世平基於 NXP LPC54101 & Intel MA2155 的 3D 人臉識別 E-LOCK 方案

        在智慧家居潮流的推動之下,越來越多的家庭開始選擇智慧產品,來換取更便捷的生活體驗。作為家庭的一道安全保障,門鎖是每個家庭都會用到的設備,智慧門鎖也是一種新潮流。智慧門鎖是指在傳統機械鎖的基礎上改進的,在用戶安全性、識別、管理性方面更加智慧化簡便化的鎖具。智慧門鎖區別于傳統機械鎖, 是具有安全性, 便利性, 先進技術的複合型鎖具。

        大聯大世平集團針對智慧門鎖市場,推出基於 NXP LPC54101 & Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU 的 3D 人臉識別 E-LOCK 方案,支持人臉識別(3D 雙目散斑結構光)、指紋、NFC、密碼四種解鎖方式。指紋演算法集成於 MCU,進一步縮減成本。同時配備有觸摸按鍵、OLED 顯示、語音播報、電機驅動等實用功能。

1.     硬體設計

(1)   主控

主控採用 NXP LPC54101J512BD64,基本參數如下:

  • ARM Cortex-M4 處理器,運行頻率高達 150MHz。
  • 高達 512KB 的片上 flash 程式設計記憶體。
  • 高達 104KB 的片上 SRAM。
  • 序列介面包括四個 USART 介面,兩個 SPI 介面,三個 I2C 介面。
  • 5 個 32 位標準計時器/計數器。
  • 最多 50 個通用 I/O (GPIO)引腳。
  • 12 位 ADC,具有 12 個輸入通道,採樣速率高達 5MS/s。
  • 62V 至 3.6V 電源供電。
  • 採用 LQFP64 封裝。

LPC5410x 功能框圖如下:

(2)   人臉識別模組

        本方案採用小鈷科技 AlphaLock 3D mini 人臉識別模組,模組內置Intel Movidius MA2155 VPU 及 Intel RealSense 深度 VPU, 搭載面向門鎖場景定制的 3D 雙目散斑結構光攝像頭, 內置 3D 人臉檢測演算法、3D 手勢識別演算法。3D 人臉活體演算法可以針對矽膠級的面具實現活體防偽, 3D 人臉識別演算法將深度資訊訓練成人臉特徵,實現更高精度的人臉識別。更多特性如下:

  • 定制 28nm 深度計算處理器,5 路 mipi 視頻輸入,即時計算深度資訊。
  • 採用先進的立體深度演算法,能更準確、更長距離的實現深度感知。
  • 圖像解析度和幀率可達 960 x 960@30FPS 。
  • 支援全新跨平臺及開源英特爾® 實感™ SDK 2.0。
  • 採用專用的彩色影像處理器,支援圖像校正和彩色資料縮放。
  • 採用主動紅外信號發射器,增強物體的深度資料。

不同身高相容:

模組硬體參數如下:

(3)   方案原理圖

(4)  PCB Layout


 

2.     軟體設計

(1)   開發環境:Keil V5.23 及以上

(2)   軟體架構

        軟體架構可分為 BSP、驅動層、應用層。BSP 直接配置、讀取外設寄存器並向驅動層提供 API ,驅動層通過這些 API 來對系統及外設進行配置、驅動並向應用層提供 API。

 

(3)   軟體流程

        軟體流程可分為在待機模式下和管理員模式下:待機模式下可實現密碼、指紋、卡片、人臉解鎖等功能;管理員模式下可實現使用者的添加與刪除、系統設置、查看開鎖記錄等相關功能。具體操作流程請參考附件《WPI E-LOCK 操作說明V1.0》。

場景應用圖

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展示版照片

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方案方塊圖

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核心技術優勢

1. 高性能:Cortex-m4 內核,頻率高達 150MHz。 2. 大容量:高達 512KB Flash,104KB SRAM。 3. 低成本:指紋演算法集成於主控,節約成本。 4. 多種開鎖方式:支援人臉、指紋、卡片、密碼四種開鎖方式。 5. 安全性:3D 人臉識別,活體防偽檢測。 6. 多使用者存儲:人臉 500 張,指紋 100 枚,卡片 100 張,密碼 10 組。 7. 多功能:語音播報、電機控制、防撬報警、電壓檢測、使用者按鍵。 8. 低功耗:休眠模式整機功耗 ≦ 50μA。

方案規格

1. 主控:NXP LPC54101J512BD64 2. 內核:Cortex-m4,150MHz 3. 存儲: --512KB Flash --104KB SRAM 4. 支援用戶數量: --500 張人臉 --100枚指紋 --100張卡片 --10組密碼 5. 功耗: --待機模式:~100mA --休眠模式:≦ 50μA 6. 供電方式: --USB 供電(建議規格:5V 2A) --8 節五號電池 7. 整機尺寸:125mm*62mm*310mm(L*W*H)

技術文檔

類型標題檔案
軟件LPC5410x Datasheet