基于二哈实现多人人脸学习和识别

一、实验目的及要求

【一】实现人脸识别。
【二】实现云数据库应用。

二、实验原理与内容

基于二哈实现多人人脸学习和识别。
基于TinywebDB实现云数据库应。
基于EasyIoT实现mqtt数据上传。

三、实验软硬件环境

硬件：掌控板、二哈识图、掌控扩展板、电脑、手机。
软件：Mind+。

四、 实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）

（一）HuskyLens二哈识图介绍

点击查看二哈识图详细介绍
简介：HuskyLens二哈识图是一款简单易用的AI视觉传感器，内置7种功能：人脸识别、物体追踪、物体识别、巡线追踪、颜色识别、标签识别、物体分类。

1、功能按键与学习按键说明：

功能按键与学习按键的基本操作如下：
向左或向右拨动“功能按键”，切换到不同的功能。
短按“学习按键”，学习指定的物体；长按“学习按键”，从不同的角度和距离持续学习指定的物体；如果HuskyLens之前学习过，则短按“学习按键”，可让HuskyLens忘记当前功能下所学的。
长按“功能按键”，进入当前功能的二级菜单参数设置界面，向左、向右拨动或向下短按“功能按键”即可设置相关参数。

2、升级固件

使用windows 10操作系统升级HuskyLens的固件。操作步骤如下：

（1）下载HUSKYLENS Uploader V2.1软件。点击下载。由于是.exe文件，windows系统可能会拦截，请放行或保留该文件即可。

（2）下载并安装USB转串口芯片CP2102的驱动程序。如之前已经安装过，此步骤可跳过。点击此处 选择适合您的驱动。（注：也可使用Mind+中的一键安装驱动功能安装此驱动。）

驱动安装完毕后，使用microUSB线，连接HUSKYLENS上的固件烧录口（USB口）与电脑USB口，此时打开设备管理器应该出现名字开头为"Silicon Labs CP210x"的COM端口。如下图所示：

（3）下载固件。点击下载V0.5.1版本。

（4）运行HUSKYLENS Uploader V2.1软件, 会先弹出一个小黑窗（cmd窗口），稍等片刻，就会出现界面。然后点击“Select File”按钮，加载固件。

（5）点击“Upload”按钮即可进行烧录，耐心等待烧录完成。烧录完成后，“Uploading”字样会消失，HuskyLens屏幕会点亮。烧录期间请不要关闭界面窗口和小黑窗（cmd窗口）。烧录过程大概需要5分钟左右。固件比较大，因此上传时间会有点长。

3、人脸识别功能

本功能可以侦测任何脸部轮廓；识别、追踪学习过的人脸。本次实验做的是识别多个人脸，详细步骤如下。

（1）操作设置：

向左拨动“功能按键”，至屏幕顶部显示“人脸识别”。
长按“功能按键”，进入人脸识别功能的二级菜单参数设置界面。
向左或向右拨动“功能按键”，选中“学习多个”，然后短按“功能按键”，接着向右拨动“功能按键”打开“学习多个”的开关，即：进度条颜色变蓝，进度条上的方块位于进度条的右边。再短按“功能按键”，确认该参数。
向左拨动“功能按键”，选中“保存并返回“，短按”功能按键“，屏幕提示”是否保存参数？“。默认选择”确认“，此时短按”功能按键“，即可保存参数，并自动返回到人脸识别模式。

（2）学习多个人脸：

将HuskyLens屏幕中央的“+”字对准需要学习的人脸，长按“学习按键”完成第一个人脸的学习（各个角度）。松开”学习按键“后，屏幕上会提示：”再按一次按键继续！按其他按键结束“。如要继续学习下一个人脸，则在倒计时结束前短按“学习按键”，可以继续学习下一个人脸。如果不再需要学习其他人脸了，则在倒计时结束前短按”功能按键”即可,或者不操作任何按键，等待倒计时结束。
本章节中，我们需要继续学习下一个人脸，因此在倒计时结束前短按“学习按键”。然后将HuskyLens屏幕中央的“+”字对准需要学习的下一个人脸，长按“学习按键”完成第二个人的脸的学习。以此类推。
HuskyLens标注的人脸ID与录入人脸的先后顺序是一致的，也就是：学习过的人脸会按顺序依次标注为“人脸：ID1”，“人脸：ID2”，“人脸：ID3”，以此类推，并且不同的人脸ID对应的边框颜色也不同。

