基于LabVIEW的人脸照片识别

张新崇 孙高文 温号扬 李耀辉 郭文宾 户学珍

摘要：随着物联网技术、5G技术以及AI领域的不断发展，人脸信息采集技术越来越重要。人脸识别在身份认证、信息采集、移动支付、智能解锁等领域都具有广泛的应用，逐渐深入到人们生活中的各个部分。本设计通过利用LabVIEW和电脑自带的摄像头对人脸进行拍照并储存，并将采集的照片进行对比识别，比较人脸特征，进而判断拍照者与存储信息中的人物是否为同一人。

关键词：人脸识别;信息存储对比;LabVIEW

背景：

近年来，由于物联网等技术的飞速发展，人脸识别技术也逐渐步入人们的生活当中，并且和我们的生活产生了密不可分的关系。人脸识别技术是指利用计算机技术，分析比较人的脸部特征，从而达到识别人脸对应的身份的目的。人脸识别技术包括人的面部图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、查找并确认身份等。而LabVIEW具有良好的数据采集与数据分析的功能，因此本篇设计一款基于LabVIEW的简易人脸识别系统。基本功能如下：

（1）利用LabVIEW视觉与运动模块中的IMAQdx Open Camera.vi调用电脑自带摄像头cam0，并使用IMAQdx Configure Grab.vi对摄像头进行配置;

（2）使用IMAQdx Grab.vi对图像进行实时拍摄。对拍摄的照片进行格式、名称以及存储路径进行设置;

（3）对拍摄的照片调用;

（4）将拍摄的照片颜色进行RGB分离处理;

（5）将分离的RGB像素进行HSV转换，并将值存入数组中;

（6）对人脸面部特征锁定;

（7）将两张照片面部像素对应的值，进行运算，若结果在误差范围之内，则识别成功，反之识别不成功。

1、设计思路

首先通过一个拍照vi对人脸进行拍照，并将照片以.JPG格式保存至文件夹。然后使用人脸识别vi对拍照保存的照片进行调用，每次运行调用两张照片进行识别对比。若两张照片是同一个人则显示识别成功，照片相同;否則显示识别失败，照片不相同。

1.1照片拍照模块

通过使用视觉与运动模块插件实现对电脑摄像头的调用，然后通过抓取控件对实时画面抓取，最后将抓取的照片通过照片存储控件对抓取的照片进行存储。

1.2照片识别模块

提取照片人脸区域像素值并将其存入数组中，将来两张照片人脸区域的像素值进行运算比较，运算结果在设置范围内则可达到对相同人脸照片识别的效果。

2、硬件设计

本次设计的硬件包括笔记本电脑以及LabVIEW运行环境。此次照片获取采用电脑自带的摄像头进行拍照，要在NI MAX里面检测到电脑摄像头设备。

3、软件设计

3.1摄像头调整

利用LabVIEW视觉与运动模块中的IMAQdx Open Camera.vi调用电脑自带摄像头cam0。使用IMAQdx Configure Grab.vi对摄像头进行配置。然后使用IMAQdx Grab.vi对图像进行实时抓取。最后对抓取的照片进行格式、名称以及存储路径进行设置。

3.2照片颜色分离及转化

通过for循环结构和颜色至RGB转换控件将像素图的红色、绿色和蓝色进行颜色分离。通过公式节点函数将RGB转换为HSV。HSV即色相（Hue）、饱和度（Saturation）、明度（Value）。色相是色彩的基本属性，就是平常说的颜色的名称，如红色、黄色等。饱和度（S）是指色彩的纯度，越高色彩越纯，低则逐渐变灰，取0-100%的数值。明度（V），取0-max（计算机中HSV取值范围和存储的长度有关）。HSV颜色空间可以用一个圆锥空间模型来描述。圆锥的顶点处，V=0，H和S无定义，代表黑色。圆锥的顶面中心处V=max，S=0，H无定义，代表白色。RGB颜色空间中，三种颜色分量的取值与所生成的颜色之间的联系并不直观，通过颜色的转换将面部特征颜色从北背景中提取出来。

结语

人脸识别技术已逐步进入我们的生活当中，在金融、军队、司法、公安、教育医疗等方面得到了广泛的应用。本设计是基于LabVIEW的简易设计，通过照片采集存储、数据处理、对比分析进而达到人脸识别的功能。程序中使用了LabVIEW视觉与运动模块中的IMAQdx Open Camera.vi用于调用电脑自带的摄像头，使用了RGB转HSV算法进行颜色分离，最后锁定人脸范围进行数据处理。本设计较为简单，但较为完整的体现了人脸识别过程中的基本步骤和技术要求。

参考文献：

[1] 兰晶.基于LabVIEW的人脸识别系统的研究与实现[D].硕士学位论文 北京邮电大学2015.

[2] 马艳. 基于颜色与模板匹配的人脸检测方法[D].大连：大连理工大学， 2006.

[3] 陈树学 刘萱. LabVIEW宝典[M] 电子工业出版社 2011.

[4] 任元元 基于LabVIEW的人脸检测与识别系统研究[D]. 硕士学位论文 青岛科技大学 2012.6.8.

[5]聂逸菲 基于LabVIEW的人脸识别智能考勤系统[D] 长江大学电子信息学院 2020.

河南科技大学信息工程学院 471000