ما هي وحدات الكاميرا المستخدمة في أجهزة التعرف على الوجه؟

أجهزة التعرف على الوجه موجودة في كل مكان – بدءًا من فتح هاتفك الذكي والصعود إلى الطائرة وحتى التعرف على المتسوقين في متجر البيع بالتجزئة. خلف الشاشة، تلتقط وحدة الكاميرا وجهك، وتقوم الخوارزميات بتحويل ميزاتك إلى قالب رقمي. يؤثر اختيار وحدة الكاميرا بشكل مباشر على سرعة التعرف والدقة والموثوقية. في هذه المقالة، نستكشف وحدات الكاميرا الأكثر شيوعًا المستخدمة في أجهزة التعرف على الوجه، بما في ذلك وحدة الكاميرا عالية الدقة، ووحدة كاميرا USB، ووحدة كاميرا OEM، ووحدة كاميرا raspberry pi، وتقنية وحدة كاميرا cmos الأساسية.

لماذا يحتاج التعرف على الوجه إلى وحدات كاميرا متخصصة؟

على عكس كاميرا الويب القياسية، يجب أن تكون كاميرا التعرف على الوجه:

التقط التفاصيل الدقيقة (العيون، محيط الأنف، نسيج الجلد) على مسافة نموذجية تتراوح بين 30 إلى 100 سم.

العمل في الإضاءة المختلفة: ضوء الشمس الساطع، أو الممرات الخافتة، أو حتى الظلام (باستخدام الأشعة تحت الحمراء).

استمتع بزمن وصول منخفض لتوفير استجابة في الوقت الفعلي.

غالبًا ما تشتمل على مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR) لتمييز الوجه الحقيقي عن الصورة أو القناع (اكتشاف الحياة).

لذلك، يجب اختيار وحدة الكاميرا بعناية من حيث الدقة والحساسية والنطاق الديناميكي وأحيانًا الغالق الشامل.

1. وحدة كاميرا CMOS – قلب كل تقنيات التعرف على الوجه

يستخدم كل جهاز للتعرف على الوجه تقريبًا وحدة كاميرا cmos لأن مستشعرات CMOS توفر طاقة منخفضة وسرعة عالية وتكاملًا لمنطق التحكم. يقوم المستشعر بتحويل الضوء إلى إشارات كهربائية. تحدد جودة هذا التحويل الصورة النهائية. تشمل المواصفات الرئيسية لوحدة كاميرا cmos في التعرف على الوجوه ما يلي:

دقة- دقة 2 ميجابكسل (1080 بكسل) على الأقل لالتقاط ما يكفي من ملامح الوجه؛ 5 ميجابكسل أو 8 ميجابكسل (4K) لتطبيقات الأمان العالي.

حجم البكسل– تعمل وحدات البكسل الأكبر (2.0 ميكرومتر أو أكثر) على تحسين الأداء في الإضاءة المنخفضة.

مصراع عالمي- يتجنب ضبابية الحركة عندما يحرك الشخص رأسه قليلاً؛ يمكن أن يكون المصراع المتداول مقبولاً إذا كان الهدف ثابتًا.

حساسية الأشعة تحت الحمراء- تحتوي العديد من الأجهزة على كاميرا مخصصة تعمل بالأشعة تحت الحمراء (تعتمد أيضًا على CMOS) للكشف عن الحياة.

تشتمل مستشعرات وحدة كاميرا cmos الشهيرة للتعرف على الوجوه على Sony IMX290 (2 ميجابكسل، إضاءة منخفضة ممتازة)، وIMX219 (8 ميجابكسل، المستخدمة في العديد من لوحات التطوير)، وIMX415 (4K).

2. وحدة الكاميرا عالية الدقة – معيار التحديد الواضح

تعد وحدة الكاميرا عالية الدقة (720 بكسل أو 1080 بكسل) هي الدقة الأكثر شيوعًا لمحطات التعرف على الوجه. 1080p التي توفر تفاصيل كافية لتعيين معالم الوجه بشكل موثوق دون إنشاء بيانات زائدة. يمكن إقران وحدة كاميرا عالية الدقة مزودة بمصراع شامل وفلتر IR-cut (للاستخدام النهاري) بوحدة منفصلة حساسة للأشعة تحت الحمراء للتشغيل الليلي.

