基于树莓派的实验室人脸识别门禁系统设计

兰 鸽，刘文平

（新疆工程学院 新疆 乌鲁木齐 830000）

1 引言

随着我国高等教育投入力度的加大，高校实验室的设备数量和信息化程度得到了显著提升。实验室的安全问题显得尤为突出。人脸识别技术应用于实验室门禁系统相较于传统门锁，指纹锁在安全方面有着非常明显的优势。

2 系统的总体方案设计

该系统由树莓派、驱动模块、检测模块、显示模块、报警模块、电源模块等组成。系统具有采集和检测人脸功能，可以当进入人员匹配成功时，开启大门，同时报警装置启动；当进入人员匹配失败时，大门不开启以保障安全。系统带有按键，用户可以通过按键触发人脸识别功能。系统结构框图如图1所示。

图1 系统总体结构框图

3 系统硬件设计

3.1 主控模块

本次设计的主控模块是使用树莓派3代B型主板。树莓派3代B型主板，该主控板为开源性模块，运行Linux系统，尺寸与信用卡相当，拥有良好的标准模块扩展性，主板上预留的接口可对接与之配套的树莓派500万像素专用摄像头、7英寸液晶触摸屏、Sense Hat传感器模块等。

3.2 检测模块

检测模块是使用树莓派专用500W像素摄像头。该摄像头提供了三个应用程序，分别为：raspistill、raspivid、raspistillyuv。其中 raspistill 和raspistillyuv 非常相似，并且都是用于捕捉图像，而raspivid 用于捕捉视频。摄像头电路板与树莓派通过一条 15 芯的排线进行连接。具体连接操作如下：先将树莓派上连接座两端卡扣拉起，再把排线插入座中，并竖直，然后按下两端的卡扣。摄像头电路板连接同上。

3.3 驱动模块

当输入信号相对而言比较微弱时，相应功率较小无法正常工作。驱动模块实质是通过放大功率，从而满足负载额定功率使得负载可以正常工作，从而可以响应微弱的输入信号。微型计算机（树莓派）上有IN1、IN2、IN3、IN4四个接口，根据资料，设置为低电平就可以驱动，用杜邦线分别将IN1、IN2、IN3、IN4和GPIO 21（Pin 40）、GPIO 20（Pin 38）、GPIO 16（Pin 36）、GPIO 19（Pin 35）进行连接。

3.4 报警模块

作为人脸识别门禁系统的设备，声光报警电路不可或缺。在系统工作中，每当人脸数据匹配成功时，便会触发蜂鸣器和发光二极管实现声光报警，使监控人员得到

3.5 显示模块

设计中为从一定程度上减小操作人员的工作量，特用7英寸液晶触摸屏作为显示模块

3.6 电源模块

电源模块一般分为以下几部分：滤波电路模块、全波整流电路模块、电源变压器模块等。一般电源提供的是220V交流电，经过门禁系统的电源模块中变压器的变压，变为直接可以供门禁使用的电压，然后进行全波整流，得到有尖峰脉冲的直流电，然后在滤波电路将有交流成分的电压滤除，最后得到可供系统使用的直流电。

4 系统软件设计

系统的程序流程图如图2所示。

图2 系统的程序流程图

4.1 申请AppID、API Key和Secret Key

在百度智能云人脸识别项目中创建应用，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。

4.2 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；如图3、图4所示。

图3 在人脸库管理中添加人脸数据

图4 在人脸库管理中添加人脸数据

4.3 系统调试

把下载好的SDK压缩包解压，可以通过ftp或者smb的方式，把文件传输到树莓派你想放的目录下，然后cd进入该目录；开始调试代码：

5 结语

基于树莓派实验室人脸识别门禁系统，以树莓派为硬件平台，百度云平台，python很好地融合在一起，实现了实验室人脸识别智能开锁，在我校实验室有很好的推广作用。