چه ماژول های دوربین در دستگاه های تشخیص چهره استفاده می شود؟

دستگاه‌های تشخیص چهره همه جا هستند - از باز کردن قفل گوشی هوشمند و سوار شدن به هواپیما گرفته تا شناسایی خریداران در یک فروشگاه خرده‌فروشی. در پشت صفحه، یک ماژول دوربین چهره شما را می گیرد و الگوریتم ها ویژگی های شما را به یک الگوی دیجیتال تبدیل می کنند. انتخاب ماژول دوربین به طور مستقیم بر سرعت تشخیص، دقت و قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد. در این مقاله، رایج‌ترین ماژول‌های دوربین مورد استفاده در دستگاه‌های تشخیص چهره، از جمله ماژول دوربین HD، ماژول دوربین USB، ماژول دوربین OEM، ماژول دوربین Raspberry pi و فناوری ماژول دوربین CMOS را بررسی می‌کنیم.

چرا تشخیص چهره به ماژول های دوربین تخصصی نیاز دارد؟

برخلاف وب کم استاندارد، دوربین تشخیص چهره باید:

جزئیات ظریف (چشم ها، خطوط بینی، بافت پوست) را در فاصله معمولی 30 تا 100 سانتی متر ثبت کنید.

در نورهای مختلف کار کنید: نور شدید خورشید، راهروهای کم نور یا حتی تاریکی (با استفاده از مادون قرمز).

تأخیر کم برای ارائه پاسخ در زمان واقعی.

اغلب شامل یک سنسور مادون قرمز (IR) برای تشخیص چهره واقعی از یک عکس یا یک ماسک (تشخیص زنده بودن).

بنابراین، ماژول دوربین باید به دقت برای وضوح، حساسیت، محدوده دینامیکی و گاهی اوقات شاتر جهانی انتخاب شود.

1. ماژول دوربین CMOS - قلب همه تشخیص چهره

تقریباً هر دستگاه تشخیص چهره از ماژول دوربین cmos استفاده می کند زیرا سنسورهای CMOS قدرت کم، سرعت بالا و یکپارچه سازی منطق کنترل را ارائه می دهند. سنسور نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. کیفیت این تبدیل تصویر نهایی را تعیین می کند. مشخصات کلیدی ماژول دوربین cmos در تشخیص چهره عبارتند از:

قطعنامه- حداقل 2 مگاپیکسل (1080p) برای ثبت ویژگی های صورت کافی. 5 مگاپیکسل یا 8 مگاپیکسل (4K) برای برنامه های با امنیت بالا.

اندازه پیکسل- پیکسل های بزرگتر (2.0 میکرومتر یا بیشتر) عملکرد در نور کم را بهبود می بخشد.

شاتر جهانی- هنگامی که فرد سر خود را کمی حرکت می دهد از تاری حرکت جلوگیری می کند. در صورتی که سوژه ثابت بماند، شاتر نوردی می تواند قابل قبول باشد.

حساسیت IR- بسیاری از دستگاه‌ها یک دوربین IR اختصاصی (همچنین مبتنی بر CMOS) برای تشخیص زنده بودن دارند.

سنسورهای معروف ماژول دوربین cmos برای تشخیص چهره عبارتند از Sony IMX290 (2 مگاپیکسل، نور کم عالی)، IMX219 (8 مگاپیکسل، مورد استفاده در بسیاری از بردهای توسعه) و IMX415 (4K).

2. ماژول دوربین HD - استاندارد برای شناسایی واضح

یک ماژول دوربین HD (720p یا 1080p) متداول‌ترین وضوح برای پایانه‌های تشخیص چهره است. 1080p جزئیات کافی برای نقشه‌برداری قابل‌اعتماد از نشانه‌های چهره بدون تولید داده‌های بیش از حد ارائه می‌دهد. یک ماژول دوربین HD با شاتر جهانی و فیلتر برش IR (برای استفاده در روز) را می توان با یک ماژول جداگانه حساس به IR برای عملکرد در شب جفت کرد.

به عنوان مثال، یک قفل هوشمند درب با تشخیص چهره معمولاً یک ماژول دوربین 1080p HD را ادغام می‌کند که تصاویر رنگی را در روز می‌گیرد و در شب به حالت IR (با فیلتر برش IR قابل جابجایی) تغییر می‌کند. ماژول به اندازه کافی کوچک است که در محفظه قفل قرار می گیرد.

3. ماژول دوربین USB - Plug-and-Play برای سیستم های مبتنی بر رایانه

بسیاری از سیستم‌های تشخیص چهره، به‌ویژه آن‌هایی که در کنترل دسترسی یا پایانه‌های حضور و غیاب استفاده می‌شوند، حول یک رایانه شخصی استاندارد یا یک رایانه تک‌برد ساخته شده‌اند. ماژول دوربین USB با انطباق با UVC (کلاس ویدیویی USB) ساده ترین مسیر یکپارچه سازی است. به عنوان یک وب‌کم استاندارد ظاهر می‌شود و نرم‌افزار می‌تواند فریم‌ها را با استفاده از OpenCV، MediaPipe یا یک SDK سفارشی ضبط کند. مزایا:

بدون توسعه درایور - در ویندوز، لینوکس، آندروید خارج از جعبه کار می کند.

نمونه اولیه و آزمایش آسان.

طیف گسترده ای از وضوح (از 720p تا 4K).

با این حال، USB چند میلی ثانیه تأخیر اضافه می کند و انرژی بیشتری نسبت به یک رابط تعبیه شده مصرف می کند. برای پایانه های تجاری با حجم بالا، ماژول دوربین OEM اغلب ترجیح داده می شود.

