做个树莓派“口罩检测仪”吧

他们逼我做卧底

做个树莓派“口罩检测仪”吧 [复制链接]

目前，“新冠”病毒仍在全世界范围内肆虐，而“戴口罩”已是安全出行最基本的有效“标配”措施。人群中，我们几乎可以“一眼”就识别出某人是否“戴口罩”，计算机的“人脸识别”技术是否可以呢？其实，利用手中的树莓派和摄像头等设备进行开源硬件编程，完全可以设计制作出一个“口罩检测仪”，实现对人脸拍照进行是否“戴口罩”的检测并做出对应反馈的功能。

1.实验器材及连接

所需的实验器材包括：树莓派及古德微扩展板各一块，摄像头一个，超声波传感器一个，OLED显示屏一块，有源音箱一个，红色和绿色LED灯各一支。

首先，将摄像头的数据线穿过扩展板后插入树莓派标注有“CAMERA”字样的卡槽中，注意二者的“金手指”一面要对应并锁好卡扣；接着，将扩展板正确安装于树莓派上，注意四周均匀小心用力；然后，将超声波传感器插入20、21并排的四个插孔中，注意“双孔”的方向要朝外，引脚的标注要正确对应；OLED显示屏按照四个引脚的标注，插入扩展板的I2C插孔；红色和绿色LED灯分别插入5号和6号插孔，注意“长腿为正极、短腿为负极”；最后，将音箱信号线插入树莓派的音频输出圆孔，再通过数据线给树莓派通电，启动操作系统（如图1）。

2.古德微机器人的“积木”式编程

通过浏览器访问古德微机器人网站（http://www.gdwrobot.cn/），登录账号后点击“设备控制”进入“积木”编程区开始编写程序：

（1）编写两个“LED灯闪烁”函数

实验器材中的绿色和红色LED是用来进行光信号报警的：当检测到人脸是“戴口罩”状态时，绿色LED灯闪烁；反之，则控制红色LED灯闪烁。

从左侧“函数”中新建一个名为“绿灯闪烁”的函数，先建立一个“重复‘3’次…执行…”循环结构；接着，从“智能硬件”-“常用”中选择“控制‘6’号小灯‘亮’”模块语句，因为绿色LED是连接在6号GPIO中；然后是一条“等待0.1秒”模块语句，控制6号绿色LED灯持续亮0.1秒；最后再控制让它熄灭，并且持续0.05秒；实现绿色LED灯快速闪烁三次的效果。

将“绿灯闪烁”函数复制并粘贴，为新生成的函数重命名为“红灯闪烁”，将其中的两处“6号小灯”均修改为“5号小灯”，因为红色LED灯是连接在5号GPIO中（如图2）。

（2）对OLED显示屏进行“初始化”

从“智能硬件”-“显示屏”中选择“初始化OLED显示屏”模块语句，保持其默认的设备型号、使用接口、宽度及高度值不变；接着，建立一个变量，命名为“图片对象”，并为其赋值为“多媒体”-“图片”中的“新建图片模式”，同样也是保持默认的“RGB模式”、宽度、高度值等不变（如图3）。

（3）使用循环结构完成人脸是否“戴口罩”的检测

建立“重复当真…执行…”的循环结构，其中的第一条模块语句是建立变量“超声波测距”，并且为其赋值为“智能硬件”-“常用”中的“超声波测距”；接着是一个“如果…执行…”选择分支结构，对变量“超声波测距”的值是否小于30（单位为cm）进行判断，条件成立的话则建新一个名为“拍照”的变量，其值为“智能硬件”-“摄像头”中的“拍一张照片”；然后建立一个“如果…执行…否则…”二分支选择结构，判断条件是“人工智能”-“人脸识别”中的“检测图片‘/home/pi/imageTemp/facemask.jpg’中的人是否戴口罩”，注意需要将图片的文件名设置为“/home/pi/imageTemp/image.jpg”，因为上面的“拍一张照片”模块语句生成的图片文件是同目录中的“image.jpg”。

条件成立的话，说明抓拍到的人脸是“正常”的“戴口罩”状态，则先在屏幕LOG调试区显示输出“已经戴口罩！”，然后调用执行“绿灯闪烁”函数，接着控制音箱播放语音提示“已经戴口罩！”，最后是为变量“图片对象”添加“已经戴口罩！”文字信息，文字大小和位置的XY坐标均保持默认即可；

条件不成立，说明抓拍到的人脸是“不正常”的非“戴口罩”状态，则先在屏幕LOG调试区显示输出“马上戴口罩！”，然后调用执行“红灯闪烁”函数，接着控制音箱播放语音提示“马上戴口罩！”，最后是为变量“图片对象”添加“马上戴口罩！”文字信息。

在选择分支结构执行完毕之后，添加一条“把图片‘图片对象’显示到OLED显示屏”模块语句，作用是在OLED显示屏显示输出“已经戴口罩！”或“马上戴口罩！”；然后是“关闭摄像头”，还有循环体最后要添加“等待0.5秒”模块语句，防止程序占用过多系统资源而造成“死机”（如图4）。

3.测试树莓派“口罩检测仪”

程序编写完毕后点击“保存”按钮，将程序保存为“口罩检测仪”；接着点击“连接设备”按钮，出现五个对勾说明与树莓派已经成功连接；然后点击“运行”按钮，开始进行测试：

当有人进入超声波的有效检测区时，就会“自动”触发摄像头的拍照。如果测试者没戴口罩，树莓派的红色LED就会闪烁，程序LOG区和OLED显示屏均会显示输出“马上戴口罩！”，而且音箱也会播放“马上戴口罩！”语音提醒；如果测试戴了口罩，树莓派的动作就是：绿色LED闪烁，程序LOG区和OLED显示屏均会显示输出“已经戴口罩！”，音箱播放“已经戴口罩！”语音提醒（如图5）。

山东省招远第一中学新校微机组  牟晓东

eric_wang

这个创意和想法真棒！

soso

好奇口罩检测仪是啥，我以为是看看口罩上菌群超标不超标，哈哈