树莓派3B系列的人脸识别实验室门禁系统

基于树莓派的人脸识别门禁系统一、概述随着科技的飞速发展，智能化、自动化的门禁系统已经逐渐取代传统的门禁方式，成为现代社会安全防范的重要组成部分。

本文旨在介绍一种基于树莓派的人脸识别门禁系统，该系统利用树莓派强大的计算能力和人脸识别技术的精准性，实现了门禁系统的智能化管理，提高了安全性和便利性。

树莓派作为一款功能强大的开源硬件平台，具有体积小、功耗低、易于扩展等特点，非常适合用于构建各种智能系统。

人脸识别技术则通过捕捉和分析人脸特征，实现对个体身份的快速准确识别。

将两者相结合，可以构建出一种高效、可靠的人脸识别门禁系统。

该门禁系统通过摄像头捕捉人脸图像，然后利用人脸识别算法对图像进行处理和分析，提取出人脸特征并与预设的数据库进行比对。

当识别结果匹配成功时，门禁系统自动控制门锁打开，允许人员通行；当识别失败时，则拒绝通行并发出警报。

相比传统的门禁方式，基于树莓派的人脸识别门禁系统具有以下优点：人脸识别技术具有非接触性，无需刷卡或输入密码，提高了使用的便利性；系统可以自动记录通行记录，方便后期查询和管理；系统具有较高的安全性，可以有效防止非法入侵和冒充他人身份的情况发生。

基于树莓派的人脸识别门禁系统是一种具有广阔应用前景的智能门禁解决方案，适用于各种需要严格控制人员进出的场所，如办公楼、住宅小区、学校等。

通过不断优化和完善系统功能和性能，相信这种门禁系统将在未来得到更广泛的应用和推广。

1. 介绍门禁系统的重要性及其应用场景门禁系统作为现代安全管理的重要组成部分，具有举足轻重的地位。

随着科技的不断进步和社会安全需求的日益增长，门禁系统已经不再是简单的门锁或钥匙管理，而是演变为一套集身份识别、权限管理、安全监控于一体的智能化系统。

它广泛应用于各种场景，包括但不限于企事业单位、住宅小区、学校、银行、商场等公共场所，为人们的生活和工作提供了极大的便利和安全性保障。

在企事业单位中，门禁系统能够确保只有经过授权的员工才能进入特定的办公区域，有效防止未经授权的闯入和敏感信息的泄露。

3D(维)人脸识别门禁系统介绍简介3D(维)人脸识别系统，能够像人眼一样直观地识别，是世界上第一款快速、准确的人脸三维识别设备。

解决弥补了传统2D可见光人脸识别存在的不足，鉴别时间只需要一秒钟，走路甚至跑过去，只需在设备上恍一眼，它就会鉴别其身份是否是以前注册过的，系统对每个人的注册时间只需2秒，注册人数可达十万以上。

产品特性☆高速接入注册时间：2秒识别时间：小于1秒注册人数可达十万以上的数据库吞吐能力：每分钟多达60人☆可靠性和安全性没有“人为因素”的错误不可能通过一个普通的照片欺骗高品质的3D测量的人脸☆实用性工作距离范围：0.8-1.6米不需要直接的身体接触和定位带有帽子和太阳镜也能快速识别能方便简单的与其他设备集成人脸模型直观指示应用场景1、社会治安应用旅馆、网吧、娱乐会所、重大集会（演唱会、体育赛事、大型讲座）2、车管所应用身份驾照采集、考试登记、审核登记3、社会防范应用上访接访、刑事案件、重点人员、卡口、查报站等4、企业、校园、住宅安全——智能小区、政府职能部门、校园门禁5、摄像监视系统——机场、铁路、海关、军队、银行、体育场、超级市场6、网络应用——辅助信用卡网络支付7、身份辨识——电子护照、第三代身份证8、信息安全——计算机登录、电子政务和电子商务门禁系统功能系统采用同一张IC卡、ID卡、CPU卡、统一的数据库及同一个发卡中心，以达到真正的一卡通的要求。

