【行空板K10基础入门教程】第07课:K10人脸识别AI 魔法相机

Hi，欢迎各位来到行空板 K10的第七课！刚刚过去的圣诞节，你是怎么度过的呢？今天我们就来探索如何利用行空板自制一款 AI 魔法相机，我们能用它来拍下照片，还可以一键添加各种精美的圣诞节装饰效果，制作我们的圣诞照片。

任务目标
能用行空板 K10 拍摄人脸照片，记录五官坐标和人脸大小，同时，按下 B 键，能据此添加合适的圣诞贴纸进行装饰。

知识目标
1、 掌握行空板 K10 的拍照存储
2、 掌握行空板 K10 的人脸关键点检测
3、 根据人脸实际大小以及坐标调整贴纸的大小与坐标

材料清单
硬件清单

软件使用
Mind+编程软件
1.软件压缩包下载：
  * 网页下载：https://download3.dfrobot.com.cn/K10/Mind%2B1.8.0_RC1.0_20241127.zip      * 百度网盘下载：https://pan.baidu.com 提取码: 17d6
  * 夸克网盘 下载
2.将压缩包解压，注意解压过程中关闭杀毒软件，解压后文件夹路径不含中文，解压后文件夹路径不宜过长
3.打开解压后的文件夹，找到 Mind+.exe，双击打开
4.若编译任何代码都报错，建议在解压时将所有后台的杀毒软件退出，将解压出的文件夹放到 C 盘根目录，文件夹的名字改为"win-ia32-unpacked20241012"。文件夹中的 exe 文件，不可直接拖到桌面，要右键-发送到桌面快捷方式。
注：不同行空板 K10 的设备名称可能不同，但都是以 K10 结尾。

软件基础使用
1、 打开 Mind+，切换到上传模式

2、 加载行空板 K10
基于前面的操作，只需要点击“扩展库”，找到“官方库”下的“行空板”模块点击完成添加，点击返回后，就可以在“指令区”找到行空板 K10，完成行空板 K10 加载。

3、连接行空板K10
首先，你需要通过 USB 连接线将行空板 K10连接到计算机。

然后，点击连接设备后，点击 COM7-UNIHIKER K10 进行连接。

注：不同行空板 K10 的设备名称可能不同，但都是以 K10 结尾。

动手实践
接下来一起动手完成今天的课程任务吧。我们将从学会拍照存储开始，逐步学习如何在行空板K10上检测人脸关键点数据，并添加圣诞装饰贴纸。
任务一：拍摄、存储并显示照片
这一部分我们要调用人脸检测指令，将人像拍照存储到 TF 卡中，并在屏幕上进行显示。
任务二：人脸关键点检测
这一部分我们要检测人脸关键点数据，包括五官坐标和人脸大小。
任务三：圣诞贴纸装饰
这一部分我们要实现能够根据五官坐标和人脸大小调整贴纸坐标，使得圣诞装饰效果贴合人脸。

任务一：拍摄、存储并显示照片
1、 硬件搭建
将 TF 卡插入到行空板 K10 卡槽当中，确认使用 USB 连接线将行空板 K10 连接到计算机，

2、 软件准备
确认已打开 Mind+，在 Python 图形化模式下出现预设代码，成功加载行空板。接下来就可以编写项目程序了。

3、 编写程序
STEP1：调用人脸检测指令
我们需要先使用指令 显示摄像头画面 指令，在行空板 K10 屏幕上显示摄像头画面。

注：关于摄像头指令，详见知识园地。
开启摄像头之后，我们找到 切换为人脸检测模式 指令，将摄像头切换为人脸检测的模式。

注：关于人脸检测指令，详见知识园地。

STEP2：拍摄、存储并显示照片
我们需要使用事件回调函数，使用 当按键 A 按下 指令，然后使用 后台播放 TF 卡音频（） 指令，模拟相机拍照的音效，接着使用 拍照存储到 TF 卡（） 指令，将照片拍摄存储到 TF 卡当中。

我们需要在拍摄照片之后，再将内存卡中的照片进行展示，因此，我们需要用一个变量 “拍照” 来判断是否完成了拍照，当拍照完成之后，我们关闭摄像头画面，并用 缓存显示 TF 卡图片（）在 X0Y0 指令在屏幕上显示刚拍下的照片。

这样，我们就实现了拍摄、存储照片，并将其显示在屏幕上，完整代码如下图：

4、 程序执行
STEP1：检查并保证行空板 K10 已连接 Mind+，即在“菜单栏”部分显示 IP；

STEP2：点击界面右上方的上传到设备按钮;

