基于STM32人脸识别系统
基于STM32人脸识别系统
（程序＋设计报告）
功能介绍
具体功能：
可以实现进入页面的设定自定义DIY；可以自由的添加需要识别的人脸；人脸靠近，按下识别按键可以实现人脸识别。如果在系统库中会提示是那个人，如果不在会提示不在库中。
程序
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "usmart.h"
#include "sram.h"
#include "malloc.h"
#include "w25qxx.h"
#include "sdio_sdcard.h"
#include "ff.h"
#include "exfuns.h"
#include "fontupd.h"
#include "text.h"
#include "piclib.h"
#include "string.h"
#include "math.h"
#include "dcmi.h"
#include "ov2640.h"
#include "beep.h"
#include "timer.h"
#include "atk_frec.h"int reg_time;
u8 ov2640_mode=0; //工作模式:0,RGB565模式;1,JPEG模式//得到path路径下,目标文件的总个数
//path:路径
//返回值:总有效文件数
u16 pic_get_tnum(u8 *path)
{ u8 res;u16 rval=0;DIR tdir; //临时目录FILINFO tfileinfo; //临时文件信息 u8 *fn; res=f_opendir(&tdir,(const TCHAR*)path); //打开目录tfileinfo.lfsize=_MAX_LFN*2+1; //长文件名最大长度tfileinfo.lfname=mymalloc(SRAMIN,tfileinfo.lfsize);//为长文件缓存区分配内存if(res==FR_OK&&tfileinfo.lfname!=NULL){while(1)//查询总的有效文件数{res=f_readdir(&tdir,&tfileinfo); //读取目录下的一个文件if(res!=FR_OK||tfileinfo.fname[0]==0)break; //错误了/到末尾了,退出 fn=(u8*)(*tfileinfo.lfname?tfileinfo.lfname:tfileinfo.fname); res=f_typetell(fn); if((res&0XF0)==0X50)//取高四位,看看是不是图片文件 {rval++;//有效文件数增加1} } } return rval;
}//处理JPEG数据
//当采集完一帧JPEG数据后,调用此函数,切换JPEG BUF.开始下一帧采集.
void jpeg_data_process(void)
{ if(ov2640_mode)//只有在JPEG格式下,才需要做处理.{ }
}
//切换为OV2640模式
void sw_ov2640_mode(void)
{OV2640_PWDN=0;//OV2640 Power Up//GPIOC8/9/11切换为 DCMI接口GPIO_AF_Set(GPIOC,8,13); //PC8,AF13 DCMI_D2GPIO_AF_Set(GPIOC,9,13); //PC9,AF13 DCMI_D3GPIO_AF_Set(GPIOC,11,13); //PC11,AF13 DCMI_D4
}
//切换为SD卡模式
void sw_sdcard_mode(void)
{OV2640_PWDN=1;//OV2640 Power Down //GPIOC8/9/11切换为 SDIO接口GPIO_AF_Set(GPIOC,8,12); //PC8,AF12GPIO_AF_Set(GPIOC,9,12); //PC9,AF12 GPIO_AF_Set(GPIOC,11,12); //PC11,AF12
} //
//LCD显示区域限制参数
u16 face_offx,face_offy;
u16 face_xsize,face_ysize; u8 fontsize=12; //字体大小//设置图像到屏幕最中心.
void set_image_center(void)
{face_offx=0;face_offy=0;face_xsize=lcddev.width;face_ysize=lcddev.height;if(lcddev.id==0X1963||lcddev.id==0X5510){ face_offy=80;face_ysize=640;fontsize=24;}else if(lcddev.id==0X5310){face_offx=10;face_offy=40;face_xsize=300;face_ysize=400;fontsize=16;}else fontsize=12;LCD_Set_Window(face_offx,face_offy,face_xsize,face_ysize); //设置开窗口.
