设计一个使用树莓派和人脸识别的智能储物柜系统

以下项目与智能储物柜系统相关，我与团队使用树莓派、Pi摄像头以及基于OpenCV等机器学习模型的实时人脸识别技术构建了该系统。此外，还包括设置电磁阀和继电器等硬件设备以控制锁具。我还使用了Pi继电器HAT，能够通过单个树莓派管理多个继电器，从而解决了Pi上引脚数量有限的限制问题。

系统如何运作(分步说明)

1. 系统初始化

当树莓派启动时，应用程序会打开一个全屏的图形用户界面。摄像头模块被初始化，并配置GPIO引脚以控制电子锁。

2. 用户注册 > 管理员使用安全的6位数PIN码登录 > 通过图形界面添加新用户 > 系统使用Pi摄像头拍摄人脸图像 > 用户通过屏幕键盘输入用户名 > 捕获的人脸数据将被本地存储以便识别

3.人脸检测与识别

•实时摄像头持续扫描周围环境

•OpenCV 实时处理图像帧

•检测到的面部与存储的数据集进行比对

•如果匹配置信度高，则完成用户身份验证

4. 门禁控制(解锁过程)

(a) 若用户被识别：GPIO引脚激活继电器模块，电子锁被触发。

门锁保持未锁定状态5秒，超时后自动重新锁定。

(b 如果用户未被识别：访问被拒绝 系统继续扫描)

5. 用户管理

管理员可查看所有已注册用户

单个用户可被删除

数据库更新即时完成，无需重启

6. 安全层管理员访问通过6位数PIN码认证进行保护，只有授权管理员才能修改用户信息。人脸数据存储于本地(无云依赖)。

功能

(a) 实时人脸识别系统

(b) Raspberry Pi 摄像头实时流媒体

(c) 带PIN保护的安全管理面板

(d) 支持人脸采集的用户注册

(e) 屏幕键盘输入

(f) 用户管理(添加/删除)

(g) 自动解锁定时器(5秒)

(h) 全屏Kiosk风格图形界面

(i) 支持ESC键退出

硬件要求

树莓派4(推荐)树莓派摄像头模块

继电器/MOSFET驱动模块 电子门锁 12V外部电源

软件需求>> Python 3>> Raspberry Pi OS>> OpenCV>> 面部识别库>> RPi.GPIO 或同等库

应用

该系统适用于：>> 智能储物柜 >> 办公室门禁控制系统 >> 实验室安全系统 >> 个人安全存储 >> 嵌入式生物识别认证系统

系统架构(摘要)

相机 → 人脸识别 → 人脸模型 → 验证 → GPIO触发 → 锁定控制

结论

本项目展示了如何利用嵌入式视觉技术和树莓派，以最少的硬件和完全的本地处理，构建一个实用的生物识别门禁控制系统。

本文编译自hackster.io