STEP3：运行程序，出现摄像头画面，当按下 A 键的时候，拍下照片，并将照片显示在屏幕上，如下图所示：

任务二：人脸关键点检测
1、 编写程序
STEP1：获取人脸关键点数据
在行空板 K10 中，提供了检测人脸关键点数据的指令，我们可以使用 获取检测到人脸的（） 指令，来获取五官坐标以及人脸的大小，同时，我们创建相应的变量来存储人脸的关键点数据。我们将指令封装到函数“人脸关键点检测“中。

注：关于人脸关键点数据检测指令，详见知识园地。

我们要获取到所拍下照片的人脸关键点数据，因此，在事件回调函数“当按下 A 键“ 中，我们需要调用 ”人脸关键点检测“ 函数，获得拍摄照片的人脸关键点数据。

STEP2：显示人脸关键点数据
为了确定圣诞贴纸的位置，我们需要知道前面所获得的人脸关键点数据，因此，我们需要让人脸关键点数据跟随照片一起显示，在上一步，我们已经将人脸关键点的数据存储在相对应的变量之中，因此，我们使用 缓存显示文字（）在坐标 X0Y0 字号（）颜色（） 指令，将数据进行显示，指令如下。

人脸关键点检测模块完整程序代码如下：

2、程序运行
STEP1：连接行空板 K10
STEP2：点击界面右上方的“上传到设备”按钮
STEP3：按下 A 键，观察屏幕，可以看到人脸关键点数据跟随照片一起显示。

任务三：圣诞贴纸装饰
在这个任务中，我们需要根据五官坐标和人脸大小调整贴纸坐标和大小，使得圣诞装饰效果贴合人像。
1、 编写程序
STEP1：调整贴纸位置
我们以“鹿角贴纸”为例子，我们要根据人脸的不同位置，调整贴纸的坐标。为了确定人脸的位置，我们需要选取前面的一个人脸关键点数据作为参考点。这里，我们选取“左眼”的 X、Y 坐标，来确定 “鹿角贴纸“的所在位置。

要注意，在行空板 K10 中，图片的基准点是位于左上角，即图片的 X、Y 坐标实际上是图片左上角所在位置，这能帮助我们更好地调整贴纸坐标。另外，当行空板方向为竖直正向时，屏幕坐标的对应图如下所示。

经过调整之后，我们确定了“鹿角贴纸“的 X、Y 坐标以左眼作为参考系的相对坐标位置。X 坐标为（左眼 X-45），y 坐标为（左眼 y-150），程序指令如下所示。

STEP2：根据脸的尺寸调整贴纸大小
在实际拍摄中，人脸的尺寸大小是不同的，因此，不能简单地将贴纸作为一张固定尺寸的图片，贴在人脸上，如下图，是同一个贴纸在不同尺寸人脸的效果，可以看到，这是很不自然的效果。

因此，我们需要根据不同人脸的尺寸，调整贴纸的大小。通过 “脸长” 这一参数，对人脸尺寸进行判断，根据不同尺寸的人脸，我们需要有对应不同尺寸的贴纸。在这里，我们依据“脸长”，将脸长分为三个不同的梯度：65-85、85-100、100-115，同时，设置三种不同尺寸的“鹿角贴纸”。

我们使用条件判断语句，对于三个不同尺寸的脸，分别显示不同大小的“鹿角贴纸。需要注意的是，三个不同的尺寸下，贴纸的 x、y 坐标是不同的，需要进行调试，在多次调试之后确定每个尺寸贴纸的最佳 x、y 坐标，相关的程序指令如下。

为了让照片更有氛围，我们需要给图片添加一个圣诞边框，同时，我们设置当按下 B 键时，清除屏幕上人脸关键点数据，并显示圣诞贴纸。为了提高主程序的易读性，我们将上一步切换贴纸的指令集成在“特效”函数中。程序指令如下所示。

效果图如下所示：

SETP3：随机切换圣诞贴纸
要切换不同的圣诞贴纸，首先我们需要按照上一步的操作，将其他风格的圣诞贴纸也根据不同尺寸的脸调整大小，同时调试坐标以使得贴纸更加自然，相关程序如下。

为了能够随机切换不同风格的圣诞贴纸，我们定义一个变量“随机数”，当按下 B 键的时候，“随机数”会在 1-3 中产生一个数，而 1-3 分别代表三种不同风格的圣诞贴纸，完整的程序指令如下所示。

2、 运行程序
点击上传到设备，完成拍照之后，按下 B 键，可以随机切换不同风格的圣诞贴纸，效果如下。

知识园地
1、 摄像头指令

2、人脸检测指令

3、人脸关键点数据检测指令

本文程序和相关素材下载：第七课 AI魔法相机.rar

延伸阅读：

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