}//读取原始图片数据
//dbuf:数据缓存区
//xoff,yoff:要读取的图像区域起始坐标
//xsize:要读取的图像区域宽度
//width:要读取的宽度(宽高比恒为3:4)
void frec_get_image_data(u16 *dbuf,u16 xoff,u16 yoff,u16 xsize,u16 width)
{int w, h; u16 height=width*4/3;float scale=(float)xsize/width;for(h=0;h<height;h++){for(w=0;w<width;w++){dbuf[h*width+w]=LCD_ReadPoint(xoff+w*scale,yoff+h*scale); }}
}
//加载一个简单界面
//fsize:字体大小
void frec_load_ui(u8 fsize)
{if(fsize==16){ Show_Str(10,2,310,fsize, " WK_UP:添加人脸模板",fsize,1); Show_Str(10,4+16,310,fsize," KEY2:删除所有模板 KEY0:开始识别",fsize,1); }else if(fsize==24){ Show_Str(10,10,470,fsize, " WK_UP:添加人脸模板",fsize,1); Show_Str(10,20+24,470,fsize," KEY2:删除所有模板 KEY0:开始识别",fsize,1); }
}
//显示提示信息
//str:要显示的字符串
//line:第几行;0,第一行;1,第二行;其他,非法.
//fsize:字体大小
void frec_show_msg(u8* str,u8 line)
{if(line>1)return;if(lcddev.width==240){ Show_Str(10,lcddev.height-(2-line)*fontsize-(2-line)*5,lcddev.width,fontsize,str,fontsize,0);}else{Show_Str(10,lcddev.height-(2-line)*fontsize-(2-line)*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,fontsize,str,fontsize,1); }
} u16 * pixdatabuf; //图像缓存int main(void)
{ u8 res; u8 key; //键值 u8 key_first;u8 i; u8 msgbuf[30]; //消息缓存区 u8 person;
//***********初始化界面相关的显示变量**********//DIR picdir; //图片目录FILINFO picfileinfo;//文件信息u8 *fn; //长文件名u8 *pname; //带路径的文件名u16 totpicnum; //图片文件总数u16 curindex; //图片当前索引u8 pause=0; //暂停标记u8 t;u16 temp;u16 *picindextbl; //图片索引表 Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);//设置时钟,168Mhz delay_init(168); //延时初始化 uart_init(84,115200); //初始化串口波特率为115200 LED_Init(); //初始化LED usmart_dev.init(84); //初始化USMARTTIM3_Int_Init(100-1,8400-1);//10Khz计数,10ms中断一次LCD_Init(); //LCD初始化 FSMC_SRAM_Init(); //初始化外部SRAM.BEEP_Init(); //蜂鸣器初始化KEY_Init(); //按键初始化 W25QXX_Init(); //初始化W25Q128 my_mem_init(SRAMIN); //初始化内部内存池 my_mem_init(SRAMEX); //初始化内部内存池 my_mem_init(SRAMCCM); //初始化CCM内存池 exfuns_init(); //为fatfs相关变量申请内存 f_mount(fs[0],"0:",1); //挂载SD卡 f_mount(fs[1],"1:",1); //挂载SPI FLASHPOINT_COLOR=RED; while(font_init()) //检查字库{ LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Font Error!");delay_ms(200); LCD_Fill(30,50,240,66,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); }while(f_opendir(&picdir,"0:/PICTURE"))//打开图片文件夹{ Show_Str(30,170,240,16,"PICTURE文件夹错误!",16,0);Show_Str(30,190,240,16,"原因可能是SD卡没有插好",16,0);delay_ms(200); LCD_Fill(30,170,240,186,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); } totpicnum=pic_get_tnum("0:/PICTURE"); //得到总有效文件数while(totpicnum==NULL)//图片文件为0 { Show_Str(30,170,240,16,"没有图片文件!",16,0);delay_ms(200); LCD_Fill(30,170,240,186,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); }picfileinfo.lfsize=_MAX_LFN*2+1; //长文件名最大长度picfileinfo.lfname=mymalloc(SRAMIN,picfileinfo.lfsize); //为长文件缓存区分配内存pname=mymalloc(SRAMIN,picfileinfo.lfsize); //为带路径的文件名分配内存picindextbl=mymalloc(SRAMIN,2*totpicnum); //申请2*totpicnum个字节的内存,用于存放图片索引while(picfileinfo.lfname==NULL||pname==NULL||picindextbl==NULL)//内存分配出错{ Show_Str(30,170,240,16,"内存分配失败!",16,0);delay_ms(200); LCD_Fill(30,170,240,186,WHITE);//清除显示 delay_ms(200); }//记录索引res=f_opendir(&picdir,"0:/PICTURE"); //打开目录if(res==FR_OK){curindex=0;//当前索引为0while(1)//全部查询一遍{temp=picdir.index; //记录当前indexres=f_readdir(&picdir,&picfileinfo); //读取目录下的一个文件if(res!=FR_OK||picfileinfo.fname[0]==0)break; //错误了/到末尾了,退出 fn=(u8*)(*picfileinfo.lfname?picfileinfo.lfname:picfileinfo.fname); res=f_typetell(fn); if((res&0XF0)==0X50)//取高四位,看看是不是图片文件 {picindextbl[curindex]=temp;//记录索引curindex++;} } } delay_ms(100);piclib_init(); //初始化画图 curindex=0; //从0开始显示res=f_opendir(&picdir,(const TCHAR*)"0:/PICTURE"); //打开目录if(res==FR_OK)//打开成功{ dir_sdi(&picdir,picindextbl[curindex]); //改变当前目录索引 res=f_readdir(&picdir,&picfileinfo); //读取目录下的一个文件fn=(u8*)(*picfileinfo.lfname?picfileinfo.lfname:picfileinfo.fname); strcpy((char*)pname,"0:/PICTURE/"); //复制路径(目录)strcat((char*)pname,(const char*)fn); //将文件名接在后面LCD_Clear(BLACK);ai_load_picfile(pname,0,0,lcddev.width,lcddev.height,1);//显示图片 res = 0; }delay_ms(1000); myfree(SRAMIN,picfileinfo.lfname); //释放内存 myfree(SRAMIN,pname); //释放内存 myfree(SRAMIN,picindextbl); //释放内存 Show_Str(170,700,240,24,"Init....",24,1);LCD_Fill(170,700,240,24,BLACK); //填充单色key_first = 0;while(SD_Init())//检查SD卡{ Show_Str(30,190,240,16,"SD Card Error!",16,0);delay_ms(200);LCD_Fill(30,190,239,206,WHITE);delay_ms(200); } while(OV2640_Init())//初始化OV2640{Show_Str(30,190,240,16,"OV2640 错误!",16,0);delay_ms(200);LCD_Fill(30,190,239,206,WHITE);delay_ms(200);}pixdatabuf=mymalloc(SRAMIN,ATK_GABOR_IMG_WID*ATK_GABOR_IMG_HEI*2); //申请内存delay_ms(10);OV2640_RGB565_Mode(); //RGB565输出OV2640_ImageWin_Set((1600-900)/2,0,900,1200);//设置输出尺寸为:900*1200,3:4比例DCMI_Init(); //DCMI配置DCMI_DMA_Init((u32)&LCD->LCD_RAM,0,1,1,0);//DCMI DMA配置Show_Str(170,700,240,24,"Init Sucess!",24,1);LCD_Fill(170,700,240,24,BLACK); //填充单色delay_ms(300); Show_Str(170,730,240,24,"按任意键进入",24,1);LCD_Fill(170,730,240,24,BLACK); //填充单色while(key_first==0) {key_first = KEY_Scan(0);//不支持连按delay_ms(10); }LCD_Clear(BLACK);set_image_center(); //设置到屏幕正中央frec_load_ui(fontsize); //显示GUI OV2640_OutSize_Set(face_xsize,face_ysize); sw_sdcard_mode(); //SD卡模式 res=atk_frec_initialization(); //初始化人脸识别if(res){printf("atk_frec_initialization error:%d\r\n",res);//打印错误代码} sw_ov2640_mode(); //2640模式DCMI_Start(); //启动传输 while(1){ delay_ms(10);key=KEY_Scan(0);//不支持连按if(key){DCMI_Stop(); //停止传输 sw_sdcard_mode(); //SD卡模式switch(key){case KEY2_PRES: //删除所有模板sprintf((char*)msgbuf,"正在删除...");frec_show_msg(msgbuf,0); for(i=0;i<MAX_LEBEL_NUM;i++){res=atk_frec_delete_data(i);//删除模板if(res==FR_OK)printf("delete face:%d ok\r\n",i);else printf("delete face:%d failed\r\n",i);} atk_frec_load_data_model(); //重新加载所有识别模型(被删掉的,将无法加载进来.)if(lcddev.width!