人脸识别在门禁系统中的应用
- 格式：pdf
- 大小：1.02 MB
- 文档页数：4
由于目前现有技术比较落后，门禁系统仍然达不到人们 的需求，在现实生活中造成了诸多不便。例如，密码输入所 耗费的时间长，短时间内可能会造成拥堵，而且其安全性低， 旁人可通过手势来记住密码。其次，密码在使用过程中不方 便修改，并且使用时间过长可能会导致密码外泄。并且，密 码输入无法记录人们的通行记录，只能知道在某一时间是否 有人通过，这给小区管理增加了一定难度。再如，对于刷卡 方式，如果卡片丢失且不挂失的话，他人就可以使用此卡片 来通过门禁。并且卡片容易被他人使用复制的方法泄露，安 全性较低。此外，数量较大的卡片制作的成本较高，此时刷 卡方式的门禁系统显然不是很经济。
（2) 旋转——由于采集对象侧（歪）头等因素会影响
| 51
软件开发
到图片中人脸的角度与数据库中的人脸大小相符程度，此
时，可以通过旋转这个步骤来进行校正，主要使人的双眼的
连线与数据库中的人脸双眼的连线接近平行。
（3) 平移——由于采集对象相对于摄像头的位置等因
素会影响到图片中人脸的位置与数据库中的人脸的位置相
摄像头的安装位置。摄像头相对于使用者所站地面的高 低、与墙壁的距离可能会对使用者的使用体验（如是否需要 弯腰等）有一定影响，从而导致的摇晃、歪头等，会影响到 所采集的图像质量。
在充分了解到以上影响因素后，需要对摄像头进行设 置。对于这点，需要根据地区性、季节性、时间性（白天 / 晚上）进行调整。根据具体情况可以设置不同的摄像模式， 根据时间进行自动切换，从而采集到更好的图像。 ■■1.2 图像的预处理
（1) 缩放——由于采集对象与摄像头的距离偏大（或 偏小）等因素会影响到图片中人脸的大小与数据库中的人脸 大小的相符程度，此时，可以通过缩放这个步骤来进行校正，
本方案主要使用人脸识别系统来帮助门禁系统确定人 使所收集的图片与数据库中的人脸的大小比例大致相同。
员是否可以出入。本文主要介绍人脸识别系统在门禁系统中
关键词：人脸识别；图像处理；PCA
0 引言
随着现代社会的发展，人们对社区安全提出了越来越高 的要求。门禁系统正是在这种社会环境下诞生的产物。它可 以取代传统的门卫工作，提高管理效率。它还能阻止其他社 会人员随意出入社区，从而提高社区的安全性。它可以随时 记录小区居民的出入情况，在社会治安方面有着不容忽视的 意义。但是，在目前，闲杂社会人员随意出入小区、校园， 并造成许多不良后果的现象已经屡见不鲜。人们对自身的人 身财产安全给予了更多关注，并对一个安全的防范措施给予 了很多期待。
通过摄像头初步采集的图像（即原始图像），通常含有 较多的问题，如：含有的噪声、图像亮度不均匀、图像边缘 不清晰等。需要采取相应的措施对图像进行预处理，改善图 像质量，从而增加人脸识别的准确率。
本文主要介绍几何校正、直方图均衡化、滤波处理这三 种方式进行图像预处理。 1.2.1 几何校正
由于不可抗力的影响，如识别对象侧（歪）头等，原始 图像中的人脸总会有一些几何偏差。本文介绍几种对初步采 集的图像进行按一定顺序的几何校正的方法。
符程度，此时，可以通过旋转这个步骤来进行校正，主要使
人的双眼连线的中点与数据库中的人脸双眼连线的中点接所采集的图像的几何偏差之后，需要对所采集的
图像存在的如整体亮度过亮（或过暗）等色彩偏差方面的问
题进行校正。处理此种问题的方法有多种，如人脸图像的光
线补偿、灰度变换、直方图均衡化及锐化等。
本文主要介绍直方图均衡化的图像预处理方法。
当图像过亮（或过暗）时，图片的直方图的分布会趋向
于聚集，此时图片的细节就会得不到充分的表达，对人脸识
别造成一定的干扰。此时就需要使用直方图均衡化来突出图
片细节。直方图是反应图像灰度出现频率的图形。它的横轴
