树莓派人脸识别实际应用:人脸识别门禁

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2020-3-16 之前舵机开门关门逻辑有点混乱，不合乎常理，现对树莓派人脸识别代码进行修改，以及Arduino控制代码有所调整；

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在上一篇文章树莓派调用百度人脸识别API实现人脸识别，我们完成了树莓派人脸识别的基础环境配置，人脸识别功能也测试成功了，现在我们做一个小小的案例来实际应用一下，我们想树莓派人脸识别成功后，发送蓝牙串口数据给Arduino的HC-05模块，让Arduino控制舵机开门。

准备

设备材料

• 树莓派3b
• Arduino UNO R3
• HC-05
• 舵机SG90(或者MG995)
• 杜邦线若干

##### 连接图

一、树莓派端配置

树莓派自带蓝牙功能，我们可以调用系统指令发送蓝牙信号，

1.1安装树莓派蓝牙模块pybluez

安装完成后再继续下一步操作； 若想让树莓派使用bluetooth,必须给树莓派安装pybluez模块

sudo apt-get install libbluetooth-dev  //安装蓝牙开发库
python3 -m pip install pybluez    //安装pybluez

1.2 将树莓派手动连接至HC-05

打开树莓派桌面端，点击蓝牙图标后点击add device 选择HC-05模块，配对密码是1234；

配对成功后，后面程序就可以直接运行了

1.3 定义树莓派蓝牙控制功能

创建一个bluetooth_test.py文件，分别定义初始化指令、开门指令、关门指令，分别发送字符串’1‘，’2’，‘3’；

import bluetooth

def servo_init():#初始化指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" #arduino连接的蓝牙模块的地址
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) #创建连接

    sock.send("1") #发送数据
    sock.close()  #关闭连接

def bt_open():#开门指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" 
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) 

    sock.send("2") 
    sock.close()  

def bt_close():#关门指令
    bd_addr = "20:16:08:08:39:75" 
    port = 1

    sock=bluetooth.BluetoothSocket( bluetooth.RFCOMM )
    sock.connect((bd_addr, port)) 

    sock.send("3") 
    sock.close()    

二、Arduino连接方式

2.1 Arduino与HC-05蓝牙模块的连接

由于我们用的是Arduino UNO R3没有蓝牙模块，要接收蓝牙数据，可以通过外接HC-05蓝牙模块解决。

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HC-05===Arduino + RXD<==>TX + TXD<==>RX + VCC<==>5v + GND<==>GND

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注意：HC-05的vcc一定要接5v，如果接3.3v，虽然可以亮灯工作，但是接收一次数据后会自动断开连接，刚开始我找半天没找到原因，原来是电压给低了，这是一个小细节要注意一下。

2.2 Arduino与舵机模块的连接

SG90 舵机导线三种颜色，含义分别是： 棕色：GND 红色：VCC

黄色：DATA

舵机SG90===Arduino + DATA<==>D9 + VCC<==>5v + GND<==>GND

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三、Arduino控制代码

创建工程烧录到Arduino开发板中即可

#include <Servo.h>
Servo myservo;  

void setup() {
  mySerial.begin(9600); //监听软串口
  myservo.attach(9); //舵机控制
  myservo.write(0);
//  delay(10000); 
}

void loop() {
  while(Serial.available())
  {
    char c;
    c = Serial.read();  //读取串口数据
    Serial.println(c);
    switch(c)
    {
      case '1':servo_init();
      break;
      case '2':open_the_door();
      break;
      case '3':close_the_door();
    }
  }

}


void open_the_door()  //舵机开门
{
  myservo.write(170);
}
void close_the_door()  //舵机关门
{
  myservo.write(0);
}
void servo_init()  //舵机初始化
{
  myservo.write(10);
}

四、树莓派控制代码

按照上一篇文章，我们的树莓派已经准备妥当了，在test.py的基础上，我们再修改一下：

# 2020-3-16修正版本
# 公众号：小雨编程
from aip import AipFace
from picamera import PiCamera
import urllib.request
import RPi.GPIO as GPIO
import base64
import time
import bluetooth

from bluetooth_test import bt_open,servo_init,bt_close


#百度人脸识别API账号信息
APP_ID = '18332624'
API_KEY = '2QoqxCzAsZGT9k5CMeaIlPBs'
SECRET_KEY ='9wOlqd4sPvLc7ZKtLxMlBVkcikXHZ4rz'
client = AipFace(APP_ID, API_KEY, SECRET_KEY)#创建一个客户端用以访问百度云
#图像编码方式
IMAGE_TYPE='BASE64'
camera = PiCamera()#定义一个摄像头对象
#用户组
GROUP = 'yusheng01'

#照相函数
def getimage():
    camera.resolution = (1024,768)#摄像界面为1024*768
    camera.start_preview()#开始摄像
    time.sleep(2)
    camera.capture('faceimage.jpg')#拍照并保存
    time.sleep(2)
#对图片的格式进行转换
def transimage():
    f = open('faceimage.jpg','rb')
    img = base64.b64encode(f.read())
    return img
#上传到百度api进行人脸检测
def go_api(image):
    result = client.search(str(image, 'utf-8'), IMAGE_TYPE, GROUP);#在百度云人脸库中寻找有没有匹配的人脸
    if result['error_msg'] == 'SUCCESS':#如果成功了
        name = result['result']['user_list'][0]['user_id']#获取名字
        score = result['result']['user_list'][0]['score']#获取相似度
        if score > 80:#如果相似度大于80
            if name == 'yin_danli':
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(1)
            if name == 'danli':
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)
            if name == "yusheng_02":
                print("欢迎%s !" % name)
                time.sleep(3)

        else:
            print("对不起，我不认识你！")
            name = 'Unknow'
            return 0
        curren_time = time.asctime(time.localtime(time.time()))#获取当前时间

        #将人员出入的记录保存到Log.txt中
        f = open('Log.txt','a')
        f.write("Person: " + name + "     " + "Time:" + str(curren_time)+'\n')
        f.close()
        return 1
    if result['error_msg'] == 'pic not has face':
        print('检测不到人脸')
        time.sleep(3)
        return -1
    else:
        print(result['error_code']+' ' + result['error_code'])
        return 0
#主函数
if __name__ == '__main__':
    servo_init()    #舵机复位，初始化一次就够了
    while True:

        print('准备开始，请面向摄像头 ^_^')

        if True:
            getimage()#拍照
            img = transimage()  #转换照片格式
            res = go_api(img)   #将转换了格式的图片上传到百度云
            if(res == 1):   #是人脸库中的人
                bt_open()
                print("欢迎回家，门已打开")
            elif(res == -1):
                print("我没有看见你,我要关门了")
                time.sleep(3)
                bt_close()    
            else:
                print("关门")
                bt_close()
            time.sleep(3)
            print('好了')
            time.sleep(5)

注意：

运行程序后，如果报错

bluetooth.btcommon.BluetoothError: [Errno 112] Host is down 

你则需要回到桌面端，将树莓派与HC-05重新配对一下，再运行一下就好了。

最后

至此，当我们运行该代码，把脸凑到摄像头前，舵机自动开门，把脸移开则舵机自动关门，智能门禁系统就做好啦！

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我还拍了一个演示效果的视频

视频教程bilibili：bv1U741127yV

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