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使用PYNQ的Ultra96面部識(shí)別鎖栓

1945988 2023-06-26 | zip | 0.00 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

描述

介紹

隨著智能家居變得越來(lái)越流行，重要的是要記住，DIY 家居裝修始終是一種選擇。雖然 10 年前對(duì)于嵌入式愛好者來(lái)說(shuō)，智能鎖或門鈴攝像頭之類的東西似乎是不可能的，但今天的技術(shù)使它變得像從嬰兒身上拿糖果一樣簡(jiǎn)單（并不是任何人都應(yīng)該從嬰兒身上拿糖果，這是一種卑鄙的做法）。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用人臉檢測(cè)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等熱門話題來(lái)創(chuàng)建一個(gè)使用面部識(shí)別來(lái)鎖定和解鎖的智能鎖。即使沒有任何嵌入式經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)項(xiàng)目也不應(yīng)該太難重新創(chuàng)建并在一天內(nèi)啟動(dòng)和運(yùn)行。

。超過(guò) 6 小時(shí)會(huì)自動(dòng)刪除。

2. 如果檢測(cè)到人臉，圖像通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成人臉指紋。

如果是非用戶（即與KnownUser目錄中的任何指紋都不匹配），則他們的面部將存儲(chǔ)在NonUser目錄中（每 24 小時(shí)刪除一次），并且門栓鎖定。
如果是已知用戶，攝像頭會(huì)一直輪詢，直到同一用戶被識(shí)別 5 次，然后鎖舌解鎖，用戶的面部存儲(chǔ)在Entrants目錄中。

程序

硬件設(shè)置

首先，我們必須在 Ultra96-V2 上設(shè)置 PYNQ。為此，首先訪問(wèn)http://www.pynq.io/board.html并單擊“Avnet Ultra96-V2：v2.4 PYNQ 映像”選項(xiàng)，它將提示您下載開發(fā)板所需的啟動(dòng)映像為了運(yùn)行 PYNQ 軟件。使用 USB 轉(zhuǎn) SD 轉(zhuǎn)換器或 SD 轉(zhuǎn) MicroSD 轉(zhuǎn)換器（如果您的計(jì)算機(jī)有 SD 卡插槽）將 16 GB MicroSD 卡插入您的 PC，然后使用 Win32 Disk Imager 將圖像寫入其中。在下圖中，我的 SD 卡名為[E:/] ，我的 PYNQ 啟動(dòng)映像的路徑是C:/VM_Shared/ultra96v2_v2.4.img ，但你的很可能會(huì)有所不同。

Win32 磁盤映像器

Win32 完成寫入后，通過(guò)右鍵單擊文件資源管理器中的驅(qū)動(dòng)器并選擇彈出來(lái)彈出您的 SD 卡。現(xiàn)在您可以將它從您的 PC 中取出并將其放入 Ultra96 V2 MicroSD 卡插槽中。使用 DC 筒形插孔將電路板連接到電源，并使用 Micro USB 電纜連接到您的 PC。然后，確保啟動(dòng)開關(guān) (SW3) 設(shè)置為 SD 模式，如下面的 GIF 所示，使用 USB 端口附近的開關(guān)四 (SW4) 將其打開。您應(yīng)該會(huì)看到 MicroSD 卡插槽附近的紅色 LED (INIT) 亮起，幾秒鐘后，它應(yīng)該會(huì)關(guān)閉，并且附近的藍(lán)色 LED (DONE) 應(yīng)該會(huì)亮起。

引導(dǎo)

此時(shí)，您可以打開一個(gè)新的 Google Chrome 窗口并在搜索欄中輸入192.168.3.1 （或 192.168.3.1:9090/lab）到搜索欄中，這將帶您進(jìn)入 PYNQ Jupyter Notebooks 標(biāo)志-在頁(yè)面中。密碼是賽靈思。如果頁(yè)面沒有加載，請(qǐng)稍等片刻，然后點(diǎn)擊刷新；有時(shí)板子需要一點(diǎn)時(shí)間才能完全完成啟動(dòng)。

進(jìn)入 PYNQ 主頁(yè)后，導(dǎo)航到common/wifi.ipynb并按照步驟將 Ultra96 連接到 WiFi。此時(shí)，您可以按照以下可選步驟對(duì)您的開發(fā)板進(jìn)行無(wú)線編程，但它很可能比使用 Micro USB 電纜慢。

可選無(wú)線編程

1. 在 Jupyter Notebooks 中通過(guò)選擇New → Terminal （或JupyterLab 中的+ → Terminal）打開一個(gè)新終端。

2. 在終端中，鍵入ifconfig并復(fù)制該部分下的 IP 地址wlan。

3. 在谷歌瀏覽器中打開一個(gè)新選項(xiàng)卡并在搜索欄中輸入 IP 地址（如果您想使用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，請(qǐng)?jiān)俅屋斎耄?090/lab），確保您的 PC 與開發(fā)板在同一個(gè) WiFi 上。

4. 現(xiàn)在，您可以斷開 Micro USB 電纜并無(wú)線編程您的開發(fā)板。

軟件設(shè)置

通過(guò)選擇New → Terminal （或JupyterLab 中的+ → Terminal）打開一個(gè)新終端，然后按照以下步驟將必要的軟件安裝到 Ultra96 上（注意：您可以從此處復(fù)制代碼（不帶$）并使用粘貼到終端中ctrl+shift+v) :

