Veido atpažinimo įrenginiai yra visur – nuo išmaniojo telefono atrakinimo ir įlipimo į lėktuvą iki pirkėjų atpažinimo mažmeninėje parduotuvėje. Už ekrano esantis fotoaparato modulis užfiksuoja jūsų veidą, o algoritmai paverčia jūsų funkcijas į skaitmeninį šabloną. Kameros modulio pasirinkimas tiesiogiai veikia atpažinimo greitį, tikslumą ir patikimumą. Šiame straipsnyje nagrinėjame dažniausiai naudojamus veido atpažinimo įrenginiuose naudojamus fotoaparato modulius, įskaitant HD kameros modulį, USB kameros modulį, OEM kameros modulį, raspberry pi kameros modulį ir pagrindinę CMOS kameros modulio technologiją.
Kodėl veido atpažinimui reikalingi specializuoti fotoaparato moduliai
Skirtingai nuo standartinės internetinės kameros, veido atpažinimo kamera turi:
Įprastu 30–100 cm atstumu užfiksuokite smulkias detales (akis, nosies kontūrus, odos tekstūrą).
Dirbkite esant įvairiam apšvietimui: ryškioje saulės šviesoje, blankiuose koridoriuose ar net tamsoje (naudojant infraraudonuosius spindulius).
Turėkite mažą delsą, kad galėtumėte atsakyti realiuoju laiku.
Dažnai įtraukite infraraudonųjų spindulių (IR) jutiklį, kad atskirtumėte tikrą veidą nuo nuotraukos ar kaukės (gyvumo aptikimas).
Todėl fotoaparato modulis turi būti kruopščiai parinktas pagal skiriamąją gebą, jautrumą, dinaminį diapazoną ir kartais visuotinį užraktą.
1. CMOS kameros modulis – viso veido atpažinimo širdis
Beveik kiekviename veido atpažinimo įrenginyje naudojamas CMOS kameros modulis, nes CMOS jutikliai siūlo mažą galią, didelį greitį ir valdymo logikos integraciją. Jutiklis šviesą paverčia elektros signalais; šios konversijos kokybė lemia galutinį vaizdą. Pagrindinės cmos kameros modulio, skirto veido atpažinimui, specifikacijos:
Rezoliucija– Mažiausiai 2 MP (1080p), kad užfiksuotumėte pakankamai veido bruožų; 5 MP arba 8 MP (4K) didelio saugumo programoms.
Pikselių dydis– Didesni pikseliai (2,0 µm ar daugiau) pagerina veikimą esant prastam apšvietimui.
Visuotinis užraktas– Išvengia judesio susiliejimo, kai asmuo šiek tiek pajudina galvą; Slenkantis užraktas gali būti priimtinas, jei objektas sustoja.
IR jautrumas– Daugelyje įrenginių yra skirta IR kamera (taip pat CMOS pagrindu), skirta gyvumui aptikti.
Populiariausi cmos kameros modulio jutikliai, skirti veido atpažinimui, yra Sony IMX290 (2 MP, puikus esant silpnam apšvietimui), IMX219 (8 MP, naudojamas daugelyje kūrimo plokščių) ir IMX415 (4K).
2. HD kameros modulis – aiškaus identifikavimo standartas
HD kameros modulis (720p arba 1080p) yra labiausiai paplitusi veido atpažinimo terminalų skiriamoji geba. 1080p suteikia pakankamai detalių, kad būtų galima patikimai atvaizduoti veido orientyrus, negeneruojant per daug duomenų. HD kameros modulis su visuotiniu užraktu ir IR spinduliu iškirptu filtru (naudoti dieną) gali būti suporuotas su atskiru IR jautriu moduliu, skirtu naudoti naktį.
Pavyzdžiui, išmaniajame durų spynelėje su veido atpažinimo funkcija paprastai yra integruotas 1080p HD kameros modulis, kuris dieną fiksuoja spalvotus vaizdus, o naktį persijungia į IR režimą (su nuimamu IR kirpimo filtru). Modulis yra pakankamai mažas, kad tilptų į spynos korpusą.
3. USB kameros modulis – „Plug-and-Play“, skirtas kompiuteriu pagrįstoms sistemoms
Daugelis veido atpažinimo sistemų, ypač tų, kurios naudojamos prieigos kontrolės arba darbo laiko ir lankomumo terminaluose, yra sukurtos aplink standartinį asmeninį arba vienos plokštės kompiuterį. USB kameros modulis, atitinkantis UVC (USB vaizdo įrašo klasė), yra lengviausias integravimo būdas. Tai atrodo kaip standartinė internetinė kamera, o programinė įranga gali užfiksuoti kadrus naudojant OpenCV, MediaPipe arba pasirinktinį SDK. Privalumai:
Jokio tvarkyklės tobulinimo – veikia iš karto su Windows, Linux, Android.
Lengva sukurti prototipą ir išbandyti.
Platus raiškos diapazonas (nuo 720p iki 4K).
Tačiau USB prideda kelias milisekundes delsos ir sunaudoja daugiau energijos nei įterptoji sąsaja. Didelės apimties komerciniams terminalams dažnai pirmenybė teikiama OEM kameros moduliui.
4. OĮG kameros modulis – specialiai sukurtas komerciniams produktams
Masiškai gaminamuose veido atpažinimo terminaluose (pvz., oro uosto elektroniniuose vartuose, banko bankomatuose su veido patvirtinimu) naudojamas OĮG kameros modulis. OEM kameros modulis yra pritaikytas gaminio mechaniniams, optiniams ir saugumo reikalavimams. Privalumai:
Individualus objektyvas– Specifinis matymo laukas (pvz., 60 laipsnių, kad apimtų žmogų nuo 40 cm iki 1 m) ir fiksuotas fokusavimas, optimizuotas įprastam darbo atstumui.
