世平集團(tuán)基于 NXP LPC54101 & i.MX 7ULP 的 3D 人臉識(shí)別 E-Lock方案

在智能家居的蓬勃發(fā)展背景下，智能門鎖也漸漸走入人們的生活。與傳統(tǒng)機(jī)械鑰匙門鎖相比，智能門鎖在安全性、便利性、功能性等方面有著巨大的優(yōu)勢。智能門鎖具有多種開鎖方式，如密碼、指紋識(shí)別、刷卡、藍(lán)牙、人臉識(shí)別等多種方式，再也不會(huì)有忘記帶鑰匙的問題出現(xiàn)了。智能門鎖以其復(fù)雜的門鎖結(jié)構(gòu)和智能的防撬報(bào)警功能讓用戶的安全性得到了大大的提升，讓犯罪分子再也興不起入室偷竊的念頭。

世平集團(tuán)針對(duì)新興智能門鎖市場，推出基于 NXP LPC54101 & NXP i.MX 7ULP 的 3D 人臉識(shí)別 E-Lock方案。此智能門鎖方案以 NXP LPC54101 為主控 MCU，具有密碼、刷卡、指紋、人臉識(shí)別四種開鎖方式，其中 i.MX 7ULP 人臉模塊支持 3D 結(jié)構(gòu)光攝像頭，結(jié)合 3D 人臉識(shí)別算法，將人臉的深度信息如鼻梁、嘴唇等訓(xùn)練成人臉特征，能實(shí)現(xiàn)更高精度、更高安全級(jí)別的真 3D 人臉防偽和人臉識(shí)別。

硬件設(shè)計(jì)說明

1）主控選擇 LPC54101 高性價(jià)比 MCU，具有低功耗、易調(diào)試、高性能等多種優(yōu)勢，具體參數(shù)如下：

● ARM Cortex-M4 處理器，運(yùn)行頻率可高達(dá) 100 MHz

● 5 個(gè) 32 位標(biāo)準(zhǔn)通用定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器

● 高達(dá) 512 kB 片內(nèi) flash 可編程存儲(chǔ)器，104KB 的 SRAM

● 四個(gè) USART 接口，兩個(gè) SPI 接口，三個(gè) I2C 總線接口

● 高達(dá) 50 個(gè)通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳

LPC5410X 框圖如下

2）MX 7ULP系列處理器代表了恩智浦在超低功耗處理領(lǐng)域的最新成就，具體參數(shù)如下：

● 異構(gòu)多核處理架構(gòu)，Cortex-A7 和 Cortex-M4 雙配置

● 2D 和 3D 圖形處理單元 (GPU)

● 外部存儲(chǔ)器支持： LPDDR2/LPDDR3

● 512KB 的 SRAM

● MIPI DSI 顯示器接口

● 并行攝像頭接口

● 通信端口 (I2C、 SAI、 UART、SPI、SDIO、 USB)

● Flash 存儲(chǔ)器支持：管理型 NAND (eMMC，eSD)

i.MX 7ULP 框圖如下：

3）電源設(shè)計(jì)

該方案人臉模塊的電源控制采用單獨(dú)端口控制，需要使用人臉模塊時(shí)打開，不需要時(shí)則是關(guān)閉狀態(tài)，極大的降低了功耗。

4）Touch 觸摸設(shè)計(jì)

各個(gè)按鍵的信號(hào)線之間間隔了一定距離，避免了用戶按鍵誤觸。

方案原理圖

PCB Layout

軟件設(shè)計(jì)說明

1. 軟件開發(fā)工具: Keil uVision5

方案采用 Keil Software 公司的 Keil uVision5軟件，具體軟件版本為 5.23，用于程序編寫和調(diào)試。

2. 軟件框架

方案軟件架構(gòu)分為驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層，現(xiàn)驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層代碼都已編寫驗(yàn)證無誤，客戶可根據(jù)自己需求來調(diào)整應(yīng)用層代碼。

主流程代碼：

人臉模塊代碼：

展示版照片

方案方塊圖

核心技術(shù)優(yōu)勢

1）人臉開鎖：3D 人臉攝像頭結(jié)合深度算法，提供安全性和準(zhǔn)確性

2）NFC 開鎖：讀寫卡技術(shù)采用卡片數(shù)據(jù)塊進(jìn)行開鎖驗(yàn)簽，加密密鑰和鎖綁定

3）指紋開鎖：響應(yīng)時(shí)間極短，可存儲(chǔ) 100 個(gè)指紋數(shù)量

4）密碼開鎖：虛位密碼，提高安全性

5）電量監(jiān)測：實(shí)時(shí)監(jiān)測門鎖剩余電量

6）防撬報(bào)警：防止暴力破解

7）OLED 顯示、語音播報(bào)、中英切換等

方案規(guī)格

1）多功能智能門鎖

2）支持人臉、指紋、刷卡、密碼四種開鎖方式

3）支持500條開鎖記錄存儲(chǔ)

4）可用 USB 或電池供電，供電范圍在5V~6V

5）低功耗，電池供電更持久

6）后續(xù)產(chǎn)品會(huì)增加藍(lán)牙開鎖功能