على سبيل المثال، عادةً ما يدمج قفل الباب الذكي المزود بخاصية التعرف على الوجه وحدة كاميرا عالية الدقة بدقة 1080 بكسل تلتقط صورًا ملونة نهارًا وتتحول إلى وضع الأشعة تحت الحمراء (مع مرشح قطع IR قابل للإزالة) ليلاً. الوحدة صغيرة بما يكفي لتناسب هيكل القفل.

3. وحدة كاميرا USB - التوصيل والتشغيل للأنظمة المعتمدة على الكمبيوتر

العديد من أنظمة التعرف على الوجه، وخاصة تلك المستخدمة في التحكم في الوصول أو محطات الوقت والحضور، مبنية على جهاز كمبيوتر قياسي أو كمبيوتر ذو لوحة واحدة. تعد وحدة كاميرا USB المتوافقة مع UVC (فئة فيديو USB) أسهل مسار للتكامل. تظهر ككاميرا ويب قياسية، ويمكن للبرنامج التقاط الإطارات باستخدام OpenCV أو MediaPipe أو SDK مخصص. المزايا:

لا يوجد تطوير لبرنامج التشغيل - يعمل خارج الصندوق على أنظمة التشغيل Windows وLinux وAndroid.

من السهل النموذج الأولي والاختبار.

مجموعة واسعة من الدقة (من 720 بكسل إلى 4K).

ومع ذلك، يضيف USB بضعة ميلي ثانية من زمن الوصول ويستهلك طاقة أكبر من الواجهة المضمنة. بالنسبة للمحطات التجارية ذات الحجم الكبير، غالبًا ما يُفضل استخدام وحدة كاميرا OEM.

4. وحدة الكاميرا OEM - مصممة خصيصًا للمنتجات التجارية

تستخدم محطات التعرف على الوجه المنتجة بكميات كبيرة (على سبيل المثال، البوابات الإلكترونية بالمطارات وأجهزة الصراف الآلي للبنوك المزودة بتقنية التحقق من الوجه) وحدة كاميرا OEM. تم تصميم وحدة كاميرا OEM لتتوافق مع المتطلبات الميكانيكية والبصرية والأمنية للمنتج. تشمل الفوائد ما يلي:

عدسة مخصصة- مجال رؤية محدد (على سبيل المثال، 60 درجة لتغطية شخص من 40 سم إلى 1 متر) وتركيز ثابت محسّن لمسافة العمل النموذجية.

تكامل المستشعر المزدوج- وحدة كاميرا cmos ذات ضوء مرئي ووحدة كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء على نفس اللوحة، غالبًا مع مصابيح متزامنة (LED أبيض وLED IR).

بصمة صغيرة- تتلاءم الوحدة مع الإطار النحيف.

التوفر على المدى الطويل- تضمن الشركة المصنعة التوريد لسنوات.

تشتمل وحدة كاميرا OEM غالبًا على ISP (معالج إشارة الصورة) الذي يقوم بتقليل الضوضاء وتوازن اللون الأبيض التلقائي والتحكم في التعرض قبل إرسال الصورة المعالجة إلى المضيف.

5. وحدة كاميرا Raspberry Pi – للنماذج الأولية وعمليات النشر ذات الحجم المنخفض

غالبًا ما يستخدم المطورون ومتكاملو الأنظمة وحدة كاميرا Raspberry pi لإنشاء نماذج أولية لأنظمة التعرف على الوجه. تتصل كاميرا Raspberry Pi الرسمية (على سبيل المثال، Camera Module 3) عبر واجهة MIPI CSI‑2 وتستخدم مستشعر Sony IMX708 (12 ميجابكسل، 4K). باستخدام Raspberry Pi 4 أو 5، يمكنك تشغيل مكتبات التعرف على الوجه مفتوحة المصدر (التعرف على الوجه، OpenCV، dlib) في الوقت الفعلي. هذا مثالي لـ:

البحوث الجامعية.