=240)LCD_Fill(10,lcddev.height-2*fontsize-2*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,lcddev.height,BLACK); //清除之前的显示sprintf((char*)msgbuf,"删除完成");frec_show_msg(msgbuf,0); delay_ms(1000);if(lcddev.width!=240)LCD_Fill(10,lcddev.height-2*fontsize-2*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,lcddev.height,BLACK); //清除显示break;case KEY0_PRES: //识别人脸frec_get_image_data(pixdatabuf,face_offx,face_offy,face_xsize,30);//读取图像数据 sprintf((char*)msgbuf,"正在识别...");frec_show_msg(msgbuf,0); reg_time=0; res=atk_frec_recognition_face(pixdatabuf,&person);//进行识别if(res==ATK_FREC_MODEL_DATA_ERR){ sprintf((char*)msgbuf,"没有可用模板,按KEY_UP添加模板!");}else if(res==ATK_FREC_UNREC_FACE_ERR){ sprintf((char*)msgbuf,"无法识别该人脸,请重试!"); }else {sprintf((char*)msgbuf,"识别结果:%02d号 耗时:%dms",person,reg_time*10); }if(lcddev.width!=240)LCD_Fill(10,lcddev.height-2*fontsize-2*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,lcddev.height,BLACK); //清除之前的显示frec_show_msg(msgbuf,0); sprintf((char*)msgbuf,"按任意按键继续!"); frec_show_msg(msgbuf,1); while(!KEY_Scan(0)) //等待按键输入{delay_ms(10); }if(lcddev.width!=240)LCD_Fill(10,lcddev.height-2*fontsize-2*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,lcddev.height,BLACK);break;case WKUP_PRES://添加一个人像进入数据库frec_get_image_data(pixdatabuf,face_offx,face_offy,face_xsize,30);//读取图像数据sprintf((char*)msgbuf,"正在添加人脸模板...");frec_show_msg(msgbuf,0); res=atk_frec_add_a_face(pixdatabuf,&person); //添加一个人脸if(res==0){sprintf((char*)msgbuf,"添加成功,编号:%02d ",person);atk_frec_load_data_model(); //重新加载所有识别模型(将添加的人脸,加载进来)}else {sprintf((char*)msgbuf,"添加失败,错误代码:%02d",res);}frec_show_msg(msgbuf,1); delay_ms(1000);if(lcddev.width!=240)LCD_Fill(10,lcddev.height-2*fontsize-2*(face_offy-fontsize*2)/3,lcddev.width,lcddev.height,BLACK);break; default :break;} sw_ov2640_mode(); //2640模式DCMI_Start(); //启动传输 }delay_ms(10);i++;if(i==20)//DS0闪烁.{i=0;LED0=!LED0;}}
}#include "delay.h"
#include "sys.h"
//
//如果使用OS,则包括下面的头文件（以ucos为例）即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h" //支持OS时，使用
#endif
//
****//完整资料
*//***微信公众号：木子单片机****/
//All rights reserved
//********************************************************************************
//修改说明
//V1.1 20140803
//1,delay_us,添加参数等于0判断,如果参数等于0,则直接退出.
