世平基于 NXP LPC54101 & Intel MA2155 的 3D 人脸识别 E-LOCK 方案

        在智能家居潮流的推动之下,越来越多的家庭开始选择智能产品,来换取更便捷的生活体验。作为家庭的一道安全保障,门锁是每个家庭都会用到的设备,智能门锁也是一种新潮流。智能门锁是指在传统机械锁的基础上改进的,在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化简便化的锁具。智能门锁区别于传统机械锁, 是具有安全性, 便利性, 先进技术的复合型锁具。


        大联大世平集团针对智能门锁市场,推出基于 NXP LPC54101 & Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU 的 3D 人脸识别 E-LOCK 方案,支持人脸识别(3D 双目散斑结构光)、指纹、NFC、密码四种解锁方式。指纹算法集成于 MCU,进一步缩减成本。同时配备有触摸按键、OLED 显示、语音播报、电机驱动等实用功能。


1.     硬件设计


(1)   主控


主控采用 NXP LPC54101J512BD64,基本参数如下:



  • ARM Cortex-M4 处理器,运行频率高达 150MHz。

  • 高达 512KB 的片上 flash 编程存储器。

  • 高达 104KB 的片上 SRAM。

  • 串行接口包括四个 USART 接口,两个 SPI 接口,三个 I2C 接口。

  • 5 个 32 位标准定时器/计数器。

  • 最多 50 个通用 I/O (GPIO)引脚。

  • 12 位 ADC,具有 12 个输入通道,采样速率高达 5MS/s。

  • 62V 至 3.6V 电源供电。

  • 采用 LQFP64 封装。


LPC5410x 功能框图如下:


(2)   人脸识别模组


        本方案采用小钴科技 AlphaLock 3D mini 人脸识别模组,模组内置Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU, 搭载面向门锁场景定制的 3D 双目散斑结构光摄像头, 内置 3D 人脸检测算法、3D 手势识别算法。3D 人脸活体算法可以针对硅胶级的面具实现活体防伪, 3D 人脸识别算法将深度信息训练成人脸特征,实现更高精度的人脸识别。更多特性如下:



  • 定制 28nm 深度计算处理器,5 路 mipi 视频输入,实时计算深度信息。

  • 采用先进的立体深度算法,能更准确、更长距离的实现深度感知。

  • 图像分辨率和帧率可达 960 x 960@30FPS 。

  • 支持全新跨平台及开源英特尔® 实感™ SDK 2.0。

  • 采用专用的彩色图像处理器,支持图像校正和彩色数据缩放。

  • 采用主动红外信号发射器,增强物体的深度数据。


不同身高兼容:


模组硬件参数如下:


(3)   方案原理图


(4)  PCB Layout


 


2.     软件设计


(1)   开发环境:Keil V5.23 及以上


(2)   软件架构


        软件架构可分为 BSP、驱动层、应用层。BSP 直接配置、读取外设寄存器并向驱动层提供 API ,驱动层通过这些 API 来对系统及外设进行配置、驱动并向应用层提供 API。


 


(3)   软件流程


        软件流程可分为在待机模式下和管理员模式下:待机模式下可实现密码、指纹、卡片、人脸解锁等功能;管理员模式下可实现用户的添加与删除、系统设置、查看开锁记录等相关功能。具体操作流程请参考附件《WPI E-LOCK 操作说明V1.0》。

场景应用图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

1. 高性能:Cortex-m4 内核,频率高达 150MHz。 2. 大容量:高达 512KB Flash,104KB SRAM。 3. 低成本:指纹算法集成于主控,节约成本。 4. 多种开锁方式:支持人脸、指纹、卡片、密码四种开锁方式。 5. 安全性:3D 人脸识别,活体防伪检测。 6. 多用户存储:人脸 500 张,指纹 100 枚,卡片 100 张,密码 10 组。 7. 多功能:语音播报、电机控制、防撬报警、电压检测、用户按键。 8. 低功耗:休眠模式整机功耗 ≦ 50μA。

方案规格

1. 主控:NXP LPC54101J512BD64 2. 内核:Cortex-m4,150MHz 3. 存储: --512KB Flash --104KB SRAM 4. 支持用户数量: --500 张人脸 --100枚指纹 --100张卡片 --10组密码 5. 功耗: --待机模式:~100mA --休眠模式:≦ 50μA 6. 供电方式: --USB 供电(建议规格:5V 2A) --8 节五号电池 7. 整机尺寸:125mm*62mm*310mm(L*W*H)

技术文档

类型标题档案
软件LPC5410x Datasheet