基于RK3568和STM32MP157的車載人臉識別系統(tǒng)

1.項目簡介

本項目旨在基于rk3568開發(fā)一個車載人臉識別系統(tǒng)，運行yocto文件系統(tǒng)，支持rtsp實時傳輸。該系統(tǒng)將使用rk3568作為主控芯片，使用STM32mp157作為rtsp服務(wù)器，通過攝像頭獲取實時視頻流，并利用深度學(xué)習(xí)算法進行人臉檢測、識別和比對。系統(tǒng)支持lcd實時顯示視頻流，同時，系統(tǒng)支持rtsp實時傳輸，可以將視頻流通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絩tsp服務(wù)器，在其他設(shè)備拉流，實現(xiàn)實時監(jiān)控和管理。系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于車輛安全管理、駕駛員身份認證等領(lǐng)域。

2.系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)硬件層面上，外接2K mipi攝像頭imx335，實時獲取攝像頭數(shù)據(jù)，將攝像頭數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)量化裁剪等操作之后，導(dǎo)入訓(xùn)練好的人臉識別深度學(xué)習(xí)模型，然后將處理后的圖像顯示到本地的1920x1080分辨率的lcd，然后通過rtsp協(xié)議將圖像數(shù)據(jù)推送到服務(wù)器，在手機端或PC端進行拉流，實時監(jiān)控帶人臉識別標(biāo)識的圖像。

系統(tǒng)框圖如下：

主控cpu：RK3568

• Quad-core Cortex-A55 up to 2.0GHz
• Mali-G52 GPU
• 1TOPS NPU
• LPDDR4/LPDDR4X/DDR4/DDR3/DDR3L/LPDDR3, ECC
• 4KP60 H.265/H.264/VP9 video decoder
• 1080P60 H.264/H.265 video encoder
• 8M ISP with HDR
• Dual dislplay, LVDS/MIPI-DSI/RGB/eDp/RGB/HDMI2.0/EBC
• 1x8ch I2S/TDM, 1x8ch PDM, 2x2ch I2S
• USB3.0 x2/SATA3.0 x3/PCIE2.1/QSGMII,PCIE3.0 1x2Lanes/2x1Lane

rtsp服務(wù)器：STM32mp157

• STM32MP157 Arm?-based dual Cortex??A7 800 MHz 32 bits +
  Cortex??M4 32 bits MPU in a TFBGA361 package
• ST PMIC STPMIC1
• 4-Gbit DDR3L, 16 bits, 533 MHz
• 1-Gbit/s Ethernet (RGMII) compliant with IEEE-802.3ab
• USB OTG HS
• Audio codec
• 4 user LEDs
• 2 user and reset push-buttons, 1 wake-up button
• 5 V / 3 A USB Type-C? power supply input (not provided)
• Board connectors:
  Ethernet RJ45
  4 × USB Host Type-A
  USB Type-C? DRP
  MIPI DSI?
  HDMI?
  Stereo headset jack including analog microphone input
  microSD? card
  GPIO expansion connector (Raspberry Pi? shield capability)
  ARDUINO? Uno V3 expansion connectors
• On-board ST-LINK/V2-1 debugger/programmer with USB reenumeration capability: Virtual COM port and debug port
• STM32CubeMP1 and full mainline open-source Linux? STM32 MPU

OpenSTLinux Distribution (such as STM32MP1Starter) software and
examples

– Support of a wide choice of Integrated Development Environments

(IDEs) including IAR Embedded Workbench?, MDK-ARM, and

STM32CubeIDE

3. 各部分功能說明

3.1.rk3568板載端

rk3568板載端運行yocto文件系統(tǒng)，Yocto 是一個很強大的構(gòu)建工具，其功能不僅僅是用來獲取BSP源碼和簡單地編譯源碼，開發(fā)者還可以使用Yocto對其開發(fā)板添加各種第三方開發(fā)庫，而不需要每次重新從零開始編譯源碼，解決第三方依賴的方式進行開發(fā)，對開發(fā)效率的提高有很大的幫助。也可以基于Yocto的構(gòu)建規(guī)則，把自己定義的開發(fā)板卡添加到Y(jié)octo的構(gòu)建工程中，便于向第三方進發(fā)布。

