基于米尔全志T527开发板的FacenetPytorch人脸识别方案
本帖最后由 swiftman 于 2024-12-2 09:06 编辑本篇测评由优秀测评者“小火苗”提供。本文将介绍基于米尔电子MYD-LT527开发板（米尔基于全志 T527开发板）的FacenetPytorch人脸识别方案测试。
一、facenet_pytorch算法实现人脸识别深度神经网络1.简介
Facenet-PyTorch 是一个基于 PyTorch 框架实现的人脸识别库。它提供了 FaceNet 模型的 PyTorch 实现，可以用于训练自己的人脸识别模型。FaceNet 是由 Google 研究人员提出的一种深度学习模型，专门用于人脸识别任务。在利用PyTorch神经网络算法进行人脸图像对比的实验设置中，我们专注于对比环节，而不涉及实际项目的完整实现细节。但55555贴近实际应用，我们可以构想以下流程：1）捕捉新人脸图像：首先，我们使用摄像头或其他图像采集设备捕捉一张新的人脸照片。
2）加载存储的人脸图像：接着，从数据库中加载所有已存储的人脸图像。这些图像是之前采集并存储的，用于与新捕捉到的人脸照片进行对比。
3）构建神经网络模型：为了实现对比功能，我们需要一个预先训练好或自定义的神经网络模型。这个模型能够提取人脸图像中的关键特征，使得相似的图像在特征空间中具有相近的表示。
4）特征提取：利用神经网络模型，对新捕捉到的人脸照片和存储的每一张人脸图像进行特征提取。这些特征向量将用于后续的对比计算。
5）计算相似度：采用合适的相似度度量方法（如余弦相似度、欧氏距离等），计算新照片特征向量与存储图像特征向量之间的相似度。
6）确定匹配图像：根据相似度计算结果，找到与新照片相似度最高的存储图像，即认为这两张图像匹配成功。
7）输出匹配结果：最后，输出匹配成功的图像信息或相关标识，以完成人脸对比的实验任务。
2.核心组件
MTCNN：Multi-task Cascaded Convolutional Networks，即多任务级联卷积网络，专门设计用于同时进行人脸检测和对齐。它在处理速度和准确性上都有出色的表现，是当前人脸检测领域的主流算法之一。
FaceNet：由Google研究人员提出的一种深度学习模型，专门用于人脸识别任务。FaceNet通过将人脸图像映射到一个高维空间，使得同一个人的不同图像在这个空间中的距离尽可能小，而不同人的图像距离尽可能大。这种嵌入表示可以直接用于人脸验证、识别和聚类。
3.功能 支持人脸检测：使用MTCNN算法进行人脸检测，能够准确识别出图像中的人脸位置。 支持人脸识别：使用FaceNet算法进行人脸识别，能够提取人脸特征并进行相似度计算，实现人脸验证和识别功能。
二、安装facenet_pytorch库1.更新系统更新ubuntu系统，详情查看米尔提供的资料文件
2.更新系统软件apt-get updatehttps://srcc.myir.cn/images/20241128/970d4029504fb2bafce1e32c96cd146c.png?v=527652
3.安装git等支持软件sudo apt-get install -y python3-dev python3-pip libopenblas-dev libssl-dev libffi-dev git cmake
4.安装Pytorch支持工具# 克隆 PyTorch 源代码
git clone --recursive https://github.com/pytorch/pytorch
# 进入 PyTorch 目录
cd pytorch
# 安装 PyTorch (需要根据你的需求选择 CUDA 版本，如果不需要 GPU 支持则不需要 --cuda 参数)
pip3 install --no-cache-dir torch -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html
# 测试 PyTorch 安装
python3 -c "import torch; print(torch.__version__)"
https://srcc.myir.cn/images/20241128/1ae36c31f666b1be9c1170daa8b1cb0d.png?v=6035725.安装facenet_pytorchpip3 install facenet_pytorch
https://srcc.myir.cn/images/20241128/d5d476beed2e1401a9164fdfb537e617.png?v=531401
三、CSDN参考案例1.代码实现############face_demo.py#############################
import cv2
import torch
from facenet_pytorch import MTCNN, InceptionResnetV1
# 获得人脸特征向量
def load_known_faces(dstImgPath, mtcnn, resnet):
aligned = []
knownImg = cv2.imread(dstImgPath) # 读取图片
face = mtcnn(knownImg) # 使用mtcnn检测人脸，返回人脸数组
if face is not None:
aligned.append(face)
aligned = torch.stack(aligned).to(device)
with torch.no_grad():
known_faces_emb = resnet(aligned).detach().cpu()
# 使用ResNet模型获取人脸对应的特征向量
print("n人脸对应的特征向量为：n", known_faces_emb)
return known_faces_emb, knownImg
# 计算人脸特征向量间的欧氏距离，设置阈值，判断是否为同一张人脸
def match_faces(faces_emb, known_faces_emb, threshold):
isExistDst = False
distance = (known_faces_emb - faces_emb).norm().item()
print("n两张人脸的欧式距离为：%.2f" % distance)
if (distance < threshold):
isExistDst = True
return isExistDst
if __name__ == '__main__':
# help(MTCNN)
# help(InceptionResnetV1)
# 获取设备
device = torch.device('cuda:0' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
# mtcnn模型加载设置网络参数，进行人脸检测
mtcnn = MTCNN(min_face_size=12, thresholds=,
keep_all=True, device=device)
# InceptionResnetV1模型加载用于获取人脸特征向量
resnet = InceptionResnetV1(pretrained='vggface2').eval().to(device)
MatchThreshold = 0.8 # 人脸特征向量匹配阈值设置
known_faces_emb, _ = load_known_faces('yz.jpg', mtcnn, resnet) # 已知人物图
faces_emb, img = load_known_faces('yz1.jpg', mtcnn, resnet) # 待检测人物图