系统可只设一个发卡中心，统一进行卡片发行、充值、挂失和换卡等操作后即可使用，无需再到各子系统进行任何授权操作。

系统的设置和修改对于不同的人有不同的密码权限。

同一张经发行授权的IC卡可用于门禁、停车场、梯控，考勤、消费、巡更中，实现一卡多用。

2.1 门禁系统主要功能1）常开、常闭：系统对所有门均可设定门的正常开启时间、常开时间、常闭时间、特定报警时间等。

2）开门方式：支持多种不同的开门方式如：卡、密码、卡+密码、APP，手机、蓝牙、二维码等。

科学技术创新2020.26智能家居嵌入式人脸识别门禁系统的设计与实现强宇佶申双琴（桂林理工大学信息科学与工程学院嵌入式系统与智能计算实验室，广西桂林541004）近年来，人们物质水平提高，同时对家居安全的要求不断提高，安防设备和智能家居逐渐进入我们的视线。

传统的卡片和密码式的门禁系统因其易丢失、功能单一且安全性低等缺点，逐步被各种生物识别技术取而代之。

其中人脸识别因其具有非接触式、不易被仿造、识别率较高的优势，将其引入到门禁系统，具有广泛的应用价值和市场前景。

本文将嵌入式与人脸识别技术相结合，设计了一种基于STM32的人脸识别门禁系统。

1系统设计本系统主要以STM32系列单片机作为微控制器，以串口触摸屏为人机交互窗口,用户通过矩阵键盘键入进行模式选择，通过LCD 屏幕获取操作信息，选择人脸识别模式时可以通过人脸识别进行开门操作，选择密码模式可以通过矩阵键盘输入密码进行开门操作，同时对开门的数据进行记录，也可以通过串口助手将开门记录发送到上位机，在上位机上查看所有用户何时何种方法开门。

此外，添加了访客模式、管理员模式，用户选择访客模式可以模拟门铃，提醒主人开门，选择管理员模式，正确输入管理员密码可以查看所有用户与密码等，让系统变得更加实用。

系统的硬件部分包括人脸识别模块、模拟门禁模块及按键与显示模块。

软件部分包括对人脸进行追踪与检测，在录入人脸后对采集到的人脸数据进行特征的分析与训练，识别时对检测到的人脸进行辨识，同时因为树莓派的操作系统是基于Debian 的Linux 系统即“R aspbian 操作系统”，因其本身具有的局限性，获取的图像帧数较低，所以使用跳帧计算提高帧数。

实现人脸识别、密码开锁、报警系统、查看开锁记录、增加指定用户等功能，总体系统框图如图1所示。

2硬件设计系统选用了高效的STM32F103C8T6，STM32使用了以ARM Cortex 为内核的高性能微处理器，其工作频率高，内置存储器，有多种省电工作模式，可以保证低功耗应用的运行，适用于多种应用场合，并且性价比高。

Automatic Control •自动化控制Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 115【关键词】卷积 卷积神经网络 Tensorflow python 树莓派1 引言随着大数据、深度学习、云计算、5G 等技术的不断完善，人脸识别精度越来越高，识别速度越来越快，从“刷脸进站”、“刷脸签到”到“刷脸付款”，生活中的方方面面都可以看到人脸识别技术的应用。

本设计创新地将人脸设别技术应用到门锁上，设计了智能人脸识别门锁控制系统。

2 智能人脸识别门锁控制系统总体设计智能人脸识别门锁控制系统总体设计结构如图1所示。

本设计分为两部分，首先在PC 机上训练人脸识别模型，之后将训练好的模型导入到树莓派中。

采集模块采集人脸照片后，树莓派调用训练好的模型进行判断，树莓派识别成功之后向继电器模块发出命令，树莓派通过控制继电器的吸合来控制电磁锁的开关，同时指示模块提醒门锁开否。

3 人脸识别模型的设计3.1 卷积神经网络设计方案智能人脸识别门锁控制系统设计文/郭向星 田斐本设计采用的人脸识别模型是通过Tensorflow 搭建的卷积神经网络模型来实现的，所使用的卷积神经网络结构主要包括：输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层，具体结构图如图2所示。

3.2 各层设计（1）输入层为训练或者判断输入的人脸图像，经过采集模块的照片被裁剪为64×64之后输入到输入层中，该层的输出为64×64大小的二维张量。

（2）卷积层就是输入数据和卷积核进行内积运算操作的层。

在该层中，输入的张量与卷积核进行卷积运算，卷积核提取张量的特征。

（3）池化层又称为下采样，就是为了减少卷积层产生的特征图的尺寸而存在的，进而降低网络训练参数、提高运算速度和防止过拟合。

（4）全连接层放在卷积层的末端，对神经网络前端提取的特征通过权值矩阵重新拼接成一个新的向量，在整个卷积神经网络中，全连接层起到分类器的作用。