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  • 创客抗疫:人脸识别自动跟踪测温装置

  • 2020-02-14 18:57 123

本文作者狄勇、钱昭媛,原载于无线电杂志,已获原作者授权转载。


NCP疫情硬生生把一群创客按在了家里玩板子,于是DF的Rocekts在掌控板教学群提议大家可以做一个通过人脸识别自动跟踪测温的装置。恰好春节前收到了被昵称为“二哈”的HuskyLens人工智能摄像头,手头也储备有MLX90614红外测温模块,说干就干,取消了在家葛优躺为国做贡献的计划,想用创客的方式为抗击疫情尽一份绵薄之力。


原料清单

掌控板 ×1

micro:bit掌控I/O扩展板 ×1

迷你2自由度云台 ×1

Gravity: HUSKYLENS——人工智能摄像头 ×1

MLX90614非接触式红外温度传感器 ×1


 

   

  

  


结构搭建

DF的这款迷你2自由度云台采用卡扣方式安装摄像头,但不知是为哪款摄像头度身定制的,反正二哈的狗头你是摁不进去的。于是我设计一个匹配云台原始安装位的转接件,方便转接DF为HuskyLens配套的固定支架或加高支架,实现无损安装。



  

  


另外还需要给云台设计一个三脚架转接板,以便安装到三脚架上。


  

  


安装螺丝来自前几日拆的WD移动硬盘。


  


严丝合缝的感觉令人愉悦。


  

  


用mind+添加传感器时,看到二哈居然是戴着头套的!觉得这才是HuskyLens应有的腔调,于是还给它度身定制了一个头套。


  

  

  


上述结构件其实是节前制作的,因为疫情出入不便,后期宅家没有别的材料和设备可以来加工支架,要加装MLX90614传感器,只能暂时利用哈士奇配套支架的螺孔,配合垫片配平左右铜柱高度。


  

  


上图为安装完的MLX90614传感器的特写,有条件的话应该打印一个支架,安装到摄像头上方。这样实际使用时,更容易对准测温对象额头。


线路连接

引脚对应关系参见下表.


  


恰好DF的这款I/O扩展板有两个I2C接口,一个用于连接哈士奇,一个用于连接温度传感器。连线示意图如下所示。



  


程序设计

作为教书匠,首先想到的项目应用场景自然是校园。但凡流行病爆发,学校会要求各班例行晨检,给每个学生测量体温。这事确实要紧,但又实在繁琐,所以功能上一定要有关联学号的数据汇总功能以便给班主任们减负。基于这样的需求,结合SIoT会是个好选择。


人脸跟踪方面,主要用到了下面这个积木。


  


我们划定了一个10*4像素的目标区域:


  


当对象方框中心点位于下图黄色高亮区域内时,系统会认为人脸已被锁定,可以测温。




  


经考证,正常人体温应低于37.2℃。不过这是指口腔温度,正常的额温还要考究下,暂且将测温结果提示功能设定为:

低于或等于37.2℃亮绿灯;

高于37.2℃亮1盏红灯;

高于38℃亮2盏红灯;

高于38.5℃亮3盏红灯;

相应的还有警示音强化提醒。


程序流程和代码如下所示。




认识测温对象

接下来我们要让二哈认识下测温对象。


  


HuskyLens机身一共有两个按键,一个是学习键,一个按照DF的说法叫功能键。不过我们用着这个功能键特别像特丽珑显像管风靡时期美格显示器的“单键飞梭”,就叫它飞梭键吧,飞梭键有三个方向可以操作,可以方便选择菜单内容并确定。


  


下面介绍下识别多个人脸的操作步骤。


  


通过飞梭键,在设置菜单中,打开“学习多个”选项。


  


根据应用场景,设置合适的人脸识别阈值。阈值越高,通过率和误识率越低,阈值越低,通过率和误识率越高。


  


完成后记得保存设置。


  


按压一次学习键,进入学习模式。

如果先前有录入过人脸数据,需要按两次学习键清除记录。


  


屏幕会自动框选出检测到的人脸。

按压学习键,不要松开,将十字准星对准人脸,调整识别对象的角度,让二哈录入该对象各个角度的信息。



  


完成后释放学习键,在倒计时结束前再按一次学习键,参考上述步骤继续录入下一个人脸信息。


  


最后我们在一堆玩偶中挑选了四个小伙伴参与实验,每个ID对应学号。


测试

终于到了关门放二哈的时候了!疫情面前,使命必达。


  

  


初始化HuskyLensWIFIMQTT,完成后显示环境温度供参考。


  


测温开始后,摄像头会随着舵机的工作自动追踪测温对象。当对象脸部方框进入屏幕中心位置,装置会锁定测温,并进行声光提示,上传数据到SIoT

毕竟不是活体,前三位塑料同学的体温,基本就是环境温度。



  

  

  


4号是樱桃小丸子同学,再不发烧就没样本了,只能下黑手,拿杯温水挡在前面。一露脑袋——39.05,速速拉去隔离!


  


打开SIoT后台,可以看到装置上传的数据。


  


项目小结

说实话,在精度、可靠性方面这个项目远不够完善,若要规模应用更是问题多多。但作为一个创意原型,对于功能的展示还是明晰的。如果有企业可以将这个创意转化成可靠的产品,并且接驳教育通等智慧校园平台,关联学生的考勤、请假系统,一定能给学校的管理工作提效减负。

通过这个项目,我们也可以看到,与市面上其他人工智能摄像头相比,HuskyLens自带屏幕,设置、学习等操作都可以直接在传感器上自助完成。创客们只要活用模块输出的结果,即可轻松进行融合AI技术的创造。技术的门槛,再次消融!


本文作者狄勇、钱昭媛,原载于无线电杂志,已获原作者授权转载。


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