表示灰度级，纵轴表示每一灰度级出现的频率。直方图均衡
化主要是通过改变原图像直方图的分布情况，来使某些本来
集中的细节分布更加均匀，更加接近人脸识别数据库中的平
均水平，以达到更好辨别的目的。
直方图均衡化的操作进程如下：
提取原图像的图像直方图。若原图像有 L 个灰度级，
则第 i 个灰度级出现的次数表示为：
ni ( i ∈0, L −1 )
(1)
n 为原图像总像素个数，则这第 i 个灰度级出现的频率
1 人脸识别系统
的应用及操作过程。 ■■1.1 图像的采集与检测
人脸识别的第一步是图像采集，本方案主要采用摄像头 的进行图像采集。
摄像头的位置对于人脸识别有着重要的影响。合适地安 装摄像头，将有助于进行图像的预处理。通常，在选择安装 摄像头的环境时，需要注意的影响因素有：
周围亮度。此因素主要受到周围环境（如天气是否良好、 是否有遮挡物等）影响。
软件开发
人脸识别在门禁系统中的应用
张晋铭 （徐州市第一中学，江苏徐州，221000）
摘要：随着现代社会的发展，社会治安的压力不停增大，突出表现在小区门禁管理等方面。小区门禁系统的可靠性较低，正成为目前一个 日益突出的问题。本文将叙述一种使用人脸识别的门禁系统，为解决小区门禁管理的问题，提高门禁系统可靠性提供一种解决方案。本文 所使用的人脸识别系统通过对摄像头所采集的人脸图像进行几何校正、直方图均衡化、中值滤波处理等预处理，再使用PCA（主成分分析 法）对经过预处理的图像进行识别（提取出特征向量），最后使用欧氏距离法对提取出的特征向量进行识别和匹配，从而得出人脸识别的 结果，来决定是否对行人放行。
表示为：
( ) ∑ P ni
=
l −1 i′=0
ni n
(2)
则输出图像中，与原图像对应的第 i′ 个灰度级的出现
本文从目前门禁系统安全性低、操作及管理困难现状的 弊端出发，对于该问题提出理论解决方案。该方案使用照相 机获取门禁处的人脸图像，并在利用计算机对所采集的图像 进行亮度修正、直方图均衡化等一系列图像预处理后，提取 出人脸的特征，再根据储存在数据库的人脸图像的特征与其 进行对比，从而决定人是否可以进入，进而克服目前门禁系 统速度慢、安全性低的弊端，提高小区门禁的安全性，降低 门禁系统的成本，使其在操作管理上更加简便快捷。
（2) 旋转——由于采集对象侧（歪）头等因素会影响
| 51
软件开发
到图片中人脸的角度与数据库中的人脸大小相符程度，此
时，可以通过旋转这个步骤来进行校正，主要使人的双眼的
连线与数据库中的人脸双眼的连线接近平行。
（3) 平移——由于采集对象相对于摄像头的位置等因
素会影响到图片中人脸的位置与数据库中的人脸的位置相
摄像头的安装位置。摄像头相对于使用者所站地面的高 低、与墙壁的距离可能会对使用者的使用体验（如是否需要 弯腰等）有一定影响，从而导致的摇晃、歪头等，会影响到 所采集的图像质量。
在充分了解到以上影响因素后，需要对摄像头进行设 置。对于这点，需要根据地区性、季节性、时间性（白天 / 晚上）进行调整。根据具体情况可以设置不同的摄像模式， 根据时间进行自动切换，从而采集到更好的图像。 ■■1.2 图像的预处理
（1) 缩放——由于采集对象与摄像头的距离偏大（或 偏小）等因素会影响到图片中人脸的大小与数据库中的人脸 大小的相符程度，此时，可以通过缩放这个步骤来进行校正，
本方案主要使用人脸识别系统来帮助门禁系统确定人 使所收集的图片与数据库中的人脸的大小比例大致相同。
员是否可以出入。本文主要介绍人脸识别系统在门禁系统中
关键词：人脸识别；图像处理；PCA
0 引言
