基于python+openCV+dlib+mysql的人脸识别门禁系统的设计与实现

人脸识别门禁系统是一种基于人脸识别技术的智能门禁系统，其可通过对人脸进行采集、识别和比对，实现对门禁的控制和管理。本文将详细阐述基于python+openCV+dlib+mysql的人脸识别门禁系统的设计与实现。

一、技术选型

本系统主要采用以下技术：

1. Python：作为主要编程语言，用于实现整个系统的逻辑控制和算法设计。

2. OpenCV：作为图像处理库，用于实现人脸检测、特征提取和人脸识别等核心功能。

3. Dlib：作为人脸识别库，用于实现人脸特征点检测和人脸识别等功能。

4. MySQL：作为数据库系统，用于存储人脸特征和相关信息。

二、系统设计

本系统主要包括以下功能模块：

1. 人脸采集模块：用于采集用户的人脸图像，并将其存储到本地或远程数据库中。

2. 人脸检测模块：用于检测人脸区域，提取人脸特征，并将其存储到数据库中。

3. 人脸识别模块：用于识别用户的人脸特征，并与数据库中的人脸特征进行比对，以确定用户身份。

4. 门禁控制模块：根据用户身份结果，控制门禁的开关。

5. 数据库管理模块：用于管理数据库中的人脸特征和相关信息。

三、系统实现

1. 人脸采集模块

人脸采集模块主要是通过摄像头对用户的人脸进行拍摄和保存。代码如下：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    cv2.imshow("capture", frame)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'): #按q键退出
        cv2.imwrite("face.jpg", frame) #保存人脸图像
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

2. 人脸检测模块

人脸检测模块主要是通过OpenCV中的CascadeClassifier类进行人脸检测，再通过Dlib中的shape_predictor类进行人脸特征点检测和特征提取。代码如下：

import cv2
import dlib

detector = dlib.get_frontal_face_detector() #人脸检测器
predictor = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat") #特征点检测器

img = cv2.imread("face.jpg") #读取人脸图像
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY) #转换为灰度图像

faces = detector(gray, 0) #检测人脸

for face in faces:
    landmarks = predictor(gray, face) #检测特征点
    for n in range(68):
        x = landmarks.part(n).x
        y = landmarks.part(n).y
        cv2.circle(img, (x, y), 2, (0, 255, 0), -1) #绘制特征点

cv2.imshow("face", img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

3. 人脸识别模块

人脸识别模块主要是通过Dlib中的face_recognition类进行人脸特征提取和比对。代码如下：

import face_recognition

known_image = face_recognition.load_image_file("known_face.jpg") #读取已知的人脸图像
unknown_image = face_recognition.load_image_file("unknown_face.jpg") #读取待识别的人脸图像

known_encoding = face_recognition.face_encodings(known_image)[0] #提取已知人脸的特征
unknown_encoding = face_recognition.face_encodings(unknown_image)[0] #提取待识别人脸的特征

results = face_recognition.compare_faces([known_encoding], unknown_encoding) #比对人脸特征

if results[0]:
    print("Match")
else:
    print("No match")

4. 门禁控制模块

门禁控制模块主要是通过GPIO控制门禁的开关。代码如下：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)

GPIO.output(11, GPIO.HIGH) #开门
time.sleep(5) #等待5秒
GPIO.output(11, GPIO.LOW) #关门

GPIO.cleanup() #清理GPIO资源

5. 数据库管理模块

数据库管理模块主要是通过MySQLdb模块实现对MySQL数据库的连接和操作，包括新建数据库、新建表、插入数据、查询数据等。代码如下：

import MySQLdb

#连接数据库
conn = MySQLdb.connect(host="localhost", user="root", passwd="123456", db="test", charset="utf8")

#新建表
cursor = conn.cursor()
sql = "CREATE TABLE `face` (`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `name` varchar(50) NOT NULL, `encoding` text NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;"
cursor.execute(sql)

#插入数据
name = "张三"
encoding = "0.1,0.2,0.3,0.4"
sql = "INSERT INTO `face` (`name`, `encoding`) VALUES (%s, %s)"
cursor.execute(sql, (name, encoding))
conn.commit()

#查询数据
sql = "SELECT * FROM `face` WHERE `name`=%s"
cursor.execute(sql, (name,))
result = cursor.fetchone()
print(result)

cursor.close()
conn.close()

四、总结

本文主要介绍了基于python+openCV+dlib+mysql的人脸识别门禁系统的设计与实现。该系统主要采用了Python作为主要编程语言，OpenCV、Dlib作为图像处理和人脸识别库，MySQL作为数据库系统。通过对这些技术的应用，实现了人脸采集、检测、识别和门禁控制等核心功能。该系统可以应用于各类场景的门禁控制和身份验证，具有较高的实用价值。