张彦弘
兰州工业学院
摘要：随着社会的发展和人类生活水平日益提高，人们对于汽车安全度和智能水平的要求也越来越高，然而目前汽车工业中正好缺少大量的科技元素，就该缺陷本文对于人脸识别点火系统进行了研究，即通过FaceID人脸识别技术绘制出驾驶员的面部3D模型与数据库匹配，实现智能自动化点火，利用5G技术将驾驶员的面部信息传输至交管部门进行核查，当出现有危险驾驶的行为，交管部门可通过5G技术严密监视该车辆，从而实现道路安全管理。
关键词：FaceID识别技术 便捷 安全 科技感
引言
21世纪汽车工业高速发展，可是目前汽车依然是传统的手动点火系统，虽然不影响正常驾驶，但是人们对于目前的汽车科技水平依然不能得到满足，因为传统的打火系统其缺点在于汽车防盗性低、点火速度慢、科技感落后。在这个科技日新月异的时代，人脸识别仿佛成了一种新的身份认证，FaceID是一种集安全性、便捷性于一身的人脸识别技术，因而FaceID识别点火系统可以很好的解决防盗、效率慢、科技感低等等问题。该装置可储存数张人脸数据，在系好安全带后，可迅速获取人脸数据并与数据库比对，同时5G传输模块也开始工作，将数据传输到交管部门与驾驶信息库比对。让偷车和危险驾驶成为过去，同时也提升了驾驶员的驾驶感受。
1 系统概述
FaceID识别点火系统是将传统的手动打火改为自动识别点火，将5G带入汽车工业，提高便捷性、防盗性、道路安全性。同时也将科技感带给驾驶者。FaceID识别技术采集到的驾驶员信息与数据库比对，同时将信息传输到交管部门，系统处理器进行匹配处理，成功后对控制系统发出指令，控制汽车电路，起到防盗和道路安全作用。
该系统具有如下优点：
（1）可靠性：FaceID的结构光精度可达到0.1mm,可以精确的绘制出每一张人脸三维模型。
（2）敏捷性： FaceID捕捉速度只需200ms，而5G的传输速度最低都可达到百兆每秒。
2 系统硬件设计
该系统硬件主要由着几个模块组成：FaceID识别模块、系统处理器、5G传输模块、点火模块。
2.1 FaceID识别模块：发射源发射出均匀的点云投射到驾驶员面部，由于物体表面深度不一样，形成空间性变和时间差，反射回来的点云被投影镜像系统采集，经过处理形成面部3D模型，将采集到的数据发送到系统处理器做匹配。
2.2 5G传输模块：系统处理器处理好面部数据的同时，5G传输模块利用高频无线电波（毫米波）找到就近微基站，并向基站发出指令使其基站向交管部门发出相互传输指令，实施驾驶员面部数据与交管部门数据库库做比对。由于5G技术运用D2D新型传输模式，数据包无需经过基站传输，而是，两设备间相互传输，从而做到低延迟、高效率。
2.3 系统处理器：系统处理器收到FaceID识别模块和5G传输模块的数据进行运算处理，得出指令并执行。系统处理器这里采用的是AI芯片，AI芯片是依赖特定的神经算法，相比于传统的CPU更快、计算精度更高，相比于GPU耗能更低、性价比更高，可以利用汽车的蓄电池维持其正常工作。
系统硬件总体设计（图1）
3 系统工作原理
我们将所需要的面部数据提前录入AI芯片中，当驾驶者进入驾驶室系好安全带时，便会触发安全带的锁舌和锁扣上触发装置，汽车电路会将这种信息以电信号的形式传输给FaceID识别系统，该系统开始工作。FaceID迅速捕捉到驾驶者面部特征，第一步，编程让发射源产生正弦条纹图，因为后续要利用变形条纹图获取相位，而获取相位的算法也有多种，此处我们采用的是四步移相法，因此这里产生四幅相位差 pi/2 的条纹。然后将该四幅条纹分时投影到被测物上，采集图（当然也是四幅），同时 要采集四幅参考面的条纹（未被调制，同样四幅）。第二步，相位恢复。由采集到的四幅受调制条纹图计算出被调制相位，这里得到的相位图是截断相位图，因为四步移相算法得到的结果是由反正切函数 计算所得，因而被限制在[-pi,pi]之间，也就是说每当其值超过该范围，其又会重新开始。得到的相位主值。上述二者相减得到相位差，该相位差则表征了被测物相对参考面的高度信息，再代入相位与高度转化公式，得到三维模型。
捕捉到的面部三维模型发送到系统处理器与芯片内已录入得数据做匹配，从而获取权限。如果获取权限失败，汽车便不会启动并且会触发警报装置。同时AI芯片会通过云端将报警信息发送到原车主手机。警报可在车主手机上一键解除，也可在汽车中控输入密码解除。对于非原车主临时驾驶车辆，可登录云端获取临时权限，做到防盗保护。在与系统数据做比对的同时5G传输模块会将驾驶员面部信息、该车信息传输到交管部门，进行信息核查，如果无车辆驾驶信息或驾驶员在实习期内，该行为会被视为危险驾驶，该车会被严格监控，若出现违规违章操作，交管部门可根据相应法律法规进行及时有效的管理，有利于提高道路安全；
当获取权限成功后，系统处理器将会控制整个汽车电路系统。系统处理器先发出一个指令，既检查汽车是否处于P档。若不是，则会自动将档位调至P档，随后将P档信号返回至系统处理器，系统处理器向点火模块发出点火指令；反之，直接发出点火指令。车辆启动成功。（如图2）
（图2）
4 系统前景
车辆搭载该系统后可实现更高的智能化，毋庸置疑现在已经是一个智能化的时代，可想而知数十年后、二十年后，随处可见的智能化、自动化。手动打火系统迟早会被淘汰。就好比第一台一键启动汽车（宝马7系），可以说是汽车启动史上的一个转折点。各汽车厂家纷纷效仿，一键启动成为一大卖点，同样自动打火也可以成为一大卖点。有利于汽车销量的提升。该系统的处理器为AI芯片,AI的普及是未来的必然趋势。当AI普及以后，该系统可以再原有基础上开发到时代所需要的最大化。实现更多的智能化，自动化。有利于提升道路安全，提升汽车防盗，保护生命财产安全。使得汽车能为人类更安全、更舒适、更人性化的服务。
总结：
本系统主要基于FaceID技术、AI芯片技术和5G技术的结合。将传统手动打火系统改为自动点火系统。FaceID识别点火系统可解决日常生活中的诸多问题，例如：解锁防破解、防干扰，钥匙易丢失、易复制，交管所车辆难管理，道路安全难管理等等。同时该系统的运用也将会成为汽车的一大卖点。
参考文献：
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