【HUSKYLENS二哈识图】micro:bit视觉识别入门教程—01 音乐魔镜
在这个项目中，我们将学习 HUSKYLENS 的人脸识别功能，利用其内置的机器学习技术，分辨学习过的人脸和其他人脸，并对应播放不同种类的音乐，这就是音乐魔镜。想一想，当你把 HUSKYLENS 的摄像头对准你的脸，它会播放出表示赞美的美妙音乐乐，当你对准别人的脸，就会播放一些搞怪的音乐，会不会让大家一头雾水呢？
## **材料清单**
## **知识园地**
人脸与人体的其它生物特征（指纹、虹膜等）一样与生俱来，具有唯一性和不易被复制的特性。人脸图像属于最早被研究的一类图像，也是计算机视觉领域中应用最广泛的一类图像，这个项目就是利用了 HUSKYLENS 的**人脸识别**功能。
### **1.什么是人脸识别？**
人脸识别是基于人的面部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。使用摄像头或者摄像机采集含有人脸的图像或视频，自动检测图像信息和跟踪人脸，对检测到的人脸进行脸部的一系列相关分析技术。
**人脸识别工作原理：**
人脸识别的过程有4个关键的步骤：
下面简单说明一下这 4 个步骤。
**1.人脸检测：**寻找图片中人脸的位置，一般会用方框标出。
**2.人脸对齐：**通过定位人脸上的特征点，识别不同角度的人脸。
**3.人脸编码：**可以简单理解为提取人脸信息，转换为计算机可以理解的信息。
**4.人脸匹配：**将人脸信息匹配已有的数据库，从而得到一个相似度分数，给出匹配结果。
人脸识别也被认为是生物特征识别领域甚至人工智能领域最困难的研究课题之一。**人脸识别的困难**主要是人脸作为生物特征的特点所带来的。
**相似性：**不同个体之间的区别不大，所有的人脸的结构都相似，甚至人脸器官的结构外形都很相似。这样的特点对于利用人脸进行定位是有利的，但是对于利用人脸区分人类个体是不利的。
**易变性：**人脸的外形很不稳定，人可以通过脸部的变化产生很多表情，而在不同观察角度，人脸的视觉图像也相差很大，另外，人脸识别还受光照条件（例如白天和夜晚， 室内和室外等）、人脸的很多遮盖物（例如口罩、墨镜、头发、胡须等）、年龄等多方面因素的影响。
**人脸识别应用场景：**
**门禁系统：**受安全保护的地区可以通过脸部辨识辨识试图进入者的身分，比如监狱、看守所、小区、学校等。
**摄像监视系统：**在例如银行、机场、体育场、商场、超级市场等公共场所对人群进行监视，以达到身分辨识的目的。例如在机场安装监视系统以防止恐怖分子登机。
**网络应用：**利用脸部辨识辅助信用卡网络支付，以防止非信用卡的拥有者使用信用卡，社保支付防止冒领等。
人脸识别目前在各行各业都有非常广泛的应用，例如学生考勤系统、相机、解锁手机、人证核验一体机等。
### **2. HUSKYLENS人脸识别功能演示？**
回到我们的音乐魔镜项目，HUSKYLENS 之所以能区分人脸就是因为其内置的机器学习功能，它就像一个数据库的采集者，可以手动录入指定的人脸信息，并且标记这个信息。
具体怎么操作呢？先拿出你的 HUSKYLENS，让我们一起操作一遍。
> 注：第一次使用摄像头的用户请参照 WIKI 网址进行固件烧录和语言设置：
https://wiki.dfrobot.com.cn/_SKU_SEN0305_Gravity__HUSKYLENS_%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%91%84%E5%83%8F%E5%A4%B4
**STEP1 连接电源**
HUSKYLENS自带独立USB 供电口，连接 USB 线，即可开机。
**STEP2 选择人脸识别功能**
向左拨动功能按键，直至屏幕顶部显示“人脸识别”
**STEP3 学习人脸**
把HUSKYLENS对准有人脸的区域，屏幕上会用白色框自动框选出检测到的所有人脸，并分别显示“人脸”字样。
将HUSKYLENS屏幕中央的“+”字对准需要学习的人脸，短按“学习按键”完成学习。如果识别到相同的脸，则屏幕上会出现一个蓝色的框并显示”人脸：ID1“。这说明已经可以进行人脸识别了。
## **项目实践**
学习完HUSKYLENS 摄像头的基本操作后，让我们一起来完成音乐魔镜的制作吧 ~ 首先要实现的功能就是摄像头在识别人脸时，能在程序端区分学习过的人脸和未学习过的。其次就是加入音乐，实现不同类音乐的播放，至少是两首。最后，可以找一面家中落灰多年的小镜子，进行外观搭建。那么我们分成两个任务来完成。
