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国外作品:基于树莓派设计的保险箱,“靠脸吃饭”的时刻到了! 评论(0) 收藏(0
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还在用密码与钥匙就能保护你的贵重物品,你的脸就是开启保险箱的钥匙!这个教程就是教你如何运用Raspberry Pi和Pi Camera打造一个“刷脸开锁的保险箱。


这个教程的软件是开源的OpenCV函式库算法。Raspberry Pi是完美的平台,因为它能够执行OpenCV,而且体积够小,可以放进几乎任何地方。
原文作者: Tony DiCola , David Scheltema
原文链接:http://makezine.com/projects/make-40/face-recognition-treasure-safe/
所需材料

  • Raspberry Pi B型Ver2.0
  • Raspberry Pi摄像头模块
  • 玩具保险箱:我们选择Schylling所售的钢质警报保险箱,亚马逊网站有售,尺寸约9英寸×8英寸×6英寸。
  • 标准舵机:注意需要180度舵机
  • 电池盒,4×AAA
  • 按钮开关
  • 电阻,10kΩ,1/4W
  • 万用板(也叫洞洞板)
  • 排针(大约需要11个)
  • 母对母跳线
  • 铁片边角料:大小约2英寸×8英寸。
  • 螺丝和螺母,#6-32英寸×3/4英寸(2)
  • 尼龙柱,内径1/8英寸×1/2英寸:你可以拿不要的钢珠笔来切成适用长度。
  • 扎带
  • 所需工具:
  • 电钻和钻头
  • 烙铁与焊锡
  • 铁片剪
  • 老虎钳
  • 锤子
  • 凿子或高速旋转切割工具,手电钻什么的
  • 中心冲
  • 锉刀
  • 螺丝起子
  • 铆钉枪和铝铆钉,1/8英寸×3/16英寸

Step 1: 把Raspberry Pi固定在门上


在保险箱门内找出适合安装Raspberry Pi的位置,不要离锁太近。
用记号笔在Raspberry Pi的2个孔洞位置作记号,然后小心钻出1/8英寸大小的孔洞。
用螺丝、尼龙柱和螺帽将Raspberry Pi固定在门上。
Step 2: 接上舵机臂


选择适合的舵机臂,并依照图片上的方法切割。
折弯或切掉锁头上突出的部分,使其可以自由转动。 
切掉舵机的旋臂,并用热熔胶黏在锁头的中心。
Step 3: 制作舵机支架


这个步骤制作出来的支架应该适用於任何保险箱。
切一片1英寸×8英寸的铁片,在中间量出一个可以装上舵机的长方形大小。
把铁片放在工作台上,用凿具挖出长方形的孔洞,再用锉刀打磨边缘。
测试支架可不可以套上舵机和悬臂。如图所示照着锁的上下缘折弯铁片,让它覆盖保险箱的锁头。用老虎钳固定铁片再开始弯折,如果铁片不容易弯折,可以用小铁锤辅助。
铁片两端钻出1/8英寸的孔洞。
Step 4: 固定舵机


将支架放在保险箱门的内侧,用记号笔在2个孔洞的位置作记号,在门上钻出2个1/8英寸的孔洞。
扎带将舵机固定在支架上。
用铆钉把支架固定在保险箱的门上。
Step 5: 安装摄像头


要凿孔安装摄像头之前,先确认孔洞位置和连接线的距离适中。
在门上钻一个1/4英寸的孔,用方形锉刀打磨孔洞好让摄像头镜头可以放进去。
用双面胶固定摄像头电路板。
Step 6: 安装按钮


钻一个1/2英寸的孔来安装按钮。这个按钮是用来按下快门拍摄照片的。
Step 7: 连接电子元件


参考上面的图片,把排针和10KΩ电阻焊到万用电路板上。
把舵机的信号线连接到Raspberry Pi的GPIO脚位18上,把舵机的电源线和接地线接到电池盒的正负极。
把按钮的一条导线接到GPIO脚位25上,并在连接Raspberry Pi的3.3V电源接脚的路径上串联一个10K电阻。
把另一端连接上Raspberry Pi的接地端
把电池负极接到Raspberry Pi的接地端。
Step 8: 布置USB传输线