1. 本系統(tǒng)在kernel層面上支持mipi dsi驅(qū)動lcd，支持mipicsi驅(qū)動攝像頭，支持以太網(wǎng)，支持wifi無線網(wǎng)絡(luò)。

2. 本系統(tǒng)在環(huán)境上支持weston桌面系統(tǒng)，支持瑞芯微的RKNN Toolkit Lite2推理庫。

以此為支撐，我們可以在此系統(tǒng)上面完成攝像頭采集圖像，然后送到rknn庫進行推理，之后通過以太網(wǎng)或者wifi推流到pc端或手機端。

3.2. rtsp服務(wù)端

本項目使用stm32MP157（得捷贊助開發(fā)板），運行rtsp 服務(wù)器

服務(wù)器使用開源工具mediamtx

下載位置https://github.com/bluenviron/mediamtx/releases

使用mediamtx有點非常多

不管是在windows還是linux，安裝和使用都極其簡單；

文檔比較詳細，使用過程中遇到的問題很少，不需要去參考其他文檔；

支持rtsp、rtmp、hsl；并且延遲處理的比較好；

集成webrtc可直接播放視頻；

可進行視頻訪問加密處理；

3.3. pc拉流端

PC端進行拉流可以使用ffplay或者直接使用mediamtx的網(wǎng)頁拉流功能，

1. 使用mediamtx網(wǎng)頁拉流功能時需要配置

配置完成之后，重啟stm32mp157上的mediamtx服務(wù)器，然后保證在同一局域網(wǎng)的情況下，瀏覽器輸入如下地址進行拉流

http://192.168.21.117:8889/live/stream/

2. 使用ffplay拉流

確保在同一局域網(wǎng)，使用一下命令進行拉流，其中192.168.21.117為rtsp服務(wù)器，也就是stm32mp157的IP地址。

ffplay rtsp://192.168.21.117:8554/live/stream

使用ffplay拉流延遲較高。

3.4.手機拉流端

手機拉流使用的是easyplayer，EasyPlayer RTSP 播放器是由EasyDarwin團隊開發(fā)和維護的一個完善的RTSP流媒體播放器項目，視頻編碼支持H.264，H.265，MPEG4，MJPEG，音頻支持G711A，G711U，G726，AAC，支持RTSP over TCP/UDP協(xié)議，支持軟/硬解碼，是一套極佳的安防流媒體平臺播放組件

4.作品源碼

源碼主要包含自行構(gòu)建的yocto文件系統(tǒng)以及python編寫的應(yīng)用程序

https://gitee.com/jia_yuhao/digikey_rk3568/tree/master

源碼下載

# git clone https://gitee.com/jia_yuhao/digikey_rk3568.git

5.作品視頻

https://www.bilibili.com/video/BV1rt421H79s/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=de29f8018dea6c4485b6ec360c0595d7

6.項目總結(jié)

rk3568NPU算力僅1TOPS，算力不算太高，并且RKNN Toolkit Lite2推理庫為python接口的庫，在不接入人臉識別推理運算的情況下，rtsp可以實時穩(wěn)定的運行，幀率穩(wěn)定在30fps。

但是，接入人臉識別的算法后，lcd實時顯示幀率只有15fps左右，而通過rtsp推流幀率就只有7-8 fps了。后續(xù)可以考慮使用C++接口的推理庫。在1TOPS的算力下，幀率應(yīng)該會有所提升。

另外，使用開源rtsp工具進行拉流，基本上有1-2秒的延遲。應(yīng)該跟解碼邏輯，解碼參數(shù)和解碼緩存等有關(guān)。