Qt音视频开发40-人脸识别离线版

一、前言

上一篇文章写了在线调用人脸识别api进行处理，其实很多的客户需求是要求离线使用的，尤其是一些事业单位，严禁这些刷脸数据外泄上传到服务器，尽管各个厂家号称严格保密这些数据，但要阻止这些担心，唯一的解决办法就是设备离线使用，连个屁的网，不联网看你怎么上传，于是离线的人脸识别应用应运而生，比如我们手机上的识别就是本地库在运算，至于本地模型库估计会联网更新，以保持最新的状态。百度的离线人脸识别做的还行，看官网的sdk开发包，更新也是蛮快的，提供了windows、linux、android等版本。

本篇文章采用的百度离线SDK作为解决方案。可以去官网申请，默认有6个免费的密钥使用三个月，需要与本地设备的指纹信息匹配，感兴趣的同学可以自行去官网下载SDK。百度离线人脸识别SDK文件比较大，光模型文件就645MB，估计这也许是识别率比较高的一方面原因吧，不断训练得出的模型库，本篇文章只放出Qt封装部分源码。官网对应的使用说明还是非常详细的，只要是学过编程的人就可以看懂。

处理流程：

1. 实例化BaiduFaceApi类，调用sdk_init初始化。
2. 调用is_auth判断授权是否成功，成功了才能继续。
3. 设置最小人脸比例（set_min_face_size）、光照阈值（set_illum_thr）等参数。
4. 调用track_max_face函数获取人脸区域。
5. 调用rgb_liveness_check函数进行活体检测。
6. 调用get_face_feature函数提取特征值。
7. 调用compare_feature函数进行人脸比对。

百度人脸识别在线版和离线版SDK的封装：

1. 离线版要求支持C++11的编译器，而且必须为MSVC。不支持mingw编译器。
2. 在线版中的密钥等信息，务必记得换成自己申请的。
3. 离线版本只能在windows上使用。
4. 离线版本需要自己申请密钥。找到facebaidusdk文件夹下的LicenseTool.exe,填写后台离线SDK管理中申请到的序列号，单击激活按钮。
5. 离线版本对应的动态库和模型文件自行从官网下载。
6. 如果源码包中有facebaidusdk+face-resource文件夹则说明带了动态库和模型库文件夹，只需要将facebaidusdk文件夹下的所有文件复制到可执行文件同一目录，face-resource文件夹复制到可执行文件夹目录同等级目录即可。目录位置见snap文件夹下的示例图。
7. facebaidusdk目录下的TestFaceApi.exe为百度提供的测试程序，先要将USB摄像头插到电脑上，会实时找人脸框。

二、功能特点

1. 支持的功能包括人脸识别、人脸比对、人脸搜索、活体检测等。
2. 在线版还支持身份证、驾驶证、行驶证、银行卡等识别。
3. 在线版的协议支持百度、旷视，离线版的支持百度，可定制。
4. 除了支持X86架构，还支持嵌入式linux比如contex-A9、树莓派等。
5. 每个功能的执行除了返回结果还返回执行用时时间。
6. 多线程处理，通过type控制当前处理类型。
7. 支持单张图片检索相似度最高的图片。
8. 支持指定目录图片用来生成人脸特征值文件。
9. 可设置等待处理图片队列中的数量。
10. 每次执行都有成功或者失败的信号返回。
11. 人脸搜索的返回结果包含了原图+最大相似度图+相似度等。
12. 人脸比对同时支持两张图片和两个特征值比对。
13. 相关功能自定义一套协议用于客户端和服务端，可以通过TCP通信进行交互。
14. 自定义人脸识别协议非常适用于中心一台服务器，现场若干设备请求的场景。
15. 每个模块全部是独立的一个类，代码整洁、注释完善。

三、效果图

在这里插入图片描述

四、相关站点

1. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun/QWidgetDemo
2. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun/QWidgetDemo
3. 个人主页：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun
4. 知乎主页：https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/
5. 体验地址：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652