isExistDst = match_faces(faces_emb, known_faces_emb, MatchThreshold) # 人脸匹配
print("设置的人脸特征向量匹配阈值为：", MatchThreshold)
if isExistDst:
boxes, prob, landmarks = mtcnn.detect(img, landmarks=True)
print('由于欧氏距离小于匹配阈值，故匹配')
else:
print('由于欧氏距离大于匹配阈值，故不匹配')
此代码是使用训练后的模型程序进行使用，在程序中需要标明人脸识别对比的图像。2.实践过程第一次运行时系统需要下载预训练的vggface模型，下载过程较长，后面就不需要在下载了运行会很快。如图所示：https://srcc.myir.cn/images/20241128/381d28a0c19e178359c1547642cbae52.png?v=629492https://srcc.myir.cn/images/20241128/b349c88deca842e0498c9a00bc08bc01.png?v=5549113.程序运行异常被终止运行程序，提示killed，系统杀死了本程序的运行，经过多方面的测试，最终发现是识别的图片过大，使得程序对内存消耗过大导致。后将图片缩小可以正常运行了。以下是对比图像和对比结果。https://srcc.myir.cn/images/20241128/113dd74b48f687f73d24ae137b86171b.jpg?v=825264https://srcc.myir.cn/images/20241128/45222c044b2abdef370487355bc2a787.jpg?v=482799https://srcc.myir.cn/images/20241128/08e17952a94de624dae2278c1f4061af.png?v=501823
https://srcc.myir.cn/images/20241128/f4ba4c17231f1d38d4c569735f60cfc9.jpg?v=716977https://srcc.myir.cn/images/20241128/dfd3426d06080746d128874851c643f3.jpg?v=803358https://srcc.myir.cn/images/20241128/61c40568a7ec76a04f2caf75b9d8423a.png?v=980927
四、gitHub开源代码1.首先下载代码文件
代码库中，大致的介绍了facenet算法的训练步骤等。
https://srcc.myir.cn/images/20241128/5b163f770ad7e0b1c40561278d3fea6f.png?v=597548
2.代码实现
以下是facenet的python代码，注意需要更改下面的一条程序"cuda" False,因为t527使用的是cpu，芯片到时自带gpu但是cuda用不了，因为cuda是英伟达退出的一种计算机架构。import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import torchimport torch.backends.cudnn as cudnn
from nets.facenet import Facenet as facenet
from utils.utils import preprocess_input, resize_image, show_config
#--------------------------------------------#
# 使用自己训练好的模型预测需要修改2个参数
# model_path和backbone需要修改！
#--------------------------------------------#
class Facenet(object):
_defaults = {
#--------------------------------------------------------------------------#
# 使用自己训练好的模型进行预测要修改model_path，指向logs文件夹下的权值文件
# 训练好后logs文件夹下存在多个权值文件，选择验证集损失较低的即可。
# 验证集损失较低不代表准确度较高，仅代表该权值在验证集上泛化性能较好。
#--------------------------------------------------------------------------#
"model_path" : "model_data/facenet_mobilenet.pth",
#--------------------------------------------------------------------------#
# 输入图片的大小。
#--------------------------------------------------------------------------#
"input_shape" : ,
#--------------------------------------------------------------------------#
# 所使用到的主干特征提取网络
#--------------------------------------------------------------------------#
"backbone" : "mobilenet",
#-------------------------------------------#
# 是否进行不失真的resize
#-------------------------------------------#
"letterbox_image" : True,
#-------------------------------------------#
# 是否使用Cuda# 没有GPU可以设置成False
#-------------------------------------------#
"cuda" : False,
}
@classmethod
def get_defaults(cls, n):
if n in cls._defaults:
return cls._defaults
else:
return "Unrecognized attribute name '" + n + "'"
#---------------------------------------------------#
# 初始化Facenet
#---------------------------------------------------#
def __init__(self, **kwargs):
self.__dict__.update(self._defaults)
for name, value in kwargs.items():
setattr(self, name, value)
self.generate()
show_config(**self._defaults)
def generate(self):
#---------------------------------------------------#
# 载入模型与权值
#---------------------------------------------------#
print('Loading weights into state dict...')