Dviejų jutiklių integracija– Matomos šviesos CMOS kameros modulis ir IR kameros modulis toje pačioje plokštėje, dažnai su sinchronizuotais apšvietimais (baltas šviesos diodas ir IR LED).
Mažas pėdsakas– Modulis telpa į ploną rėmelį.
Ilgalaikis prieinamumas– Gamintojas garantuoja tiekimą metams.
OĮG kameros modulyje dažnai yra integruotas ISP (vaizdo signalo procesorius), kuris atlieka triukšmo mažinimą, automatinį baltos spalvos balansą ir ekspozicijos valdymą prieš siųsdamas apdorotą vaizdą pagrindiniam kompiuteriui.
5. Raspberry Pi kameros modulis – skirtas prototipų kūrimui ir mažos apimties diegimui
Kūrėjai ir sistemų integratoriai dažnai naudoja „raspberry pi“ kameros modulį veido atpažinimo sistemų prototipams kurti. Oficiali Raspberry Pi kamera (pvz., 3 kameros modulis) jungiasi per MIPI CSI-2 sąsają ir naudoja Sony IMX708 jutiklį (12 MP, 4K). Naudodami Raspberry Pi 4 arba 5 galite realiuoju laiku paleisti atvirojo kodo veido atpažinimo bibliotekas (veido atpažinimą, OpenCV, dlib). Tai puikiai tinka:
Universiteto tyrimai.
Mažo masto prieigos kontrolės sistemos (pvz., bendradarbystės erdvei).
Algoritmų įvertinimas prieš pereinant prie pasirinktinio OĮG kameros modulio.
Raspberry pi fotoaparato modulis yra CMOS kameros modulis su slankiojančiu užraktu, kuris yra priimtinas lėtai judantiems objektams, tačiau gali sulieti greitai vaikštantį žmogų. Didelės spartos programoms geriau naudoti išorinę visuotinio užrakto kamerą.
Pagrindinės funkcijos, kurių reikia ieškoti veido atpažinimo kameros modulyje
| Funkcija | Svarba |
|---|---|
| 1080p ar didesnė raiška | Užfiksuoja pakankamai veido detalių |
| Visuotinis užraktas (rekomenduojama) | Pašalina judesio susiliejimą |
| Geras veikimas esant prastam apšvietimui | Veikia blankioje aplinkoje |
| IR jautrumas (su ICR) | Įgalina atpažinimą naktį |
| Platus dinaminis diapazonas (WDR) | Tvarko foninio apšvietimo scenas (pvz., įėjimas prieš saulę) |
| Fiksuotas fokusavimas su dideliu lauko gyliu | Nėra automatinio fokusavimo vėlavimų; vartotojas gali stovėti įvairiais atstumais |
| Mažas delsimas | Atsiliepimai realiuoju laiku |
Pavyzdys: tipinis veido atpažinimo terminalas
Apsvarstykite protingą biuro durų užraktą. Viduje yra OEM kameros modulis, kuriame yra:
1080p cmos kameros modulis su 3,6 mm objektyvu (matymo laukas 70 laipsnių), fiksuotas fokusavimas nuo 40 cm iki 80 cm.
Du balti šviesos diodai dienos apšvietimui ir du 850 nm IR šviesos diodai nakčiai.
Specialus IR pjovimo filtras, kuris automatiškai persijungia pagal aplinkos apšvietimą.
USB kameros modulio lustas (UVC), kad būtų lengva prijungti prie spynos pagrindinio procesoriaus.
Šis modulis užfiksuoja veido vaizdą, procesorius ištraukia funkcijų vektorių ir per 0,5 sekundės durys atrakinamos. Tą patį modulį galima naudoti gyvumo aptikimui mirksint IR šviesos diodams ir analizuojant atspindžius.
Išvada
Veido atpažinimo įrenginiai priklauso nuo įvairių kamerų modulių, atsižvelgiant į taikymo mastą, našumo poreikius ir išlaidų tikslus. CMOS kameros modulis yra universalus pagrindas – rinkitės tinkamą skiriamąją gebą, gebėjimą esant prastam apšvietimui ir visuotinį užraktą judantiems objektams. HD kameros modulis (1080p) yra standartinė raiška. Kompiuterinėmis arba nešiojamomis sistemomis patogiausias yra USB kameros modulis (UVC). Masinės gamybos komerciniams produktams OĮG kameros modulis siūlo pritaikymą ir ilgalaikį tiekimą. Kūrėjai, kuriantys prototipus su biudžetu, dažnai pradeda nuo raspberry pi kameros modulio, o tada pereina prie pasirinktinio dizaino.
Pasirinkdami fotoaparato modulį veido atpažinimui, pirmenybę teikite vaizdo kokybei numatomoje apšvietimo aplinkoje, mažam delsimui ir, jei reikia, IR galimybei aptikti gyvumą. Tinkamai parinktas fotoaparato modulis yra pirmasis žingsnis tikslaus, greito ir saugaus veido autentifikavimo link.
Jei jums reikia pasirinktinio veido atpažinimo kameros modulio – nuo kompaktiško USB kameros modulio iki visiškai integruoto OĮG kameros modulio – susisiekite su Nuoširdžia. Kuriame ir gaminame cmos kamerų moduliais pagrįstus sprendimus, skirtus apsaugai, prieigos kontrolei ir išmaniosioms mažmeninės prekybos programoms.