4. ماژول دوربین OEM - سفارشی برای محصولات تجاری طراحی شده است

پایانه‌های تشخیص چهره تولید انبوه (مانند دروازه‌های الکترونیکی فرودگاه، دستگاه‌های خودپرداز بانک با تأیید چهره) از یک ماژول دوربین OEM استفاده می‌کنند. یک ماژول دوربین OEM مطابق با الزامات مکانیکی، نوری و امنیتی محصول طراحی شده است. مزایا عبارتند از:

لنز سفارشی- میدان دید خاص (مثلاً 60 درجه برای پوشش یک شخص از 40 سانتی متر تا 1 متر) و فوکوس ثابت بهینه شده برای فاصله کاری معمولی.

ادغام حسگر دوگانه- یک ماژول دوربین CMOS با نور مرئی و یک ماژول دوربین مادون قرمز روی همان برد، اغلب با روشن‌کننده‌های همگام (LED سفید و IR LED).

رد پای کوچک- ماژول در یک قاب باریک قرار می گیرد.

در دسترس بودن بلند مدت- سازنده سال ها عرضه را تضمین می کند.

یک ماژول دوربین OEM اغلب شامل یک ISP داخلی (پردازنده سیگنال تصویر) است که کاهش نویز، تعادل خودکار سفیدی و کنترل نوردهی را قبل از ارسال تصویر پردازش شده به میزبان انجام می دهد.

5. ماژول دوربین Raspberry Pi - برای نمونه سازی و استقرار کم حجم

توسعه دهندگان و یکپارچه سازان سیستم اغلب از ماژول دوربین Raspberry Pi برای نمونه سازی اولیه سیستم های تشخیص چهره استفاده می کنند. دوربین رسمی Raspberry Pi (به عنوان مثال، ماژول دوربین 3) از طریق رابط MIPI CSI‑2 متصل می شود و از سنسور IMX708 سونی (12 مگاپیکسل، 4K) استفاده می کند. با Raspberry Pi 4 یا 5، می‌توانید کتابخانه‌های تشخیص چهره منبع باز (تشخیص چهره، OpenCV، dlib) را در زمان واقعی اجرا کنید. این برای:

تحقیقات دانشگاهی

سیستم های کنترل دسترسی در مقیاس کوچک (به عنوان مثال، برای یک فضای کار مشترک).

ارزیابی الگوریتم‌ها قبل از انتقال به یک ماژول دوربین OEM سفارشی.

ماژول دوربین Raspberry pi یک ماژول دوربین CMOS با یک شاتر است که برای سوژه‌هایی با حرکت آهسته قابل قبول است اما ممکن است فردی را که به سرعت راه می‌رود تار کند. برای کاربردهای پرسرعت، دوربین خارجی شاتر جهانی بهتر است.

ویژگی های کلیدی که باید در ماژول دوربین تشخیص چهره جستجو کنید

مثال: یک پایانه تشخیص چهره معمولی

یک قفل هوشمند درب اداری را در نظر بگیرید. در داخل، یک ماژول دوربین OEM وجود دارد که شامل:

یک ماژول دوربین 1080p cmos با لنز 3.6 میلی متری (میدان دید 70 درجه)، فوکوس ثابت از 40 سانتی متر تا 80 سانتی متر.

دو LED سفید برای روشنایی در روز و دو LED IR 850 نانومتری برای شب.

یک فیلتر اختصاصی برش IR که به طور خودکار بر اساس نور محیط تغییر می کند.

یک تراشه ماژول دوربین USB (UVC) برای اتصال آسان به پردازنده اصلی قفل.

این ماژول یک تصویر از چهره می گیرد، پردازنده یک بردار ویژگی را استخراج می کند و در عرض 0.5 ثانیه قفل در باز می شود. از همین ماژول می توان برای تشخیص زنده بودن با چشمک زدن LED های IR و تجزیه و تحلیل بازتاب ها استفاده کرد.

نتیجه گیری

دستگاه های تشخیص چهره بسته به مقیاس برنامه، نیازهای عملکرد و اهداف هزینه به انواع ماژول های دوربین متکی هستند. ماژول دوربین CMOS پایه جهانی است - یکی را با وضوح مناسب، توانایی نور کم و شاتر جهانی برای سوژه های متحرک انتخاب کنید. یک ماژول دوربین HD (1080p) وضوح استاندارد است. برای سیستم های مبتنی بر رایانه شخصی یا قابل حمل، ماژول دوربین USB (UVC) راحت ترین است. برای محصولات تجاری تولید انبوه، یک ماژول دوربین OEM سفارشی سازی و عرضه طولانی مدت را ارائه می دهد. توسعه دهندگان نمونه سازی اولیه با بودجه را اغلب با ماژول دوربین Raspberry Pi شروع می کنند و سپس به طراحی سفارشی می روند.

هنگام انتخاب یک ماژول دوربین برای تشخیص چهره، کیفیت تصویر در محیط نور مورد انتظار، تأخیر کم و در صورت نیاز قابلیت IR برای تشخیص زنده بودن را در اولویت قرار دهید. یک ماژول دوربین به خوبی انتخاب شده اولین گام به سوی احراز هویت دقیق، سریع و ایمن است.

اگر به یک ماژول دوربین تشخیص چهره سفارشی نیاز دارید - از ماژول دوربین فشرده USB گرفته تا ماژول دوربین OEM کاملاً یکپارچه - با Sincere تماس بگیرید. ما راه حل های مبتنی بر ماژول دوربین cmos را برای امنیت، کنترل دسترسی و برنامه های خرده فروشی هوشمند طراحی و تولید می کنیم.