CN103093175A - 基于fpga的人脸识别片上系统 - Google Patents

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姚元
赵峰
王庭晖
姚琪
贺聪
何宇童
王佶梁
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Abstract

本发明提供一种基于FPGA的人脸识别片上系统。所述基于FPGA的人脸识别片上系统至少包括：用于由外接的存储单元读取所存储的视频信号的视频读取电路单元；用于基于预定人脸特征信息来对所述视频读取电路单元所读取的视频信号进行人脸识别的人脸识别电路单元；以及用于将所述人脸识别电路单元的识别结果输出至外部器件的输出电路单元。本发明的优点包括：能快速识别高清视频信号中是否包含人脸图像，具有高度产业利用价值。

Description

基于FPGA的人脸识别片上系统
技术领域
本发明涉及人脸识别领域，特别是涉及一种基于FPGA的人脸识别片上系统。
背景技术
人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，它属于生物特征识别技术，是基于生物体(一般特指人)本身的生物特征来区分生物体个体。
人脸识别技术近年来在信息安全、自助服务、电子护照及身份证、企业、住宅安全和管理等领域得到越来越突出的应用。随着嵌入式技术和智能设备的发展，许多人脸检测应用的领域都出现了移动化和户外工作的要求，如照相机、安防摄像头等。根据这些新的需求，人脸识别技术已经在基于DSP的嵌入式设备平台上进行实现，并有一些产品的出现。然而，现有基于DSP的嵌入式平台的处理能力相当有限，不仅无法满足实时性要求，并且对于安防领域高清图像中的人脸识别束手无策。
因此，需要对现有人脸检测技术进行改进，以便实现对高清图像中的人脸的识别。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于FPGA的人脸识别片上系统，以识别出视频信号中的人脸。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于FPGA的人脸识别片上系统，其至少包括：视频读取电路单元，用于由外接的存储单元读取所存储的视频信号；人脸识别电路单元，用于基于预定人脸特征信息来对所述视频读取电路单元所读取的视频信号进行人脸识别；输出电路单元，用于将所述人脸识别电路单元的识别结果输出至外部器件。
优选地，所述基于FPGA的人脸识别片上系统还包括：视频读入电路单元，用于将输入的视频信号读入所述存储单元。
优选地，所述人脸识别电路单元还包括人脸提取子电路单元，用于由所识别的包含人脸的视频信号中提取包含人脸的区域视频信号。
优选地，所述人脸识别电路单元还包括缩放子电路单元，用于按照预定比例将所述区域视频信号进行缩放后输出。
优选地，所述存储单元包括DDR内存。
优选地，所述外部器件包括DDR内存。
优选地，所述预定人脸特征信息包括存储在闪存内的人脸特征信息。
如上所述，本发明的基于FPGA的人脸识别片上系统，具有以下有益效果：能识别高清视频信号中是否包含人脸图像。
附图说明
图1显示为本发明的基于FPGA的人脸识别片上系统示意图。
图2显示为本发明的基于FPGA的人脸识别片上系统的一种优选示意图。
图3显示为本发明的基于FPGA的人脸识别片上系统的另一种优选示意图。
元件标号说明
1基于FPGA的人脸识别片上系统
11视频读取电路单元
12人脸识别电路单元
13输出电路单元
14视频读入电路单元
121人脸提取子电路单元
122缩放子电路单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，本发明提供一种基于FPGA的人脸识别片上系统。所述基于FPGA的人脸识别片上系统1至少包括：视频读取电路单元11、人脸识别电路单元12、及输出电路单元13。
所述视频读取电路单元11用于由外接的存储单元2读取所存储的视频信号。
其中，所述存储单元2包括任何一种能存储视频信号的电路单元，优选地，所述存储单元2包括诸如DDR2 SDRAM等的DDR内存。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解所述视频读取电路单元11的电路结构，故在此不再详述。
所述人脸识别电路单元12用于基于预定人脸特征信息来对所述视频读取电路单元11所读取的视频信号进行人脸识别。
其中，所述预定人脸信息包括一份或多份人脸特征信息；优选地，所述预定人脸信息包括至少100份人脸特则信息。
其中，所述人脸识别电路单元12获取所述预定人脸特征信息的方式包括但不限于：由所述人脸识别电路单元12所能访问的人脸特征信息库中获取。例如，所述人脸识别电路单元12将所述信息库中所有的人脸特征信息作为预定人脸特征信息；又例如，所述人脸识别电路单元12由所述信息库中选择部分人脸特征信息作为预定人脸特征信息，其中，由所述信息库中选择部分人脸特征信息作为预定人脸特征信息的选择方式包括但不限于；随机选择、基于用户的设置来选择等等。
