基于藍牙技術與人臉識別技術的智能手機攝像系統

張靜 張柏博 祝箐

摘 要：本文介紹了一種基于藍牙技術與人臉識別的智能手機攝像技術，手機攝像系統通過人臉識別技術、藍牙技術、滾動導軌技術、自拍技術、紅外遙控技術、超聲波技術等多種技術的融合，實現職能拍攝。開發手機APP并安裝，通過藍牙模塊實現連接，手機通過人臉識別功能判斷人像在屏幕的位置與大小，然后與用戶設置的參數進行比較，APP進行一系列算法后通過藍牙向設備發送指令。設備收到指令后驅動手機物理導軌進行移動，進而進行自動拍照或跟拍視頻。

關鍵詞：藍牙 人臉識別 APP

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（a）-0023-02

智能攝像系統的發展經歷了比較長時間的研究，自拍工具、手機直播、網絡直播等技術快速發展。國內外對于智能攝像機的研究也空前熱門，隨著電子技術的發展，手機像素已經滿足攝像要求，在不少場合完全可以代替照相機和攝像機實現拍照和錄像。但是，手機拍照及攝像需要自拍桿或人工操作實現，還沒有出現可以智能取代人工操作的智能硬件。基于此，研究出一款基于藍牙技術與人臉識別技術的智能手機攝像系統，一款能夠代替人工操作的智能攝像系統，可以實現智能拍攝。

1 系統方案

本作品采用自主開發的手機APP，手機安裝APP后與該設備通過藍牙連接，手機通過人臉識別功能判斷人像在屏幕的位置與大小，然后與用戶設置的參數進行比較，進而APP進行一系列算法后通過藍牙向設備發送指令，設備收到指令后驅動智能手機物理導軌進行移動，進而進行自動進行前后、上下移動、翻轉拍照或跟拍視頻。項目開發流程圖如圖1所示。

2 軟件技術

2.1 藍牙技術

“藍牙”技術，可有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信，也能夠較為輕松地簡化以上這些設備與因特網Internet之間的通信，從而使這些現代通信設備與因特網之間的數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

2.2 Android APP

通過開發手機APP，可實現如下功能。

（1）設置：用戶可以在APP中自定義設置人臉位置、人臉大小、位置與大小精度、攝像提示方式、攝像輔助、拍照模式等。

（2）攝像輔助：用戶輸入年齡與性別信息后，APP可以根據人臉的寬度繪制出大致的人像輪廓，顯示在攝像畫面中。

（3）拍照：首先APP會對預覽畫面進行掃描捕捉，當捕捉到人臉時會計算出人臉的大小與位置，進而與設置中的參數比對，APP進行一系列算法后通過藍牙向設備發送指令，設備收到指令后驅動手機進行移動。當捕捉到的畫面符合用戶設置要求時，會提示用戶進行拍照，拍照結束后會提示用戶拍照結束。結束后默認再次進入拍照模式。

（4）錄像：用戶進入錄像模式后APP會對預覽畫面進行掃描捕捉，當捕捉到人臉時會計算出人臉的大小與位置，而與設置中的參數比對，APP進行一系列算法后通過藍牙向設備發送指令，設備收到指令后驅動手機進行移動跟拍。

2.3 基于google公司的android人臉識別技術

人臉識別技術是基于人的臉部特征，對輸入的人臉圖像或者視頻流。首先判斷其是否存在人，如果存在人臉，則進一步地給出每個臉的位置、大小和各個主要面部器官的位置信息。并依據這些信息，進一步提取每個人臉中所蘊涵的身份特征，并將其與已知的人臉進行對比，從而識別每個人臉的身份。

3 硬件技術

3.1 核心芯片——ARM STM32F103ZET6芯片

核心芯片選用ARM STM32F103ZET6，具有性能高、成本低廉、通信設計合理能優點，芯片見圖2。

3.2 超聲波HC-SR04模塊

超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。

在設備中安裝兩個超聲波模塊，其中自拍桿頂部安裝的超聲波模塊可以利用底部亞克力板的反射作用，實現上下移動，底部安裝的超聲波模塊，利用導軌兩邊的板材實現設備的前后移動。

3.3 紅外模塊設計

紅外模塊設備利用紅外遙控控制拍照與攝像的開始與結束。

3.4 電機驅動模塊

L298N是ST公司生產的一種電機驅動芯片，安裝于產品底部可以實現自拍桿的快速升降。

4 主要功能和實用情況

本產品采用紅外遙控技術實現拍攝的開始與結束，通過自動化對焦技術驅動攝像系統在物理導軌上智能移動，手機APP通過智能人臉識別技術來智能跟隨，跟隨距離通過超聲波模塊控制，前后識別距離可以達到10m左右，上下距離可以達到20cm。

作品填補了網絡直播工具市場空白；通過藍牙通信及人臉識別技術智能控制攝像系統在物理導軌上移動；人臉識別技術、藍牙技術、滾動導軌技術、自拍技術、紅外遙控技術、超聲波技術等多種技術融合，從而與當今科技發展形式接軌；“隨變拍”智能手機攝像系統具有成本低廉、方便快捷、性能穩定等優點。

參考文獻

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