FPGA-based affordable real-time face recognition

摘要

当前，人脸识别技术在安防监控、生物识别以及安全防护等多个领域中占据着至关重要的地位。本文设计并实现了一种依托于现场可编程门阵列（FPGA）的、具备成本效益的实时人脸识别系统架构。该系统中的人脸识别模块负责从视频流中提取检测到的人脸图像，并采用广泛应用的特征脸方法（亦即主成分分析PCA算法）对数据进行处理。所构建的架构基于一款经济型Zynq-Z7010 FPGA平台完成。该结构作为整体系统的一部分，能够依据预先设定的人脸数据库，在密集人群中识别出目标人脸。未来，该系统有望被应用于人员密集场所（例如机场、公交枢纽等）的实时监控体系中，有助于识别潜在威胁源，从而有效降低犯罪事件发生的可能性。

1 引言

近年来，自动识别人类个体逐渐成为一个备受关注的研究方向，其重要性主要体现在出入境管理及安全防护等关键行业中。与此同时，公共区域时常发生各类违法犯罪行为，因此在人员密集的场所中迅速识别潜在威胁源也变得尤为必要。人脸识别技术作为身份验证的一种有效手段，在安防监控、门禁控制、执法行动以及生物特征识别等多个领域均展现出广泛应用前景。通常情况下，需要识别的人数相对有限，但在诸如车站、机场等大型交通枢纽中，则需在极短时间内完成大量人脸的识别任务。在这一过程中，系统需将待识别的人脸与数据库中存储的人脸进行比对分析。因此，识别所需时间受到数据库中人脸数量和数据规模的影响。为