随着现代社会的发展，人们对社区安全提出了越来越高 的要求。门禁系统正是在这种社会环境下诞生的产物。它可 以取代传统的门卫工作，提高管理效率。它还能阻止其他社 会人员随意出入社区，从而提高社区的安全性。它可以随时 记录小区居民的出入情况，在社会治安方面有着不容忽视的 意义。但是，在目前，闲杂社会人员随意出入小区、校园， 并造成许多不良后果的现象已经屡见不鲜。人们对自身的人 身财产安全给予了更多关注，并对一个安全的防范措施给予 了很多期待。
通过摄像头初步采集的图像（即原始图像），通常含有 较多的问题，如：含有的噪声、图像亮度不均匀、图像边缘 不清晰等。需要采取相应的措施对图像进行预处理，改善图 像质量，从而增加人脸识别的准确率。
本文主要介绍几何校正、直方图均衡化、滤波处理这三 种方式进行图像预处理。 1.2.1 几何校正
由于不可抗力的影响，如识别对象侧（歪）头等，原始 图像中的人脸总会有一些几何偏差。本文介绍几种对初步采 集的图像进行按一定顺序的几何校正的方法。
符程度，此时，可以通过旋转这个步骤来进行校正，主要使
人的双眼连线的中点与数据库中的人脸双眼连线的中点接所采集的图像的几何偏差之后，需要对所采集的
图像存在的如整体亮度过亮（或过暗）等色彩偏差方面的问
题进行校正。处理此种问题的方法有多种，如人脸图像的光
线补偿、灰度变换、直方图均衡化及锐化等。
本文主要介绍直方图均衡化的图像预处理方法。
当图像过亮（或过暗）时，图片的直方图的分布会趋向
于聚集，此时图片的细节就会得不到充分的表达，对人脸识
别造成一定的干扰。此时就需要使用直方图均衡化来突出图
片细节。直方图是反应图像灰度出现频率的图形。它的横轴
表示灰度级，纵轴表示每一灰度级出现的频率。直方图均衡
化主要是通过改变原图像直方图的分布情况，来使某些本来
集中的细节分布更加均匀，更加接近人脸识别数据库中的平
均水平，以达到更好辨别的目的。
直方图均衡化的操作进程如下：
提取原图像的图像直方图。若原图像有 L 个灰度级，
则第 i 个灰度级出现的次数表示为：
ni ( i ∈0, L −1 )
(1)
n 为原图像总像素个数，则这第 i 个灰度级出现的频率
1 人脸识别系统
的应用及操作过程。 ■■1.1 图像的采集与检测
人脸识别的第一步是图像采集，本方案主要采用摄像头 的进行图像采集。
摄像头的位置对于人脸识别有着重要的影响。合适地安 装摄像头，将有助于进行图像的预处理。通常，在选择安装 摄像头的环境时，需要注意的影响因素有：
周围亮度。此因素主要受到周围环境（如天气是否良好、 是否有遮挡物等）影响。
软件开发
人脸识别在门禁系统中的应用
张晋铭 （徐州市第一中学，江苏徐州，221000）
摘要：随着现代社会的发展，社会治安的压力不停增大，突出表现在小区门禁管理等方面。小区门禁系统的可靠性较低，正成为目前一个 日益突出的问题。本文将叙述一种使用人脸识别的门禁系统，为解决小区门禁管理的问题，提高门禁系统可靠性提供一种解决方案。本文 所使用的人脸识别系统通过对摄像头所采集的人脸图像进行几何校正、直方图均衡化、中值滤波处理等预处理，再使用PCA（主成分分析 法）对经过预处理的图像进行识别（提取出特征向量），最后使用欧氏距离法对提取出的特征向量进行识别和匹配，从而得出人脸识别的 结果，来决定是否对行人放行。
表示为：
( ) ∑ P ni
=
l −1 i′=0
ni n
(2)
则输出图像中，与原图像对应的第 i′ 个灰度级的出现
本文从目前门禁系统安全性低、操作及管理困难现状的 弊端出发，对于该问题提出理论解决方案。该方案使用照相 机获取门禁处的人脸图像，并在利用计算机对所采集的图像 进行亮度修正、直方图均衡化等一系列图像预处理后，提取 出人脸的特征，再根据储存在数据库的人脸图像的特征与其 进行对比，从而决定人是否可以进入，进而克服目前门禁系 统速度慢、安全性低的弊端，提高小区门禁的安全性，降低 门禁系统的成本，使其在操作管理上更加简便快捷。