五、核心代码

void FaceLocalBaiDu::init()
{
    //如果已经正常则无需初始化
    if (isOk) {
        return;
    }

    int res = api->sdk_init();
    res = api->is_auth();
    if (res != 1) {
        qDebug() << TIMEMS << QString("init sdk error: %1").arg(res);
    } else {
        //设置最小人脸,默认30
        api->set_min_face_size(percent);
        //设置光照阈值,默认40
        api->set_illum_thr(20);
        //设置角度阈值,默认15
        //api->set_eulur_angle_thr(30, 30, 30);
        isOk = true;
        qDebug() << TIMEMS << "init sdk ok";
    }

    emit sdkInitFinsh(isOk);
}

bool FaceLocalBaiDu::getFaceRect(const QString &flag, const QImage &img, QRect &rect, int &msec)
{
    //qDebug() << TIMEMS << flag << "getFaceRect";

    QTime time;
    if (countTime) {
        time.start();
    }

    faces->clear();
    QByteArray imageData = FaceHelper::getImageData(img);
    int result = api->track_max_face(faces, imageData.constData(), 1);

    if (result == 1) {
        TrackFaceInfo info = faces->at(0);
        FaceInfo ibox = info.box;
        float width = ibox.mWidth;
        float x = ibox.mCenter_x;
        float y = ibox.mCenter_y;
        rect = QRect(x - width / 2, y - width / 2, width, width);
        msec = getTime(time);
        return true;
    }

    return false;
}

bool FaceLocalBaiDu::getFaceLive(const QString &flag, const QImage &img, float &result, int &msec)
{
    //qDebug() << TIMEMS << flag << "getFaceLive";

    QTime time;
    if (countTime) {
        time.start();
    }

    result = 0;
    QByteArray imageData = FaceHelper::getImageData(img);
    std::string value = api->rgb_liveness_check(imageData.constData(), 1);

    QString data = value.c_str();
    data = data.replace("\t", "");
    data = data.replace("\"", "");
    data = data.replace(" ", "");

    int index = -1;
    QStringList list = data.split("\n");
    foreach (QString str, list) {
        index = str.indexOf("score:");
        if (index >= 0) {
            result = str.mid(6, 4).toFloat();
            break;
        }
    }

    if (index >= 0) {
        msec = getTime(time);
        return true;
    }

    return false;
}

bool FaceLocalBaiDu::getFaceFeature(const QString &flag, const QImage &img, QList<float> &feature, int &msec)
{
    //qDebug() << TIMEMS << flag << "getFaceFeature" << img.width() << img.height() << img.size();

    QTime time;
    if (countTime) {
        time.start();
    }

    const float *fea = nullptr;
    QByteArray imageData = FaceHelper::getImageData(img);
    int result = api->get_face_feature(imageData.constData(), 1, fea);

    if (result == 512) {
        feature.clear();
        for (int i = 0; i < 512; i++) {
            feature.append(fea[i]);
        }

        msec = getTime(time);
        return true;
    }

    return false;
}

float FaceLocalBaiDu::getFaceCompare(const QString &flag, const QList<float> &feature1, const QList<float> &feature2)
{
    //qDebug() << TIMEMS << flag << "getFaceCompareXXX";

    std::vector<float> fea1, fea2;
    for (int i = 0; i < 512; i++) {
        fea1.push_back(feature1.at(i));
        fea2.push_back(feature2.at(i));
    }

    float result = api->compare_feature(fea1, fea2);
    //过滤非法的值
    result = result > 100 ? 0 : result;
    return result;
}

bool FaceLocalBaiDu::getFaceCompare(const QString &flag, const QImage &img1, const QImage &img2, float &result, int &msec)
{
    //qDebug() << TIMEMS << flag << "getFaceCompare";

    result = 0;
    bool ok1, ok2;
    QList<float> feature1, feature2;
    int msec1, msec2;
    QString flag1, flag2;
    if (flag.contains("|")) {
        QStringList list = flag.split("|");
        flag1 = list.at(0);
        flag2 = list.at(1);
    } else {
        flag1 = flag;
        flag2 = flag;
    }

    QTime time;
    if (countTime) {
        time.start();
    }

    ok1 = getFaceFeature(flag1, img1, feature1, msec1);
    if (ok1) {
        emit receiveFaceFeature(flag1, feature1, msec1);
    }

    ok2 = getFaceFeature(flag2, img2, feature2, msec2);
    if (ok2) {
        emit receiveFaceFeature(flag2, feature2, msec2);
    }

    if (ok1 && ok2) {
        result = getFaceCompare(flag, feature1, feature2);
        msec = getTime(time);
        return true;
    }

    return false;
}