//2,修改ucosii下,delay_ms函数,加入OSLockNesting的判断,在进入中断后,也可以准确延时.
//V1.2 20150411
//修改OS支持方式,以支持任意OS(不限于UCOSII和UCOSIII,理论上任意OS都可以支持)
//添加:delay_osrunning/delay_ostickspersec/delay_osintnesting三个宏定义
//添加:delay_osschedlock/delay_osschedunlock/delay_ostimedly三个函数
//V1.3 20150521
//修正UCOSIII支持时的2个bug：
//delay_tickspersec改为：delay_ostickspersec
//delay_intnesting改为：delay_osintnesting
// static u8 fac_us=0; //us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0; //ms延时倍乘数,在os下,代表每个节拍的ms数#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS定义了,说明要支持OS了(不限于UCOS).
//当delay_us/delay_ms需要支持OS的时候需要三个与OS相关的宏定义和函数来支持
//首先是3个宏定义:
// delay_osrunning:用于表示OS当前是否正在运行,以决定是否可以使用相关函数
//delay_ostickspersec:用于表示OS设定的时钟节拍,delay_init将根据这个参数来初始哈systick
// delay_osintnesting:用于表示OS中断嵌套级别,因为中断里面不可以调度,delay_ms使用该参数来决定如何运行
//然后是3个函数:
// delay_osschedlock:用于锁定OS任务调度,禁止调度
//delay_osschedunlock:用于解锁OS任务调度,重新开启调度
// delay_ostimedly:用于OS延时,可以引起任务调度.//本例程仅作UCOSII和UCOSIII的支持,其他OS,请自行参考着移植
//支持UCOSII
#ifdef OS_CRITICAL_METHOD //OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSII
#define delay_osrunning OSRunning //OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行
#define delay_ostickspersec OS_TICKS_PER_SEC //OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting OSIntNesting //中断嵌套级别,即中断嵌套次数
#endif//支持UCOSIII
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD //CPU_CFG_CRITICAL_METHOD定义了,说明要支持UCOSIII
#define delay_osrunning OSRunning //OS是否运行标记,0,不运行;1,在运行
#define delay_ostickspersec OSCfg_TickRate_Hz //OS时钟节拍,即每秒调度次数
#define delay_osintnesting OSIntNestingCtr //中断嵌套级别,即中断嵌套次数
#endif//us级延时时,关闭任务调度(防止打断us级延迟)
void delay_osschedlock(void)
{
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD //使用UCOSIIIOS_ERR err; OSSchedLock(&err); //UCOSIII的方式,禁止调度，防止打断us延时
#else //否则UCOSIIOSSchedLock(); //UCOSII的方式,禁止调度，防止打断us延时
#endif
}//us级延时时,恢复任务调度
void delay_osschedunlock(void)
{
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHOD //使用UCOSIIIOS_ERR err; OSSchedUnlock(&err); //UCOSIII的方式,恢复调度
#else //否则UCOSIIOSSchedUnlock(); //UCOSII的方式,恢复调度
#endif
}//调用OS自带的延时函数延时
//ticks:延时的节拍数
void delay_ostimedly(u32 ticks)
{
#ifdef CPU_CFG_CRITICAL_METHODOS_ERR err; OSTimeDly(ticks,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);//UCOSIII延时采用周期模式
#elseOSTimeDly(ticks); //UCOSII延时
#endif
}//systick中断服务函数,使用OS时用到
void SysTick_Handler(void)
{ if(delay_osrunning==1) //OS开始跑了,才执行正常的调度处理{OSIntEnter(); //进入中断OSTimeTick(); //调用ucos的时钟服务程序 OSIntExit(); //触发任务切换软中断}
}
#endif//初始化延迟函数
//当使用OS的时候,此函数会初始化OS的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为AHB时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟频率
void delay_init(u8 SYSCLK)
{
#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果需要支持OS.u32 reload;
#endifSysTick->CTRL&=~(1<<2); //SYSTICK使用外部时钟源 fac_us=SYSCLK/8; //不论是否使用OS,fac_us都需要使用
#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果需要支持OS.reload=SYSCLK/8; //每秒钟的计数次数 单位为M reload*=1000000/delay_ostickspersec; //根据delay_ostickspersec设定溢出时间//reload为24位寄存器,最大值:16777216,在168M下,约合0.7989s左右 fac_ms=1000/delay_ostickspersec; //代表OS可以延时的最少单位 SysTick->CTRL|=1<<1; //开启SYSTICK中断SysTick->LOAD=reload; //每1/delay_ostickspersec秒中断一次 SysTick->CTRL|=1<<0; //开启SYSTICK
#elsefac_ms=(u16)fac_us*1000; //非OS下,代表每个ms需要的systick时钟数
#endif
} #if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果需要支持OS.