أنظمة التحكم في الوصول على نطاق صغير (على سبيل المثال، لمساحة العمل المشترك).

تقييم الخوارزميات قبل الانتقال إلى وحدة كاميرا OEM مخصصة.

وحدة كاميرا Raspberry pi عبارة عن وحدة كاميرا cmos مزودة بمصراع دوار، وهو مقبول للأهداف بطيئة الحركة ولكنه قد يؤدي إلى تشويش الشخص الذي يمشي بسرعة. بالنسبة للتطبيقات عالية السرعة، تعتبر كاميرا الغالق العالمية الخارجية أفضل.

الميزات الرئيسية التي يجب البحث عنها في وحدة كاميرا التعرف على الوجه

مثال: محطة نموذجية للتعرف على الوجه

فكر في قفل باب المكتب الذكي. يوجد في الداخل وحدة كاميرا OEM تحتوي على:

وحدة كاميرا 1080p cmos مع عدسة 3.6 ملم (مجال الرؤية 70 درجة)، تركيز ثابت من 40 سم إلى 80 سم.

اثنان من مصابيح LED البيضاء للإضاءة النهارية واثنين من مصابيح LED IR بطول 850 نانومتر في الليل.

مرشح قطع IR مخصص يتحول تلقائيًا بناءً على الإضاءة المحيطة.

شريحة وحدة كاميرا USB (UVC) لسهولة الاتصال بالمعالج الرئيسي للقفل.

تلتقط هذه الوحدة صورة الوجه، ويستخرج المعالج ناقل الميزة، وفي غضون 0.5 ثانية، يتم فتح الباب. يمكن استخدام نفس الوحدة للكشف عن الحيوية عن طريق وميض مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء وتحليل الانعكاسات.

خاتمة

تعتمد أجهزة التعرف على الوجه على مجموعة متنوعة من وحدات الكاميرا اعتمادًا على نطاق التطبيق واحتياجات الأداء والتكلفة المستهدفة. تعد وحدة كاميرا cmos هي الأساس العالمي - اختر وحدة تتمتع بالدقة المناسبة وقدرة الإضاءة المنخفضة والغالق الشامل للأهداف المتحركة. وحدة الكاميرا عالية الدقة (1080 بكسل) هي الدقة القياسية. بالنسبة للأنظمة المعتمدة على الكمبيوتر أو الأنظمة المحمولة، تعد وحدة كاميرا USB (UVC) هي الأكثر ملاءمة. بالنسبة للمنتجات التجارية ذات الإنتاج الضخم، توفر وحدة الكاميرا الخاصة بالشركة المصنعة للمعدات الأصلية التخصيص والإمداد على المدى الطويل. غالبًا ما يبدأ المطورون الذين يقومون بإعداد نماذج أولية بميزانية محدودة بوحدة كاميرا Raspberry pi قبل الانتقال إلى تصميم مخصص.

عند اختيار وحدة الكاميرا للتعرف على الوجه، قم بإعطاء الأولوية لجودة الصورة في بيئة الإضاءة المتوقعة، وزمن الوصول المنخفض، وإذا لزم الأمر، قدرة الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الحياة. تعد وحدة الكاميرا المختارة جيدًا الخطوة الأولى نحو مصادقة الوجه الدقيقة والسريعة والآمنة.

إذا كنت بحاجة إلى وحدة كاميرا مخصصة للتعرف على الوجه - بدءًا من وحدة كاميرا USB مدمجة إلى وحدة كاميرا OEM مدمجة بالكامل - فاتصل بـ Believer. نقوم بتصميم وتصنيع الحلول القائمة على وحدة كاميرا cmos للأمان والتحكم في الوصول وتطبيقات البيع بالتجزئة الذكية.