（3）识别多个人脸：

HuskyLens学习过的人脸信息会自动保存起来。后续，当HuskyLens检测到学习过的人脸时，会将这些人脸用方框框选出来并标识ID，第一个学习的人脸标注为“人脸：ID1”，第二个学习的人脸标注为“人脸：ID2”，第三个学习的人脸标注为“人脸：ID3”，以此类推。不同的人脸ID对应的边框颜色也不同，边框大小会随着人脸大小而变化，并自动追踪人脸。

（二）TinyWebDB

点击跳转到TinyWebDB官网

1、在红色选区部分按照提示注册TinyWebDB账号。

2、注册后登陆TinyWebDB，点击数据浏览。

3、在右上角输入标签和值创建两个id（识别多少个人脸创建多少个id）。

（三）Easy IoT

点击跳转到Easy IoT官网

1、添加或直接登陆Easy IoT账号。

2、登陆成功后，点击工作间，添加一个新的设备。

（四）Mind＋

1、编程准备

（1）将组装好的设备通过USB接口连接电脑，打开Mind＋，在上方导航栏中连接设备并切换到上传模式。

（2）点击左侧导航栏中的扩展。

（3）在主控板中添加掌控板，在扩展板中添加掌控扩展板，在传感器中添加AI摄像头，在网络服务中添加MQTT，WiFi和TinyWebDB。

2、编程

点击跳转到github下载源代码“实验三”

（1）整体图形代码块

（2）设置参数

3、C代码

#include 
#include 
#include 
#include 
// 动态变量
String mind_s_name;
// 静态常量
const String topics[5] = {
     "3mhx5iKMR","","","",""};
// 创建对象
DFRobot_Iot       myIot;
mPython_TinyWebDB mydb;
DFRobot_HuskyLens huskylens;
// 主程序开始
void setup() {
     
	mPython.begin();
	myIot.wifiConnect("lyb", "lyb1234567890;");
	display.setCursorLine(1);
	display.printLine("WiFi正在尝试连接...");
	while (!myIot.wifiStatus()) {
     yield();}
	display.setCursorLine(1);
	display.printLine("WiFi连接成功！");
	display.setCursorLine(2);
	display.printLine(myIot.getWiFiLocalIP());
	myIot.init("iot.dfrobot.com.cn","ZtF_tiFGR","","ZpKlpmFMgz",topics,1883);
	myIot.connect();
	display.setCursorLine(3);
	display.printLine("MQTT正在尝试连接...");
	while (!myIot.connected()) {
     yield();}
	display.fillInLine(3, 0);
	display.setCursorLine(3);
	display.printLine("MQTT连接成功");
	mydb.setServerParameter("http://tinywebdb.appinventor.space/api", "lybiot","87bb2345");
	huskylens.beginI2CUntilSuccess();
	huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_FACE_RECOGNITION);
	display.fillScreen(0);
	display.setCursorLine(1);
	display.printLine("请保持面向摄像头");
}
void loop() {
     
	huskylens.request();
	if (huskylens.isAppearDirect(HUSKYLENSResultBlock)) {
     
		if (huskylens.isLearned(huskylens.readBlockCenterParameterDirect().ID)) {
     
			mind_s_name = mydb.getTag((String(huskylens.readBlockCenterParameterDirect().ID)));
			display.setCursorLine(2);
			display.printLine(mind_s_name);
			myIot.publish(topic_0, mind_s_name);
		}
	}
}

五、测试/调试及实验结果分析

1、使用二哈学习多个人脸

2、在Mind＋中上传代码到掌控板

3、人脸识别

六、实验结论与体会

通过这次实验我利用二哈识图，掌控板和掌控扩展板组合的设备，以及Mind＋编程实现了人脸识别的功能。在实验过程中体会到了物联网的魅力。