//延时nus
//nus:要延时的us数.
//nus:0~204522252(最大值即2^32/fac_us@fac_us=21)
void delay_us(u32 nus)
{ u32 ticks;u32 told,tnow,tcnt=0;u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD的值 ticks=nus*fac_us; //需要的节拍数 delay_osschedlock(); //阻止OS调度，防止打断us延时told=SysTick->VAL; //刚进入时的计数器值while(1){tnow=SysTick->VAL; if(tnow!=told){ if(tnow<told)tcnt+=told-tnow; //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.else tcnt+=reload-tnow+told; told=tnow;if(tcnt>=ticks)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.} };delay_osschedunlock(); //恢复OS调度
}
//延时nms
//nms:要延时的ms数
//nms:0~65535
void delay_ms(u16 nms)
{ if(delay_osrunning&&delay_osintnesting==0)//如果OS已经在跑了,并且不是在中断里面(中断里面不能任务调度) { if(nms>=fac_ms) //延时的时间大于OS的最少时间周期 { delay_ostimedly(nms/fac_ms); //OS延时}nms%=fac_ms; //OS已经无法提供这么小的延时了,采用普通方式延时 }delay_us((u32)(nms*1000)); //普通方式延时
}
#else //不用ucos时
//延时nus
//nus为要延时的us数.
//注意:nus的值,不要大于798915us(最大值即2^24/fac_us@fac_us=21)
void delay_us(u32 nus)
{ u32 temp; SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载 SysTick->VAL=0x00; //清空计数器SysTick->CTRL=0x01 ; //开始倒数 do{temp=SysTick->CTRL;}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达 SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//延时nms
//注意nms的范围
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
//对168M条件下,nms<=798ms
void delay_xms(u16 nms)
{ u32 temp; SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms; //时间加载(SysTick->LOAD为24bit)SysTick->VAL =0x00; //清空计数器SysTick->CTRL=0x01 ; //开始倒数 do{temp=SysTick->CTRL;}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达 SysTick->CTRL=0x00; //关闭计数器SysTick->VAL =0X00; //清空计数器
}
//延时nms
//nms:0~65535
void delay_ms(u16 nms)
{ u8 repeat=nms/540; //这里用540,是考虑到某些客户可能超频使用,//比如超频到248M的时候,delay_xms最大只能延时541ms左右了u16 remain=nms%540;while(repeat){delay_xms(540);repeat--;}if(remain)delay_xms(remain);
}
#endif硬件设计
使用元器件：
单片机：STM32；
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设计资料
01程序
本设计使用软件Keil5 MDK版本编程设计！具体如图！
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02设计报告
一万两千字设计报告，具体如图！
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03设计资料
全部资料包括程序（含注释）、设计报告等。具体内容如下，全网最全! ！
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