智能人臉識(shí)別算法及其FPGA的實(shí)現(xiàn).pdf

1、人臉自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是模式識(shí)別、圖像處理等學(xué)科的一個(gè)最熱門研究課題之一。隨著社會(huì)的發(fā)展,各方面對快速有效的自動(dòng)身份驗(yàn)證的要求日益迫切，而人臉識(shí)別技術(shù)作為各種生物識(shí)別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來越多的受到重視。對于具有實(shí)時(shí)，快捷，低誤識(shí)率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識(shí)別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細(xì)分析了項(xiàng)目情況，系統(tǒng)劃分

2、，軟硬件平臺(tái)的資源和使用。并在ISE軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模，并對C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對，評估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容如下： 首先，對硬件平臺(tái)xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究，對存儲(chǔ)器sdram,RS-2

3、32 串口，JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試，對Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計(jì)，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺(tái)，對verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測試，使每步算法對應(yīng)正確的結(jié)果。對軟硬件平臺(tái)的合理使用使得在項(xiàng)目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時(shí)正確選型，以及加快設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)度。其次，對人臉識(shí)別算法流程中的人臉檢測，人眼定位，預(yù)處理，識(shí)別算法分別進(jìn)行了比較研究，選取其中各自性能最

4、好的一種算法對其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因?yàn)樗哂锌焖?，?zhǔn)確，弱時(shí)實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡單，高效。 識(shí)別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對人臉識(shí)別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語言進(jìn)行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來效果的前提下，根據(jù)FPG

5、A 硬件特點(diǎn)對算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識(shí)別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，最大的減少了運(yùn)算量，提高了運(yùn)算速度，16 位計(jì)算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計(jì)的模塊之間選擇性能更好的一個(gè)來調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計(jì)提供同步和異步時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計(jì)在ISE和VC++軟件平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)對verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和比對。全部設(shè)計(jì)模塊