保险箱内部有一个电池座给舵机供电,现在还需要另外一个电池座给Raspberry Pi供电。
在保险箱后侧下方角落钻一个孔,大小刚好可让Raspberry Pi的USB传输线穿出。
注意:按钮的红色和黑色电线不用连接,它们是拍照时才需要的。
Step 9: 下载软件


在Github中输入wget指令来下载软件:
view plaincopy to clipboardprint?
    wget https://github.com/tdicola/pi-facerec-box/archive/master.zip
 

解压缩下载好的master.zip:
view plaincopy to clipboardprint?
    unzip master.zip 


变更工作路径:
view plaincopy to clipboardprint?
    cd pi-facerec-box-master 


输入安装程序码来安装软件:
view plaincopy to clipboardprint?
    sudo ./install_dependencies.sh 


注意:这个程序会检查Raspbian是否为Testing(Jessie)版本,并询问是否要升级。安装时间约1小时。
Step 10: 安装Raspberry Pi摄像头模块


输入raspi-config程序码,选择camera module,再按下enable,就能开启摄影模块的功能:
view plaincopy to clipboardprint?
    sudo raspi-config 

重新启动后,就可以支持摄像头模块了。除非之后想要更改设定,不然之后都不用再设定就可以使用摄像头模块。
Step 11: 调校面部识别功能


在Raspberry Pi的终端机指令列中,进入安装软件目录中,并执行指令来启动调校程序码脚本:
view plaincopy to clipboardprint?
    sudo python capture-positives.py 


按下保险箱上的钮,让摄像头拍一张照片,指令脚本会试着检测拍摄影像中的一张脸,并以“正确”影像储存于./training/ positive子目录中。
这个过程会花费10分钟左右,让认证系统记住你的脸。
每当影像输入后,会被储存在capture.pgm.资料夹中。你可以用图片编辑软件开启,检查摄像头的拍摄图档,确保你的脸真的可以被成功检测。
接着再按下按钮,拍摄5张不同角度、不同光线的脸部照片。上面的图就是我拍摄的照片。
小窍门:用图片查看软件看CAPTURE.PGM档案,可以看到Raspberry Pi摄像头拍下的照片,再到./TRAINING/NEGATIVE目录中查看无法解锁的照片范例(来自AT&T的面部识别资料库)。
最后,执行指令处理正确和错误的训练影像,训练面部识别演算法,而这部分大概会花费10分钟左右:
view plaincopy to clipboardprint?
    python train.py 

Step 12: 舵机设定

启动程序码获取舵机上锁和开锁的脉宽数值:
view plaincopy to clipboardprint?
    sudo python servo.py 


根据屏幕上的指示输入不同的脉宽数值(范围1000到2000)来测试锁头上锁和开锁的位置。
检测到适当的数值之后,编辑config.py并把LOCK_SERVO_UNLOCKED和LOCK_SERVO_LOCKED的数值修改成刚刚测试好的数值。
Step 13: 开始刷脸吧!
执行指令,保险箱将会自动上锁:
view plaincopy to clipboardprint?
    sudo python box.py 


保险箱会自动上锁,等到有人按下钮,就会开始拍照并进行使用者面部识别。如果辨识结果正确就会解锁,再按一次钮就可以上锁。
Step 14: 故障排除
如果面部识别结果不是很理想,你可以再多训练几次,拍更多正确的照片,或是把config.py档案里的POSITIVE_THRESHOLD值改高,扩大其辨识的误差范围。
如果你需要强迫解锁,只要执行servo.py输入解锁舵机旋臂的位置即可。


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