基于Face++人臉識別系統的設計與實現

董圣華　馬麗潔

摘 要：文章通過研究和學習，尋找出一種合適的人臉識別算法平臺，能快速簡單并且準確的實現人臉識別，Face++平臺成為我們的首選，最終我們借助Face++的Python SDK的API接口設計并在搭載Raspbian的樹莓派上實現了人臉識別功能。

關鍵詞：Face++；人臉識別；設計與實現

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0044-02

Abstract： In this paper， through research and study， we find a suitable face recognition algorithm platform， which can quickly， simply and accurately implement face recognition platform become our first choice. Finally， we design and implement face recognition on raspberry pie with Raspbian with the API interface of Python SDK of Face++.

Keywords： Face++； face recognition； design and implementation

隨著互聯網技術的疾速成長及大數據時代的到來，信息安全問題也隨之提上議程，怎么快速高效率的進行身份驗證和識別，仍舊是成為人們日漸重視的問題.原有的基于密碼，驗證碼和磁卡的身份識別認證方法都存在著明顯的缺陷，易遺失、易損壞、易破譯等等，已經完全不能跟上時代的發展和達到人們的需求。在這種時代背景下，生物識別技術也逐漸進入人們的視線就是通過固有的生理特征或行為特征進行識別人體， 它比傳統的身份認證更有效、更可靠和更安全，近年來得到廣泛的研究和應用。如今社會，生物特征識別技術應用最廣泛的是對指紋、虹膜和人臉進行識別。其中最熱門的被關注最多的就是人臉識別了，人臉識別聽起來你會認為他已經沒有什么大的突破，是比較傳統的并且沒有發展空間的，然而，伴著計算機的普遍推廣應用，云計算能力和算法的大轉折，真正的爆點已經開始，國內就有著名的北京曠世公司旗下的產品Face++云端識別平臺，過不了幾年，我相信對人臉的登陸功能及人臉的搜尋功能都將會實現于具體應用。

本文通過研究和學習，尋找出一種合適的人臉識別算法平臺，能快速簡單并且準確的實現人臉識別，Face++平臺成為我們的首選，最終我們借助Face++的Python SDK的API接口設計并在搭載Raspbian的樹莓派上實現了人臉識別功能。

1 實現項目需要具備的條件

硬件：樹莓派一臺。本項目使用Raspberry Pi 2 Model B，8GB或8GB以上內存卡一張，樹莓派專用攝像頭或USB攝像頭一個。

軟件：樹莓派系統鏡像，Face++SDK，OpenCV，科大訊飛語音合成SDK.Python運行環境的搭建。

2 環境搭建步驟

步驟如下：

2.1 下載樹莓派系統鏡像

拿到樹莓派以后我們要搭建樹莓派的系統環境，才能進行后續的開發工作，到樹莓派的官方網站：https：//www.raspberrypi.org/下載與樹莓派相吻合的系統鏡像，（本項目搭載Raspbian來進行開發）拿到鏡像包以后解壓出來以.img為后綴名的系統鏡像。

2.2 給樹莓派燒寫系統鏡像

把內存卡插入電腦，（本項目以Ubuntu Linux平臺燒寫鏡像）使用lsusb命令找到內存卡設備在Linux系統中的設備號，本項目進行時設備號為/dev/sda5，之后用Linux系統中的dd命令來燒寫：sudo dd if=raspberry.img of=/dev/sda5 bs=1M， 在此解釋 一下dd命令的三個參數，if：intputfile（輸入文件）指要寫入設備的文件，of：outputfile（輸出文件），指的是要把輸入文件寫入的設備，bs：blocksize（ 字區大小）設置同時讀寫的字節數。上訴步驟完成之后你就可以把內存卡插入樹莓派啟動系統了。

2.3 搭建OpenCV環境

由于Raspbian系統自帶Python開發環境，所以，接下來要進行OpenCV的環境搭建。對于搭建OpenCV環境，不管是Windows、Linux、MacOS，OpenCV都有詳細的教程，本項目使用的系統Rasbian是Linux，具體教程參考OpenCV官方教程，在此不再贅述。

