随着人脸识别的日益普及，它的应用场景越来越广。近几年面市的门禁机、考勤机、校园班牌等终端，纷纷集成了人脸识别功能。但与此相对，相应场景下“服役”多年的老旧设备，由于早期产品设计往往没有摄像头，并且老旧设备算力也不足以支撑人脸识别算法的运行。但如果将这些老旧设备全盘替换，不仅成本昂贵还需要解决系统迭代兼容性问题。
那么如何低成本让老旧设备焕发新生机？近期，笔者从市场上了解到，虹软视觉开放平台联合多家产业链合作伙伴，推出了一款可外接的AI摄像头模组，内置芯片和高精度算力，能够在原设备基础上轻松升级实现人脸识别。
一、什么是A I 摄像头模组？
首先要介绍一下虹软视觉开放平台，它是业内知名的免费视觉AI算法提供方，开放了人脸识别、活体检测、人脸属性分析、人证核验等一系列算法SDK。支持免费商用，而且能够离线运行，在一些对信息安全要求高，或者不具备联网条件的封闭场景下，都非常适用。
该AI摄像头模组概况来说，是一款能够急速上手的软硬一体化小型开发机，可以让AI算法落地更标准化，更小巧化。
软件上，模组集成了虹软视觉开放平台ArcFace人脸识别算法及相应配套应用软件服务。算法能力上除了人脸比对、识别、属性检测、人证核验等多种基础功能外，还支持大面积遮挡下的人脸识别，抵御攻击方面具备RGB/IR活体检测双重保障，支持离线激活使用，同时自带图像质量检测功能，自动过滤画面模糊或小角度的人脸图像，提升识别准确率和识别速度。
硬件上，模组集成了UVC摄像头和RV1109芯片，通过USB接口对外输出视频流数据，只需要将模组插入相应设备，即可工作。其中，自带RV1109芯片平台提供算力这点非常重要，不仅解决了老设备算力不足的问题，而且RV1109芯片性价比非常高，很适合门禁、闸机的改造。
同时，该AI摄像头模组除了支持跨Android、 Windows、Linux等多系统运行，算法计算结果以JSON标准化输出，标准化接口可供平台移植、拓展业务。
此外，这款AI摄像头模组可通过硬件适配参数调节，适配不同分辨率的设备，适用场景也非常丰富，像人员注册、人脸识别开门、考勤打卡、门禁权限管理、识别记录查询等功能，老设备都可以通过外接AI摄像头模组来实现。
二、项目开发详细介绍
从虹软商务获取了其产业链伙伴的AI镜头模组，虹软已经把模组的服务软件部署进去了，同时也提供了Windows及Android的客户端Demo，如果没有特殊需求，安装客户端之后基本能做到即插即用。在我个人的开发过程中，因为项目本身有定制化需求，所以没有用虹软开放平台官方提供的客户端APK，而是自己做了Android的上位机开发。简单来说，项目首先需要获取UVC视频流，将视频图像显示在Android上位机上；其次利用RNDIS将模组和Android上位机建立通信；最后通过Arc服务获取到算法处理结果，并将结果显示到Android上位机，以下是我的开发过程。
2.1 USB摄像头SDK封装
获取USB摄像头视频流需要借助第三方框架，我在Github上找到了一个开源的框架：https://github.com/saki4510t/UVCCamera， 把项目代码clone到本地，使用AndroidStudio打开项目代码；修改“Application.mk文件，运行“ndkBuild”；编译成功后，得到“arm64-v8a”和“armeabi-v7a”两个架构的so包，并编译出jar包；或者执行assembleRelease任务，编译出libuvccamera-release.aar包，供后续项目使用，如下图所示：
2.2 集成USB摄像头SDK
新建Android项目，将“libuvccamera-release.aar”开发包添加到项目libs文件夹中，修改build.gradle文件，编译项目，这样开发包就集成好了，如下图所示：
2.3 AI摄像头模组获取
虹软AI摄像头模组类似于一个软、硬件结合的小型开发机。软件上，模组集成了人脸识别算法及应用软件，通过RNDIS（RNDIS是指Remote NDIS，基于USB实现RNDIS实际上就是TCP/IP over USB，就是在USB设备上跑TCP/IP，让USB设备看上去像一块网卡）服务和Android上位机通信；硬件上，模组集成了UVC摄像头，通过USB接口对外输出视频流数据，只需要将模组插入Android上位机，即可工作。
2.4 实现UvcCameraHelper获取UVC视频流
2.4.1 获取到UsbDevice
我自己实现了一个UvcCameraHelper类，用来管理USB摄像头的生命周期。不同于集成好的Android设备摄像头，AI摄像头模组作为一个外接设备，需要使用“USBMonitor.java”类遍历获取，attach到对应的USB设备后，请求USB权限，如果权限通过，会有一个onConnect回调，表示USB设备已连接，可以进行下一步操作了，具体如下图所示：
如上图，onConnect方法回调成功以后，就可以对UsbDevice进行下一步操作了。
2.4.2 开启USB摄像头
拿到UsbDevice后，借助UVCCamera类，就可以开启USB摄像头了，调用UVCCamera.open()和UVCCamera.startPreview()方法后，摄像头开启成功，使用TextureView作为显示视频图像数据，就可以在Android上位机实时显示摄像头图像数据了，具体实现如下图所示：
2.5 接入AI摄像头模组
2.5.1 实现网络通信
AI摄像头模组里面集成了Arc服务，用于检测、识别人脸，并将人脸结果对外输出。将 AI模组插入Android上位机USB接口上，Arc服务就会自启动了。
通过RNDIS，我在Android端实现了一套Http和WebSocket通信服务，用来和AI模组进行数据传输。如下图所示，使用Retrofit作为网络通信框架：
如下图所示，创建API服务，和AI模组进行网络数据交互：
如下图所示，创建WebSoket服务，用于接收AI模组人脸识别数据：
通过以上步骤，就完成了AI摄像头模组和Android上位机网络通信功能。
3.5.2 网络数据交互
Arc服务包含设备激活、人员注册、设置参数等API。
如下图所示，调用激活接口，激活AI模组，才能够进行后续操作：
如下图所示，调用注册人员接口，将人脸库注册到AI模组中，用于后续人脸识别：
AI摄像头模组集成了人脸识别算法及算法核心业务，将模组摄像头对准人脸，开始识别人脸，并最终将人脸识别结果输出。如下图所示，我实现了一个WebSocket服务，用于接收人脸识别结果数据：
2.5.2 数据显示
拿到人脸识别结果数据，包括人脸框，人脸ID，人脸图片等。如下图人脸识别结果数据结构：
通过自定义View，使用Paint和Canvas类，绘制人脸框Rect数据；根据type类型判断识别结果，包括识别成功、识别失败等，并将人员信息显示在UI上。
到这里，AI模组和Android上位机就接入好了。
三、注意事项
l 由于虹软SDK只包含arm64-v8a和armeabi-v7a的so包，在编译USB摄像头SDK的时候，只能编译对应架构的so包；
l 需要选择对应的USB设备ID，才能正常开启USB摄像头，注意不要选错；
l AI模组连接过程中可能会断开，需要做一些重连操作。
了解更多人脸识别产品相关内容请到虹软视觉开放平台哦