device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
self.net = facenet(backbone=self.backbone, mode="predict").eval()
self.net.load_state_dict(torch.load(self.model_path, map_location=device), strict=False)
print('{} model loaded.'.format(self.model_path))
if self.cuda:
self.net = torch.nn.DataParallel(self.net)
cudnn.benchmark = True
self.net = self.net.cuda()
#---------------------------------------------------#
# 检测图片
#---------------------------------------------------#
def detect_image(self, image_1, image_2):
#---------------------------------------------------#
# 图片预处理，归一化
#---------------------------------------------------#
with torch.no_grad():
image_1 = resize_image(image_1, , self.input_shape], letterbox_image=self.letterbox_image)
image_2 = resize_image(image_2, , self.input_shape], letterbox_image=self.letterbox_image)
photo_1 = torch.from_numpy(np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_1, np.float32)), (2, 0, 1)), 0))
photo_2 = torch.from_numpy(np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_2, np.float32)), (2, 0, 1)), 0))
if self.cuda:
photo_1 = photo_1.cuda()
photo_2 = photo_2.cuda()
#---------------------------------------------------#
# 图片传入网络进行预测
#---------------------------------------------------#
output1 = self.net(photo_1).cpu().numpy()
output2 = self.net(photo_2).cpu().numpy()
#---------------------------------------------------#
# 计算二者之间的距离
#---------------------------------------------------#
l1 = np.linalg.norm(output1 - output2, axis=1)
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.imshow(np.array(image_1))
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.imshow(np.array(image_2))
plt.text(-12, -12, 'Distance:%.3f' % l1, ha='center', va= 'bottom',fontsize=11)
plt.show()
return l1
3.代码实现
此代码调用的签名的代码，但其可以直接的去调用图片进行人脸识别。
from PIL import Image
from facenet import Facenet
if __name__ == "__main__":
model = Facenet()
while True:
image_1 = input('Input image_1 filename:')
try:
image_1 = Image.open(image_1)
except:
print('Image_1 Open Error! Try again!')
continue
image_2 = input('Input image_2 filename:')
try:
image_2 = Image.open(image_2)
except:
print('Image_2 Open Error! Try again!')
continue
probability = model.detect_image(image_1,image_2)
print(probability)
4.程序运行https://srcc.myir.cn/images/20241128/da1beda135101c23e505a0cede589fef.png?v=631614运行程序后首先显示的是程序的配置信息，然后可以输入图像对比检测的内容。以下是图像识别的效果和对比的准确率。https://srcc.myir.cn/images/20241128/9d49c5b6ab82f60f548b4627656be02b.png?v=565181https://srcc.myir.cn/images/20241128/a7095cca37afdc9b9c63949cabd6fb6b.png?v=974137https://srcc.myir.cn/images/20241128/b7e7cbe1d40d13c6b499d0a8e26ed6a1.png?v=952253https://srcc.myir.cn/images/20241128/c2cbdee18dbe99a054eefd60858af022.png?v=880129https://srcc.myir.cn/images/20241128/7b000daf40cca273282ba9ce08d867b6.png?v=388345https://srcc.myir.cn/images/20241128/65c2fff020e9ad0bc974b917a9380ae8.png?v=999306
五、参考文献CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_45939929/article/details/124789487?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~baidujs_baidulandingword~default-1-124789487-blog-142987324.235^v43^pc_blog_bottom_relevance_base6&spm=1001.2101.3001.4242.2&utm_relevant_index=4官方源码来源https://gitcode.com/gh_mirrors/fac/facenet-pytorch/overview*部分图片来源于网络，如有版权问题请联系删除
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