基于NiosⅡ軟核的人臉識別系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、近年來，生物特征識別領(lǐng)域的研究發(fā)展迅速。在眾多生物特征識別技術(shù)中，人臉識別因為其普遍性、易采集性、高接受性而受到了廣泛關(guān)注。人臉識別技術(shù)利用儀器分析人臉圖像，從中提取有效的識別信息，從而達到辨認身份的目的。由于其廣泛的應(yīng)用前景，人臉識別技術(shù)已成為模式識別和計算機視覺領(lǐng)域的研究熱點。從上世紀中后期開始，國內(nèi)外眾多的機構(gòu)和學(xué)者投身到了人臉識別的研究領(lǐng)域當(dāng)中，取得了很多令人欣喜的成果。 本文對國內(nèi)外人臉識別相關(guān)技術(shù)和最新研究成果進行了

2、較為深入的研究和分析，在此基礎(chǔ)上，運用目前較為成熟的圖像處理算法對人臉圖像進行預(yù)處理，進而實現(xiàn)人臉檢測。然后，通過二維離散余弦變換（2D—DCT）對人臉檢測得到的人臉圖像進行特征提取。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）進行人臉圖像樣本訓(xùn)練，并建立人臉模型數(shù)據(jù)庫。通過2D—DCT實時提取的人臉特征與EHMM人臉數(shù)據(jù)庫進行匹配，從而實現(xiàn)人臉識別。 在上述算法研究的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)設(shè)計基于N

3、iosⅡ軟核的人臉識別系統(tǒng)?；?2位NiosⅡ軟核處理器，在FPGA上完成設(shè)計，構(gòu)建一個可編程的片上系統(tǒng)。應(yīng)用ALTERA公司的DSP Builder軟件模塊在Matlab中開發(fā)適用于人臉識別的圖像處理模塊，并在MATLAB中訓(xùn)練EHMM人臉模型數(shù)據(jù)庫。通過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，使硬件與軟件協(xié)同實現(xiàn)人臉識別算法，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速度，保證了實時性。集成開發(fā)環(huán)境自

4、帶的硬件模塊及開發(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，實現(xiàn)USB擴展接口的固件開發(fā)，為后續(xù)與PC平臺的協(xié)同處理做好基礎(chǔ)。 本設(shè)計基于友晶科技的DE-2開發(fā)板搭建人臉識別平臺。實驗結(jié)果顯示應(yīng)用SOPC技術(shù)基于NiosⅡ軟核的人臉識別系統(tǒng)在工程開發(fā)周期，系統(tǒng)靈活性和算法通過硬件流實現(xiàn)方面具有先天優(yōu)勢，充分發(fā)揮基于FPGA嵌入IP核的SOPC系統(tǒng)的優(yōu)點，順利完成人臉圖像識別任務(wù)