Hardware Architecture Design of Face Recognition System on FPGA

摘要

本研究设计了一种创新的人脸识别系统硬件架构。为实现系统资源的高效利用，我们引入了一种高效率的人脸识别技术方案。该技术方案已在Cyclone III可编程逻辑器件（FPGA）芯片上完成设计、开发与测试工作，调试过程依托于搭载Cyclone III芯片的Altera DE0开发平台进行。同时，为确保芯片具备低功耗特性，使其能够广泛应用于各类安防系统中，我们对多种数字硬件平台上的人脸识别算法进行了深入探讨与分析，其中包括PCA、FFT等典型方法。通过MATLAB工具对多种人脸识别算法进行了系统性研究，并对其在不同姿态及背景条件下的识别效果和计算复杂度进行了对比评估。最终，在保证识别精度满足要求的前提下，为降低硬件资源占用并提升处理效率，我们选用了快速傅里叶变换（FFT）作为核心算法。

研究背景与问题提出

人脸识别系统是一种能够从图像或视频中自动完成身份识别或验证的计算机应用。因此，该领域存在两种主要的人脸识别方式，分别为基于图像的识别方法和基于视频的识别方法。随着技术的发展，目前还出现了更为细致的分类，例如部分自动化系统与全自动系统。如今，人脸识别已成为图像分析、理解以及计算机视觉领域中备受关注的研究方向，吸引了众多计算机科学工作者、神经学家及心理学家的关注。从基本层面来看，在当前的人脸识别案例中，所处理的对象仍为静态的人脸图像；系统能够通过一个存储了人脸