人脸门禁
3.1项目介绍
3.1.1背景导入
在日常生活中，你是不是遇到过忘记带钥匙回不了家、或是已经走出家门还要返回确认有没有锁好门的情景？现在无论是人脸扫描进出车站、刷脸支付、校园安全管理、人脸打卡等场景，都离不开人脸识别技术的应用。如果家里的门锁也能通过识别人脸打开，就可以避免丢钥匙或忘记带钥匙时，不能进家门的烦恼了。不仅方便快捷，遇到陌生人还能够发出警报，提高安全性。
项目背景导入
那我们就用Huskylens的人脸识别功能来制作一个能认出主人的人脸门禁。
3.1.2任务拆解
Huskylens的人脸识别功能，可以侦测任何脸部轮廓，识别、追踪学习过的人脸。我们在人脸门禁项目中，模拟陌生人和主人刷脸开锁的场景。
首先使用Huskylens学习主人的人脸。当检测到门口有人时，根据识别的结果，区分出已学习和未学习的人脸分别对应主人和陌生人。当识别结果为已学习的人脸时打开门锁，识别到未学习过的人脸判定为陌生人，并给出不同程度的安全提醒。
STEP1:使用Huskylens的人脸识别功能，学习主人人脸。
STEP2:添加角色，调整角色的位置和大小，布置场景。
STEP3：实现角色运动的动画效果。
STEP4：鼠标点击切换主人和陌生人脸。
STEP5:根据Huskylens的识别结果，开门或发出警报。
（目标功能实现效果示意）
3.2项目准备
3.2.1软件设置
打开Mind+软件，确认软件为“实时模式”。点击“扩展”，在“功能模块”里加载“Huskylens教育版”。点击“返回”到主界面可以看到功能模块添加成功。
Mind+图形化编程软件加载HuskyLens教育版
3.2.2硬件连接
用USB线把Huskylens连接到电脑，接着点击扩展功能旁的橙色感叹号，进行连接。连接成功后感叹号会变成绿色对勾（如下图），“返回编辑器”就完成连接啦。
HuskyLens与硬件相连
3.3程序思路
在程序中设置身体、人脸和Huskylens三个角色。身体控制人物的运动。人脸跟随身体移动，点击切换主人和陌生人造型。Huskylens负责人脸的检测和对应反馈。
人脸识别程序思路
3.4功能实现
3.4.1Huskylens人脸识别
（1）功能设置
向左或向右拨动“功能按键”，直至屏幕顶部显示“人脸识别”。
人脸识别功能设置
Tip：默认设置为学习并识别单个人脸，“识别多个人脸”将在下节课中学习。
（2）侦测人脸
把HuskyLens对准有人脸的区域，屏幕上会用白色框自动框选出检测到的所有人脸，并分别显示“人脸”字样。若屏幕中央的“+”字没有对准任何人脸框，RGB灯不亮；若屏幕中央的“+”字对准人脸框，RGB灯亮蓝色。
侦测人脸
Tip:如需让HuskyLens学习或识别自己的脸，此时看不到屏幕，那么可以根据RGB指示灯的颜色来确定状态。
（3）学习人脸
将HuskyLens屏幕中央的“+”字对准需要学习的人脸，短按“学习按键”完成学习。如果识别到相同的脸，则屏幕上会出现一个蓝色的框并显示”人脸：ID1“。这说明已经可以进行人脸识别了。
但短按“学习按键”仅完成了一个角度的学习，人脸是立体的，有多个角度。HuskyLens内置有持续学习的功能，可以录入人脸的各个角度，让HuskyLens越学越准确。将HuskyLens屏幕中央的“+”字对准需要学习的人脸，长按“学习按键”不松开，此时屏幕中会在人脸上显示黄色框并标识“人脸:ID1”，说明HuskyLens正在学习人脸。
HuskyLens学习人脸过程
将HuskyLens屏幕中央的黄色框依次对准同一个人的脸的不同角度，如正脸、侧脸（也可以是同一个人的多张照片），录入此人脸的各个角度。学习过程中，RGB灯为黄色。然后，松开“学习按键”，结束学习。如果HuskyLens识别到学习过的人脸，这个人脸会被蓝色的框选中，屏幕显示”人脸：ID1“。
HuskyLens学习识别人脸
（4）识别人脸
当HuskyLens检测到学习过的人脸时，会将该人脸用蓝色方框框选出来并标识“人脸:ID1”，边框大小会随着人脸大小而变化，并自动追踪人脸。
HuskyLens识别人脸
（5）忘记学过的人脸
如果屏幕中央没有“+”字，说明HuskyLens在该功能下已经学习过了（已学习状态）。如要让HuskyLens学习新的人脸，则需要删除之前学习过的人脸信息，也就是让HuskyLens忘记已学的人脸。