2.4 下載Face++官方的SDK套件

首先需要在Face++官網注冊賬號，然后拿到Face++開發權限的Key和Secret之后就可以下載SDK進行開發了，Face++提供了Python、Java、PHP、C，等編程語言的SDK供開發者選擇，http：//old.faceplusplus.com.cn/dev-tools-sdks/，本項目使用PythonSDK來進行開發。

2.5 下載配置科大訊飛的TTS開發套件

與Face++相同，你首先要去科大訊飛的官網注冊一個賬號拿到Key和Sercet以便于后續開發工作。科大訊飛依然提供了諸多的編程語言支持和平臺支持，值得一說的是，科大訊飛在舊的版本有是支持樹莓派的單獨的開發套件的，但是在新版本中移除了他們。所以本項目依然在用老的版本。如果你想要使用新的版本在樹莓派開發的話可以選擇科大訊飛的RESET的方式來進行開發。拿到開發套件以后，在配置文件中配置好自己的賬號和密碼。但是科大訊飛提供的語音轉換是C語言寫的，上述內容中我們提到過本項目是基于Python語言開發的，所以我們需要發揮“膠水語言”的特性，使用Python腳本來調用C語言。通常我們要運行C語言的程序需要把C語言編譯成二進制的可執行文件，但是如果我們使用Python調用C語言的話是不需要編譯為可執行二進制的，而是需要編譯以.so為后綴名的動態庫，所以我們用命令gcc -o libtts.so -shared -fPIC tts_sample.c生成了動態庫以后就可以調用了。

調用方法的py_to_c.py如下：

（1）/usr/bin/evn python2

（2）#coding：utf-8

（3）import ctypes

（4）openC=ctypes.LoadLibrary（）

（5）openC.begin_tts（）

第一行是指定了解釋器說明我們要用Python2來解釋我們的腳本，第二行指定了編碼方式是使用UTF-8編碼方式，這樣做的目的是為了我們編寫腳本時不會因為有中文而報錯，由于上述代碼中沒有用到中文，所以不加第二行也可以。第三行是導入了Python調用C語言的支持庫。第四行把C語言要用到的C語言本身用到的庫。第五行表示了調用C程序里的begin_tts（）函數，這個函數就是你的C程序中的函數，我的函數名叫begin_tts（）。

上述5步完成之后我們就開始正式的進入項目的具體實現了，在工作目錄下建立Person這個目錄，Person的中文意思就是“人”的意思，所以這個目錄下將存放要建立人臉數據的每個人，所以我建立了以人名為名字的目錄， 在每個人名的目錄下存放每個人的照片，以便于建立人臉模型；做完照片收集和本地數據的建立以后，我們就需要編寫代碼了，首先要編寫在云端識別平臺創建組群、創建人物、加入人臉、訓練族群的步驟，所以我編寫了detect_and_train.py來具體實現。

接下來的步驟就是編寫代碼來進行后續的任務，打開攝像頭、從視頻流中檢測人臉、把人臉寫到新的人臉目錄New_Person下，把照片上傳到Face++檢測人臉，與云端的數據庫匹配人臉、處理返回的信息、合成語音播放出來。并且把攝像頭拍到的所有人臉都記錄在All_Person目錄下，以便于不斷完善人物的人臉和達到記錄訪客的作用。

總體來說，本文通過研究和學習，尋找出一種合適的人臉識別算法，能快速簡單并且準確的實現人臉識別，Face++平臺都可以達到這些條件，最終我借助Face++的PythonSDK的API接口設計并在搭載Raspbian的樹莓派上實現了人臉識別功能。

展望在數據爆炸科技愈來愈發達的今天，生物特征識別技術已然變得愈發重要。生物識別中除了人臉識別技術是大家都耳濡目染的，還有語音識別、指紋識別、虹膜識別、靜脈識別。膜識別、靜脈識別。

參考文獻：

[1]face++文檔http：//www.faceplusplus.com.cn/api-overview/.

[2]科大訊飛語音模塊文檔http：//www.xfyun.cn/doccenter/linux/.

[3]Opencv文檔http：//docs.opencv.org/2.4.13/.

[4]張宏林.Visual C++數字圖像模式識別技術及工程實踐[M].北

京：人民郵電出版社，2003.