碉堡了！程序员用深度学习写了个老板探测器（附源码）

浅浅的花香味﹌ 2022-07-12 12:52 146阅读 0赞

如果上班的时候想放松一下，或者直说想偷偷懒，看点和工作无关的网页，这时候万一老板突然出现在背后，会不会感到很难堪呢？

有的浏览器设置了boss按键，手快的人还可以切换屏幕，不过总会显得不自然，而且经常搞的手忙脚乱的。

一个日本程序员决定自己动手，编写一个一劳永逸的办法，我们来看看他是怎么实现的吧~

**思路很直接：用网络摄像头自动识别在工位通道走过的人脸，如果确认是老板的话，就用一张写满了代码的截图覆盖到整个屏幕上。**  
**整个工程中应用了Keras深度学习框架来建立识别人脸的神经网络，和一个网络摄像头用来捕捉老板的人脸。**

**任务流程**  
当老板接近我的工位时，电脑就会自动切换屏幕，办公室的情况如下：

![这里写图片描述][SouthEast]

从老板的座位到我的座位大约6~7米，他会在离开座位后4到5秒钟到达我的座位，因此，需要在这之前隐藏屏幕，所以时间比较紧迫。

**策略**

首先需要让电脑完成对老板面部的深度学习。然后在我的办公桌上摆上一个网络摄像头，让摄像头对着通道，当网络摄像头捕捉到老板的脸时就切换屏幕。

嗯，这是一个完美的项目。先取一个好名字，就叫Boss Sensor（老板探测器）好了。

![这里写图片描述][SouthEast 1]

Boss Sensor的简单结构图如下：

![这里写图片描述][SouthEast 2]

处理过程分为三步：  
网络摄像头实时拍摄图像  
学习模型检测和识别所拍摄图像的人脸  
如果识别结果是老板则切换屏幕

所需要的技术实现只有三项：  
拍摄人脸图像  
识别人脸图像  
切换屏幕

一步步完成之后整合就可以了。

**拍摄人脸图像**  
首先找一个网络摄像头，我用的是BUFFALO BSW20KM11BK摄像头，大家随便找个清晰度够的就可以了。

![这里写图片描述][SouthEast 3]

最好不要用相机自带的识别软件裁剪人脸，因为后面的深度学习过程还需要处理。所以，我用Python和OpenCV编写了一段裁剪人脸图像的脚本，代码在这里下载：

[https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/camera\_reader.py][https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_camera_reader.py]

偷拍到的人脸图像比我之前设想的更清楚：

![这里写图片描述][SouthEast 4]

**识别人脸图像**  
接下来，要用机器学习教会电脑识别老板的脸。

我们需要以下三个步骤：  
采集图像  
图像预处理  
建立机器学习模型

让我们一个接一个看一下。

**采集图像**

首先，需要收集大量的图片供电脑学习。一般来说有三种大量收集图片的方法：  
谷歌图片搜索  
Facebook的图像采集  
从视频里截图

一开始，我像电影里的特工一样收集了各种搜索引擎上的老板照片，还有Facebook上老板自己上传的照片，但说实话，没有收集到足够的图像。所以，反正老板就在身边，我就简单粗暴的拍摄了一段他的视频，然后把视频分解成大量的图像。

**图像预处理**

现在我有很多人脸图像了，但还不能拿它们来建立学习模型，必须要裁剪掉与脸部不相关的部分。  
我使用ImageMagick来提取人脸，你可以用别的图像软件来做。  
总之，最后我收集了大量的人脸图像，估计我是全世界拥有最多老板头像的人了，肯定比他爸爸妈妈要多的多。  
现在可以准备机器学习了。

**建立机器学习模型**

Keras框架用来建立卷积神经网络和神经网络培训。Tensorflow用来写Keras的后端。如果只识别脸部的话，可以调用一些Web API比如微软的Computer Vision API，但这次我决定自己来实现，因为这个项目需要确保实时性。

网络体系结构大体如下，Keras非常方便，它可以很轻松的输出这样的结构:  
![这里写图片描述][SouthEast 5]

代码在这里下载：

[https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/boss\_train.py][https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_boss_train.py]

至此，只要老板出现在摄像头中，我就可以识别出他来了。

**切换屏幕**

最后一步，很简单，学习模型识别出老板的脸之后，把电脑屏幕换掉就好了。

我是程序员，所以我准备了这样一张图：

![这里写图片描述][SouthEast 6]

电脑上只显示这张图片，这样就可以假装我在认真工作了。

这张图需要全屏显示，所以我调用了PyQt库，代码在这里下载：

[https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/image\_show.py][https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_image_show.py]

一切工作都完成了。

**成品**

最后把分别实现的技术整合起来并验证，真的成功了！

“现在老板离开了座位，正走向我的工位。”  
![这里写图片描述][SouthEast 7]  
“OpenCV已经检测出人脸，将人脸图像发送给学习模型。”  
![这里写图片描述][SouthEast 8]  
“学习模型认出了他，屏幕自动切换。ヽ(‘ ∇‘ )ノ”  
![这里写图片描述][SouthEast 9]

这就是我的Boss Sensor，全部的源码都放在github上了，可以在这里下载：

[https://github.com/Hironsan/BossSensor][https_github.com_Hironsan_BossSensor]

**总结**

结合网络摄像头的实时图像采集和Keras深度学习框架，确实可以完成人脸识别。

在实践过程中，我发现OpenCV的图像精度不够高，虽然不影响识别，但我准备改用Dlib来提高精度，另外我想自己编写人脸检测训练模型。

网络摄像头获取的图像不够清晰，我准备换个摄像头。

文章转自：[http://mp.weixin.qq.com/s/224AEGWXwwKzndzOWGCbvQ][http_mp.weixin.qq.com_s_224AEGWXwwKzndzOWGCbvQ]

[SouthEast]: /images/20220710/3fba8568f8384ae284cd7d513928a281.png
[SouthEast 1]: /images/20220710/63729c488a3f4d93beff0b2b805ed299.png
[SouthEast 2]: /images/20220710/c4abc60521a147d0a278f53fdaa45836.png
[SouthEast 3]: /images/20220710/a6c3c2e13b7347f6b62f948fc68a3d99.png
[https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_camera_reader.py]: https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/camera_reader.py
[SouthEast 4]: /images/20220710/337fb3ff6f754a63a146d398c0eca8fe.png
[SouthEast 5]: /images/20220710/79f324ce059c42f09a35bf24f8e1f45d.png
[https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_boss_train.py]: https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/boss_train.py
[SouthEast 6]: /images/20220710/dec9419a394945d88e3936a852d475f8.png
[https_github.com_Hironsan_BossSensor_blob_master_image_show.py]: https://github.com/Hironsan/BossSensor/blob/master/image_show.py
[SouthEast 7]: /images/20220710/23f00a3c74be4157954f60b8d126b7d4.png
[SouthEast 8]: /images/20220710/af1e782dac6041e586eb186d33633b0c.png
[SouthEast 9]: /images/20220710/8919eefc381c418189a240ca85014f39.png
[https_github.com_Hironsan_BossSensor]: https://github.com/Hironsan/BossSensor
[http_mp.weixin.qq.com_s_224AEGWXwwKzndzOWGCbvQ]: http://mp.weixin.qq.com/s/224AEGWXwwKzndzOWGCbvQ