优选地，所述人脸特征信息库为外接的存储设备中的信息库，例如，外接的闪存中的信息库等。
具体地，所述人脸识别电路单元12基于预定人脸特征信息来确定所述视频信号中是否包含一份人脸特征信息，其检测精度为20(像素)x20(像素)。
优选地，所述人脸识别电路单元12包括嵌入式处理器等。
优选地，所述人脸识别电路单元12包括人脸提取子电路单元121，如图2所示，所述人脸提取子电路单元121用于由所识别的包含人脸的视频信号中提取包含人脸的区域视频信号。
具体地，所述人脸提取子电路单元121基于所识别的包含人脸的视频信号的人脸图像的边界信息来提取包含人脸的区域视频信号。
例如，所述人脸提取子电路单元121基于所识别的包含人脸的视频信号的人脸图像的象素点的行最小值、行最大值、列最小值及列最大值来提取包含人脸的区域视频信号。
更为优选地，所述人脸识别电路单元12还包括缩放子电路单元122，如图2所示，所述缩放子电路单元122用于按照预定比例将所述区域视频信号进行缩放后输出。
例如，所述缩放子电路单元122按照1∶1.2的比例将包含人脸的区域视频信号放大等。
所述输出电路单元13用于将所述人脸识别电路单元12的识别结果输出至外部器件。
具体地，所述输出电路单元13将所述人脸识别电路单元12所识别出的包含人脸的视频信号或者将所述缩放子电路单元122输出的视频信号输出至外部器件。其中，所述外部器件包括任何能存储视频信号的器件，优选地，包括但不限于闪存等。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解所述输出电路单元13的电路结构，故在此不再详述。
作为一种优选方式，所述基于FPGA的人脸识别片上系统1还包括视频读入电路单元14，如图3所示，所述视频读入电路单元14用于将输入的视频信号写入所述存储单元2。
其中，输入所述视频读入电路单元14的视频信号包括但不限于来自摄像设备所摄取的高清视频信号。
例如，所述视频读入电路单元14将来自高清摄像头所摄取的高清视频信号读入所述存储单元2。
需要说明的是，本领域技术人员应该理解所述视频读入电路单元14的电路结构，故在此不再详述。
所述基于FPGA的人脸识别片上系统1的工作过程如下：
首先，所述视频读入电路单元14将来自图像摄取设备所摄取的高清视频信号写入所述存储单元2；随后，所述视频读取电路单元11再由所述存储单元2读出所存储的视频信号，并送入所述人脸识别电路单元12进行人脸识别，接着所述人脸提取子电路单元121将所识别的包含人脸的视频信号进行分割，以便从中提取包含人脸的区域视频信号，接着再由所述缩放子电路单元122将所述包含人脸的区域视频信号按照预定比例缩放后送入由所述输出电路单元13，再由所述输出电路单元13将缩放后的区域视频信号输出至闪存以便予以存储。
综上所述，本发明的基于FPGA的人脸识别片上系统基于预定人脸特征信息来对视频信号进行人脸识别，由此可以实现对高清视频流进行adaboost人脸检测及实时识别，例如，以基于Digilent XUP Virtex-5FPGA的人脸识别片上系统为例，当基于Digilent XUP Virtex-5FPGA的人脸识别片上系统输入720P视频信号时，其检测帧率达到30fps。其识别准确率高。所以，本发明检测速率高，数据利用率高，硬件消耗少，并支持高清视频输入情况下的实时人脸识别，具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于，所述基于FPGA的人脸识别片上系统至少包括：
视频读取电路单元，用于由外接的存储单元读取所存储的视频信号；
人脸识别电路单元，用于基于预定人脸特征信息来对所述视频读取电路单元所读取的视频信号进行人脸识别；
输出电路单元，用于将所述人脸识别电路单元的识别结果输出至外部器件。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于还包括：视频读入电路单元，用于将输入的视频信号读入所述存储单元。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于：所述人脸识别电路单元还包括人脸提取子电路单元，用于由所识别的包含人脸的视频信号中提取包含人脸的区域视频信号。
4.根据权利要求1或3所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于：所述人脸识别电路单元还包括缩放子电路单元，用于按照预定比例将所述区域视频信号进行缩放后输出。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于：所述存储单元包括DDR内存。
6.根据权利要求1所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于：所述外部器件包括闪存。
7.根据权利要求1所述的基于FPGA的人脸识别片上系统，其特征在于：所述预定人脸特征信息包括存储在闪存内的人脸特征信息。
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