HuskyLens忘记学习过的人脸
在当前功能下，短按“学习按键”，屏幕提示“再按一次遗忘！”。在倒计时结束前，再次短按“学习按键”，即可删除上次学习的东西。如果不小心短按了“学习按键”，屏幕已经提示“再按一次遗忘！”，但又不想删除已学习的东西，那么在倒计时结束前，不要有任何操作即可。
Tip：HuskyLens忘记所学东西的操作方法，在其他功能下，方法相同，后续不再复述。
“人脸门禁”的课程中，请学习”主人“人脸。
3.4.2Mind+舞台场景布置
（1）添加背景
打开”背景库“，上传背景文件。
Mind+上传背景文件
上传好后，打开mind+左上角“背景”模块，编辑在舞台区的大小及位置。
Mind+软件确定背景大小和位置
（2）添加角色
删除默认的mind+角色。打开Mind+右下角“角色库”，从角色库中选择人物角色：艾弗里-行走。
Mind+角色选择
然后点击“上传角色”，打开本地文件夹，上传所需要的主人人脸、Huskylens角色。
Mind+角色设置
在人脸角色里，打开“造型”模块，上传剩余陌生人人脸作为角色造型。转化为矢量图，调整大小和位置。
将角色名修改为“身体”，“人脸”。舞台角色、背景设置效果如下图所示：
（3）设置角色初始位置
身体-实现效果：绿旗被点击时，切换舞台背景到大门背景，让人物角色移动到初始位置，设置好运动方向。
人脸-实现效果：绿旗被点击时，换成“主人”造型，人脸跟随身体移动。
点击“移到身体”会发现，人脸和身体是以锚点中心对齐的。
需要在人脸角色内，点击“造型”模块，将人脸往上移动到合适的位置。
这时人脸就可以在正确的位置跟随身体一起移动了。
3.4.3控制人物运动
实现效果：让角色在舞台上移动，通过切换角色造型让运动更加逼真。设置循环执行次数，控制角色运动到门口的位置。
3.4.4鼠标点击切换人脸
实现效果：鼠标点击人脸，切换主人和陌生人脸，为人脸识别做准备。
3.4.5Huskylens人脸识别
实现效果：当人物走到门前，Huskylens开始识别人脸是否学习过。如果是主人，则打开房门。如果是陌生人，则发出提示。若陌生人停留过久，Huskylens拍照保存并警告离开。
这行指令用于判断识别到的画面中是否有方框或箭头（包含已学习和未学习的），有一个及以上则返回1。
先判断镜头前是否有人脸出现，若有人出现，屏幕上出现人脸方框。
从识别到的“结果”中获取当前屏幕中靠近中心的方框信息，没有学习过的框ID为0，没有方框则返回-1。
如果镜头前是未学习过的人脸（ID=0），也就是识别到陌生人时，Huskylens给出提醒，重复提醒多次后，再次进行人脸识别，如果陌生人还在，那么就认为这个陌生人可疑，拍照保存至本地并发出警报。
当Huskylens识别的人脸是已经学习过的人脸，屏幕中人脸ID=1，也就是识别到主人时打开门，此时舞台换成开门背景，说“欢迎回家”。
分别把识别到陌生人和识别到主人的程序放入“是否有人出现”条件下，程序如下图：
点击人脸切换主人或陌生人，看看人脸门禁是否会开门吧！（完整程序见附录）
3.5知识小结
硬件知识：Huskylens的人脸识别功能；拍照保存到本地
编程知识：移动指令控制角色跟随移动；角色切换造型
3.6拓展阅读
3.6.1人脸识别门禁
人脸识技术中广泛采用区域特征分析算法，它融合了计算机图像处理技术与生物统计学原理于一体，利用计算机图像处理技术从视频中提取人像特征点，利用生物统计学的原理进行分析建立数学模型，即人脸特征模板。利用已建成的人脸特征模板与被测者的人的面相进行特征分析，根据分析的结果来给出一个相似值，通过这个值即可确定是否为同一人。
3.6.2人脸识别门禁安全吗？
人脸门禁有活体检测功能，也就是系统可以识别出摄像头前的人是一个真正的人还是一幅照片，以此杜绝使用者用照片、视频、面具等作假。常用的活体检测有双目摄像头、3D结构光等。图像质量的好坏直接影响到识别的效果，图像质量的检测功能能对即将进行比对的照片进行图像质量评估，并给出相应的建议值来辅助识别。
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附录1：程序指令
附录2：程序示例
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