基于NiosⅡ軟核的人臉識(shí)別系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，生物特征識(shí)別領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速。在眾多生物特征識(shí)別技術(shù)中，人臉識(shí)別因?yàn)槠淦毡樾?、易采集性、高接受性而受到了廣泛關(guān)注。人臉識(shí)別技術(shù)利用儀器分析人臉圖像，從中提取有效的識(shí)別信息，從而達(dá)到辨認(rèn)身份的目的。由于其廣泛的應(yīng)用前景，人臉識(shí)別技術(shù)已成為模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從上世紀(jì)中后期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外眾多的機(jī)構(gòu)和學(xué)者投身到了人臉識(shí)別的研究領(lǐng)域當(dāng)中，取得了很多令人欣喜的成果。 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外人臉識(shí)別相關(guān)技術(shù)和最新研究成果進(jìn)行了

2、較為深入的研究和分析，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用目前較為成熟的圖像處理算法對(duì)人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)。然后，通過(guò)二維離散余弦變換（2D—DCT）對(duì)人臉檢測(cè)得到的人臉圖像進(jìn)行特征提取。采用可以在二維方向上反映人臉特征信息的嵌入式隱馬爾科夫模型（EHMM）進(jìn)行人臉圖像樣本訓(xùn)練，并建立人臉模型數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)2D—DCT實(shí)時(shí)提取的人臉特征與EHMM人臉數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別。 在上述算法研究的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)設(shè)計(jì)基于N

3、iosⅡ軟核的人臉識(shí)別系統(tǒng)?；?2位NiosⅡ軟核處理器，在FPGA上完成設(shè)計(jì)，構(gòu)建一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。應(yīng)用ALTERA公司的DSP Builder軟件模塊在Matlab中開(kāi)發(fā)適用于人臉識(shí)別的圖像處理模塊，并在MATLAB中訓(xùn)練EHMM人臉模型數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)NiosⅡ處理器的自定義指令將DSP Builder模塊生成的算法模塊及算法IP核聯(lián)系起來(lái)，使硬件與軟件協(xié)同實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別算法，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速度，保證了實(shí)時(shí)性。集成開(kāi)發(fā)環(huán)境自

4、帶的硬件模塊及開(kāi)發(fā)IP核的使用極大的提高了工程效率，并顯著的提高了系統(tǒng)的靈活性。在完成人臉圖像處理的主體任務(wù)后，實(shí)現(xiàn)USB擴(kuò)展接口的固件開(kāi)發(fā)，為后續(xù)與PC平臺(tái)的協(xié)同處理做好基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)基于友晶科技的DE-2開(kāi)發(fā)板搭建人臉識(shí)別平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示應(yīng)用SOPC技術(shù)基于NiosⅡ軟核的人臉識(shí)別系統(tǒng)在工程開(kāi)發(fā)周期，系統(tǒng)靈活性和算法通過(guò)硬件流實(shí)現(xiàn)方面具有先天優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮基于FPGA嵌入IP核的SOPC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，順利完成人臉圖像識(shí)別任務(wù)