如何利用树莓派3B制作人脸识别智能锁

随着人脸识别应用越来越广泛，用它来做智能锁也是再适合不过。

硬件连接

在这个项目中，我们计划拍照并识别其中的人脸，然后在屏幕上显示识别结果。如果是已认证面孔，打开门，并通过短信将开门的人发送到指定的电话号码。

因此，您需要将摄像头连接到 Raspberry Pi 的摄像头接口，并将天线和 Grove - Relay 安装到 LTE Pi HAT，然后将 HAT 插入您的 Pi。屏幕可以通过 HDMI 电缆连接到 Raspberry Pi，不要忘记将电源连接到屏幕和 Pi。

软件编程

人脸识别

以下步骤将向您展示如何在 Pi 上设置人脸识别。

步骤 1. 使用 raspi-config 配置相机和 GPU 内存。

sudo raspi-config
选择Interface Options -- Camera启用 picamera，然后选择Advanced Options -- Memory Split设置 GPU 内存，它应该更改为 64。完成后，重新启动您的 Raspberry Pi。

步骤 2. 安装所需的库。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install build-essential \
   cmake \
   gfortran \
   git \
   wget \
   curl \
   graphicsmagick \
   libgraphicsmagick1-dev \
   libatlas-dev \
   libavcodec-dev \
   libavformat-dev \
   libboost-all-dev \
   libgtk2.0-dev \
   libjpeg-dev \
   liblapack-dev \
   libswscale-dev \
   pkg-config \
   python3-dev \
   python3-numpy \
   python3-picamera \
   python3-pip \
   zip
sudo apt-get clean

步骤 3. 使 picamerea 支持数组。

sudo pip3 install --upgrade picamera[array]

步骤 4. 安装dlib和人脸识别。

sudo pip3 install dlib
sudo pip3 install face_recognition

步骤 5. 下载并运行人脸识别示例

git clone --single-branch https://github.com/ageitgey/face_recognition.git
cd ./face_recognition/examples
python3 facerec_on_raspberry_pi.py
注意：如果您收到 ImportError: libatlas.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory，请运行以下命令进行修复。

sudo apt-get install libatlas3-base

中继

当人脸识别准备好后，我们可以继续添加额外的功能。我们将 Grove - Relay 连接到 LTE Cat 1 Pi HAT，但它使用数字端口而不是 I2C 端口。

这是 Raspberry Pi 3B 的引脚，我们可以看到 SDA 引脚和 SCL 引脚位于板的引脚 3 和引脚 5。

所以我们可以通过输出数字信号到pin 5来控制继电器。在你的Raspberry Pi上运行下面的python程序，如果没有任何问题，你会听到来自继电器的Ti-Ta。

import RPi.GPIO as GPIO
RELAY_PIN = 5 
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT) 
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH)

所以这里的想法是，我们从文件夹中加载已知的人脸，识别 picamera 捕获的人脸，如果人脸在文件夹中，控制继电器解锁门。我们可以将它们打包成一个类，这里​​是load_known_faces()方法和unlock()方法，完成的程序可以在文末下载。

def load_known_faces(self):
   known_faces = os.listdir(self.__known_faces_path)   
   for known_face in known_faces:
       self.__known_faces_name.append(known_face[0 : len(known_face) - len('.jpg')])       
       known_face_image = face_recognition.load_image_file(self.__known_faces_path + known_face)
       self.__known_faces_encoding.append(face_recognition.face_encodings(known_face_image)[0])   
   return len(self.__known_faces_encoding)   
def unlock(self):
   if self.__matched.count(True) > 0:       
       GPIO.output(self.__relay_pin, GPIO.HIGH)
       print('Door opened')       
       time.sleep(5)       
       GPIO.output(self.__relay_pin, GPIO.LOW)
       self.__reset_recognise_params()               
       return True   
   self.__retry_count += 1
   print('Please try again...{}'.format(self.__retry_count))   
   return False

超然思考，我们可以显示识别的图片，库 PIL 和 matplotlib 会有所帮助，其中 matplotlib 需要手动安装，在您的树莓派终端中运行此命令。

sudo pip3 install matplotlib

将它们导入您的代码中，并在 unlock() 方法中更改 if 块，如下所示：

img = Image.open('{}/{}.jpg'.format(self.__known_faces_path, self.__known_faces_name[0]))
plt.imshow(img)
plt.ion() 
GPIO.output(self.__relay_pin, GPIO.HIGH)
print('Door opened') 
plt.pause(3) 
plt.close()
GPIO.output(self.__relay_pin, GPIO.LOW)
self.__reset_recognise_params()         
return True

现在，如果识别出人脸，文件夹中的图片将显示在屏幕上。

短信

有时我们想知道谁在我们的房间里，现在有一个地方可以放置 LTE Cat 1 Pi HAT。将 SIM 卡插入其中，然后按照步骤测试它是否可以正常工作。

步骤 1. 在 Raspberry Pi 中启用 UART0

使用 nano 编辑 /boot 中的 config.txt

sudo nano /boot/config.txt

将 dtoverlay=pi3-disable-bt 添加到它的底部，并禁用 hciuart 服务

sudo systemctl disable hciuart 

然后在 /boot 的 cmdline.txt 中删除 console=serial0, 115200

sudo nano /boot/cmdline.txt

一切完成后，你应该重启你的树莓派。

步骤 2. 下载示例并运行它。

在 Raspberry Pi 上打开一个终端，逐行输入这些命令。

cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/ublox_lara_r2_pi_hat.git
cd ublox_lara_r2_pi_hat
sudo python setup.py install
cd test
sudo python test01.py

如果您在终端中看到这些输出，则 LTE Cat 1 Pi HAT 运行良好。

40-pin GPIO header detected
Enabling CTS0 and RTS0 on GPIOs 16 and 17
rts cts on
waking up...
module name:  LARA-R211
RSSI:  3

现在我们知道了 HAT 很好用，如何使用它来发送短信？您需要知道的第一件事是，Raspberry Pi 通过 UART 发送 AT 命令与 HAT 通信。您可以通过在 python 中运行此代码将 AT 命令发送到 LTE HAT

from ublox_lara_r2 import *
u = Ublox_lara_r2()
u.initialize()
u.reset_power()
# Close debug massage
u.debug = False
u.sendAT('')

发送短信的AT指令如下

AT+CMGF=1
AT+CMGS=

所以这里是 __send_sms() 方法：

def __send_sms(self):
   if self.__phonenum == None:
       return False
   for unlocker in self.__recognise_face_names():
       if self.__ublox.sendAT('AT+CMGF=1\r\n'):
           print(self.__ublox.response)
       if self.__ublox.sendAT('AT+CMGS="{}"\r\n'.format(self.__phonenum)):
           print(self.__ublox.response)
       if self.__ublox.sendAT('{} enter the room.\x1a'.format(unlocker)):
           print(self.__ublox.response)