1.升級(jí)pip：

$ pip3 install --upgrade --user pip

2. 在 OpenCV 上安裝最新版本，我們將用于人臉檢測(cè)的軟件。雖然 PYNQ 引導(dǎo)映像已經(jīng)有 OpenCV，但我們需要安裝最新版本來(lái)滿足我們的需要：

$ cd /home/xilinx                            
$ wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/3.4.3.zip

3. 解壓 OpenCV 并移動(dòng)一些目錄：

$ unzip opencv.zip                            
$ mv opencv-3.4.3 opencv                            
$ cd opencv                            
$ mkdir build                            
$ cd build

4. 將 USB 閃存驅(qū)動(dòng)器插入 Ultra96 USB 端口，然后運(yùn)行以下命令將其用作交換內(nèi)存：

首先，找到閃存驅(qū)動(dòng)器的名稱：

$ sudo blkid

我的被??稱為sdb1。

然后，運(yùn)行這些命令來(lái)設(shè)置交換空間：

$ sudo mkswap /dev/sdx                            
$ sudo swapon /dev/sdx

5. 使用以下命令配置 OpenCV：

$ cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \                         
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \                            
-DINSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \                            
-DINSTALL_C_EXAMPLES=OFF \                            
-DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3 \                            
-DBUILD_EXAMPLES=ON ..

6. 現(xiàn)在使用以下命令編譯 OpenCV（注意：這可能需要大約 3 小時(shí)）：

 $ make -j2

7. OpenCV 編譯完成后，使用以下命令安裝它：

$ sudo make install                            
$ sudo ldconfig

8. 將目錄更改為/home/xilinx ：

$ cd /home/xilinx

9. 安裝 PYNQ 計(jì)算機(jī)視覺覆蓋：

$ sudo pip install --upgrade --user git+https://github.com/Xilinx/PYNQ-ComputerVision.git

10. 您可能需要更新 pandas 才能使疊加層正常工作：

$ pip install --upgrade pandas

11.安裝smbus：

$ sudo apt-get install python3-smbus

12. 在 Jupyter Notebooks 中創(chuàng)建一個(gè)新目錄（隨意命名）。然后$ cd進(jìn)入終端中的新目錄并從 Github 克隆項(xiàng)目文件：

$ cd /home/xilinx/jupyter_notebooks/$ git clone https://github.com/julianbartolone/doorbellcam

集會(huì)

鎖定

現(xiàn)在是時(shí)候把所有東西放在一起了。這是一些用戶創(chuàng)造力發(fā)揮作用的地方，因?yàn)槲也灰欢ㄕ业浇M裝鎖定機(jī)制的最佳方法。將伺服器固定到鎖舌上取決于您（我的如下圖所示），但我們現(xiàn)在將討論如何將其全部連接起來(lái)。

臨時(shí)伺服/鎖定接頭

首先，保存您的 Jupyter Notebooks。然后，通過(guò)按下電源按鈕 (SW4) 或$ sudo shutdown now在終端中鍵入來(lái)關(guān)閉 Ultra96。板子關(guān)機(jī)后，斷開直流電源線。現(xiàn)在，將 Click Mezzanine 板放在 Ultra96 的頂部，將 Click Mezzanine 的引線插入 Ultra96 上的引腳插座（它應(yīng)該非常適合）。接下來(lái)，將 Click 伺服插入 Click Mezzanine 上的 mikroBUS 1（它也應(yīng)該非常適合）。您現(xiàn)在可以重新插入電源并使用 Click Mezzanine 上的 PWR 按鈕打開 Ultra96。如果您之前使用 WiFi 對(duì)電路板進(jìn)行編程，則需要使用 Micro USB 電纜再次進(jìn)行設(shè)置。

伺服點(diǎn)擊 Click Mezzanine With Wires

在 Click Servo 上，您會(huì)看到 16 個(gè)不同插槽的 3 個(gè)頭針；這些中的每一個(gè)都可以接受伺服。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用插槽 #1。首先，通過(guò)將電線末端的黑色部分一分為三，將電線與伺服器分開（重要提示：保持電線末端的插座完好無(wú)損，否則您將不得不重新焊接它們。黑色塑料部分沒那么重要，但它屏蔽的金屬部分是你需要保留的。）將棕色線插入插槽#1的頂部引腳，將紅色線插入 mikroBUS 2 的+5V引腳，然后將黃色插入線插入插槽＃1的底部引腳。這是因?yàn)椋捎谀撤N原因，Servo Click 的 VCC 不適合我，所以我不得不從 Click Mezzanine 提供它。

伺服線（我使用了 M/M 頭針，但 M/M 跳線也可以）

現(xiàn)在是最令人困惑和搖搖欲墜的部分。為了使 Servo Click 工作，有一個(gè)引腳需要接地。該引腳是 OE/CS（Servo Click 上的輸出使能/Click Mezzanine 上的芯片選擇）引腳，但它是反相的，因此我們必須將其驅(qū)動(dòng)為低電平而不是驅(qū)動(dòng)它高電平來(lái)啟用輸出。我不知道如何使用軟件來(lái)做到這一點(diǎn)，所以我不得不將它物理連接到 Click Mezzanine mikroBUS 2 GND 引腳。