”的四分支选择结构，分别用来匹配四个商品的标签信息;在LOG显示区输出该商品的单价，并把它合计至总价中;最后，以语音和文字两种方式输出所购买的商品的总价，保存程序（如图7）。

（3）测试“超市自助收银机”

点击“连接设备”，打开LOG显示区，运行程序;让“二哈”分别对准四件商品进行扫描测试，可顺序测试也可多次重复测试，LOG区都会有信息输出，同时音箱中也会进行语音提醒。