基于DSP的人臉識別系統設計

3 系統軟件設計
系統硬件調試成功后，需要提供一定的軟件算法等，以實(shí)現軟件和硬件的結合，在此設計中，SRAM是擴展在DSP處理器EMIF上的，DSP處理器通過(guò)讀信號的觸發(fā)將有效奇偶場(chǎng)數據分別存儲為兩個(gè)一維數組，以供處理。
3．1 DSP的圖像預處理
TVP5147芯片輸出的圖像數據并非RGB格式，而是以YUV格式輸出的。需要通過(guò)DSP處理器轉換成RGB格式，才能進(jìn)行圖像的預處理，轉換公式如式(4)所示

DSP將圖像數據讀入內存空間，然后對其進(jìn)行運算，將得到的RGB分別放到對應的存儲單元，并算出灰度值Gray，運算公式如式(5)所示

將最后得到的灰度值存放到對應的數組當中。每張圖片由兩場(chǎng)圖片構成，所以完整的圖片分辨率為720×576。但是對于系統本身無(wú)需對其每一個(gè)像素都進(jìn)行轉換，所以截取其中320×240進(jìn)行存儲，這樣每場(chǎng)的分辨率為320×120，大大降低了由YUV到灰度圖像預處理和臉部定位的時(shí)間，提高了系統的性能。
3．2 人臉判別流程
將得到的320×240的圖片經(jīng)過(guò)人臉的檢測后，將截取人臉的部分作為人臉樣本。設計時(shí)，人臉的所有樣本都將在顯示器上顯示出來(lái)，降低了人臉錯誤檢測的可能，一定程度上提高系統的準確性。
人臉的樣本分辨率為24×24，作為576維的一維向量輸入至PCA。圖8(a)為計算PCA投影矩陣的流程圖，圖8(b)為KNN分類(lèi)器的工作流程圖，其中訓練樣本經(jīng)過(guò)PCA投影后的數值，不需要在每次識別中重新計算，可以作為初始化時(shí)的計算，也可存儲于掉電非易失介質(zhì)中，如Flash存儲器中，可以提高設備的運行效率，降低運算量。

如圖8所示，KNN分類(lèi)器可以判斷最接近的分類(lèi)，但是并不能拒絕分類(lèi)，于是產(chǎn)生了任何人的臉都將被分到內置樣本集的一類(lèi)中。這樣的分類(lèi)方式是不可取的，所以必須加入是否拒絕的判定，流程圖如圖9所示。

如流程圖中顯示，當樣本點(diǎn)經(jīng)過(guò)PCA降維后，輸送至KNN分類(lèi)器進(jìn)行分類(lèi)，所得到的結果一定可以判定為第K類(lèi)，此時(shí)不能急于定論，先求出待測點(diǎn)與K類(lèi)標號的樣本點(diǎn)的歐氏距離之和sum。定義兩個(gè)閾值a和b，如果suma值則判定為第一類(lèi)；如果sum>b值則判定為拒絕類(lèi)；如果sum介于a和b值之間，則引入精度控制量accuracy，計算出sum與a的差值，如若小于精度控制量accuracy，則判定為第K類(lèi)，否則拒絕分類(lèi)。由這樣的過(guò)程，間接解決了樣本錯分和無(wú)法判否的問(wèn)題。

4 試驗結果
該實(shí)驗中，選定a的值為12 400，b的值為16 200，這兩個(gè)值的確定需要進(jìn)行大量的實(shí)驗，從中找出規律。x的值的大小直接影響識別的效果，文中分別選取x=4和x=5進(jìn)行了測試。
(1)x=4時(shí)：程序在測試可識別庫中的分屬12個(gè)人的36幅人臉圖像時(shí)，正確識別出其中的33幅，其余3幅圖像均被判否，0個(gè)判錯。程序在測試不可識別庫中的分屬3個(gè)人的33幅人臉圖像時(shí)，22幅圖像被成功判否，11幅被誤判；
(2)x=5時(shí)：程序在測試可識別庫中的分屬12個(gè)人的36幅人臉圖像時(shí)，正確識別出其中的25幅，其余ll幅圖像均被判否，O幅判錯。程序在測試不可識別庫中的分屬3個(gè)人的33幅人臉圖像時(shí)，28幅圖像被成功判否，5幅被誤判。
分析上面的實(shí)驗數據可知，x=4時(shí)，可識別庫的識別率為91．6％，不可識別庫的判否率為66．7％。x=5時(shí)，可識別庫的識別率為69．4-％，不可識別庫的判否率為84．8％。因此，應用于不同的場(chǎng)合時(shí)，應選擇不同的x值，當要求盡可能拒絕外來(lái)人臉時(shí)，可選x值為5，當要求盡量識別已知人臉時(shí)，可選x值為4。

5 結束語(yǔ)
此人臉識別系統的構建，充分考慮了其推廣性，未采用USB攝像頭作為圖像采集設備，而以通用視頻標準的模擬攝像頭取而代之，因此用戶(hù)在攝像頭選擇的時(shí)候，可以更加自由。同時(shí)該設備支持多種接口輸入，除了普通的R-jack口之外，還提供了Svideo，YPbPr和RGB等輸入方式。該設備的識別精度可達90％以上，基本滿(mǎn)足了識別要求。系統實(shí)時(shí)性好、攜帶方便，可以通過(guò)程序的修改推廣到動(dòng)態(tài)圖像跟蹤、運動(dòng)檢測等領(lǐng)域。