#### **任务一：区分人脸**
在这步我们先学习如何使用HUSKYLENS 摄像头来识别并区分人脸，并能够判断是否是学习过的，并有一定反馈。
#### **任务二：加入音乐**
在学习了如何区分人脸并执行反馈功能后，我们就可以在此基础上添加更多的功能，比如在识别到不同人脸之后能够播放不同的音乐。
### **任务一：区分人脸**
**1.硬件链接**
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**2.程序设计**
这里的区分人脸默认摄像头已经学习过指定人脸信息，当摄像头再次看到人脸时， 判断是否是学习过的即可。为了让显示过程更加直白，当主控板屏幕上显示笑脸表示识别到的是指定人脸，显示哭脸表示不是。
**在正式编程前，通过以下 3 步先进行程序设计。**
**STEP1 Mind+ 软件设置**
打开Mind+ 软件（1.62 或以上版本），切换到“上传模式”，点击“扩展”，在“主控板”下点击加载“micro:bit”，在“传感器”下点击加载“HUSKYLENS AI 摄像头”。
**STEP2 指令学习**
来认识一下主要用到的几条指令。
**STEP3 流程图分析**
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**3.程序示例**
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**4.运行效果**
摄像头提前学习好一张人脸，将上面程序上传到主控板后，当摄像头看到指定人脸， 则显示笑脸表情，当看到其他人脸，就会切换为哭脸表情。
注：运行程序时，除了给主控板供电，摄像头也需要单独供电
### **任务二：加入音乐**
**1.程序设计**
在这里，我们可以在笑脸和哭脸表情下各加入一段音乐，一首赞美的，一首搞怪的。比如时下很火的《百花香》里的“你就是春天里的青草，秋天里的飞鸟”和《丑八怪》里的“丑八怪，能否别把灯打开”。
**如何加入音乐呢？**
这里使用的扩展板自带蜂鸣器，使用时将蜂鸣器开关打开即可。
**如何找乐谱呢？**
上网搜索《百花香》、《丑八怪》简谱，截取需要的段落。
**如何编写程序呢？**
在Mind+，自带播放音符指令，分为低、中、高音，还有各种节拍。
**如何将乐谱与指令对应呢？**
这里提供一个简单的识别方法，以音符 2 为例，如下表。
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**2.程序实例**
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**3.运行效果**
提前在摄像头上学好你自己的人脸，将程序上传到主控板中，运行程序时摄像头只要看见你，就会唱一段“你就是春天里的青草，秋天里的飞鸟”，如果摄像头对着其他人， 就会唱丑八怪，能否别把灯打开”，怎么样，是不是会把别人搞懵呀。
最后，可以找一面的小镜子，把硬件藏在镜子背面，露出摄像头采集人脸信息，搭建出一面音乐魔镜。
## **项目小结**
通过音乐魔镜项目，我们了解了人脸识别的工作原理，学习了 HUSKYLENS 上人脸识别算法的指令应用。
在人工智能视觉识别领域，人脸识别是不可或缺的一部分，也有丰富的应用场景， 大家一起来开动脑筋，想一想还能做出哪些人脸识别的应用呢。
## **知识点回顾：**
1. 了解人脸识别的工作原理
2. 学习 HUSKYLENS 人脸识别的相关指令
## **项目拓展**
这个项目中，我们将人脸识别与音乐结合，做了一个好玩的音乐魔镜。
其实回头想一想，摄像头识别到不认识的人脸，就发出指定声音，这不就是门禁警报系统嘛！但是如果应用在实际场景中，蜂鸣器报警的声音实在太小，所以能不能将它与物联网相结合呢？如果你的手边刚好有物联网模块，尝试做一个家庭警报系统吧，利用摄像头检测门口是否有陌生人，如果陌生人停留的时间过长，那么利用物联网发送消息到主人的电脑或者手机上。
这个要好好学习一下.感谢 精彩系列课程开始啦{:7_216:} 1528 发表于 2020-4-22 20:53
这个要好好学习一下.感谢
{:6_202:} rzyzzxw 发表于 2020-4-23 07:49
精彩系列课程开始啦
是哒{:6_202:}
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