[论文解读] Face Recognition for Motorcycle Engine Ignition with Messaging System

Yolanda D. Austria, Luisito Lolong Lacatan+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2017

IoT and GPS-based Vehicle Safety Systems被引用 7

一句话总结

本论文提出了一种低成本、嵌入式的人脸识别系统，集成GPS与GSM技术，用于摩托车防盗安全。系统采用Raspberry Pi 3作为核心处理单元，通过USB网络摄像头捕获面部图像，利用局部二值模式（LBP）算法进行特征提取与识别，仅对注册用户允许启动发动机；未经授权的尝试将触发短信警报，附带捕获的图像及通过GPS/GSM实现的位置追踪，从而通过实时通知显著降低盗窃风险。

ABSTRACT

In this current world where technology is growing up day by day and scientific researchers are presenting new era of discoveries, the need for security is also increasing in all areas. At present, the vehicle usage is basic necessity for everyone. Simultaneously, protecting the vehicle against theft is also very important. Traditional vehicle security system depends on many sensors and cost is also high. When the vehicle is stolen, no more response or alternative could be available to help the owner of the vehicle to find it back. The main goal of this paper is to protect the vehicle from any unauthorized access, using fast, easy-to-use, clear, reliable and economical face recognition technique. An efficient automotive security system is implemented for anti-theft using an embedded system for starting the engine by the use of face recognition and integrated with Global Positioning System (GPS) and Global System for Mobile Communication (GSM). This proposed work is an attempt to design and develop a smart anti-theft system that uses Face recognition, GPS and GSM system to prevent theft and to determine the exact location of vehicle.

研究动机与目标

• 开发一种低成本、基于生物识别的摩托车安全系统，利用人脸识别防止未经授权的发动机启动。
• 集成GPS与GSM模块，实现在摩托车未授权移动时的实时位置追踪与盗窃警报。
• 通过以生物识别认证替代传统钥匙系统，减少菲律宾等高盗窃率地区摩托车被盗事件。
• 在未经授权访问尝试或车辆被移动时，立即通过短信向摩托车车主发送警报。

提出的方法

• 系统使用Raspberry Pi 3作为中央处理单元，管理所有组件。
• USB网络摄像头捕获面部图像，图像转换为灰度图后，使用局部二值模式（LBP）算法进行特征提取。
• 人脸模板存储在本地数据库中，并与实时捕获的图像进行比对以完成用户认证。
• 若认证失败，系统将捕获未经授权用户的人脸图像，并通过GSM模块向车主发送附带图像的警报短信。
• GPS模块持续追踪摩托车的位置，若检测到移动且发动机处于关闭状态，则通过短信发送坐标信息。
• 系统包含密码备用机制，并建议定期清除GSM模块中的存储信息，以防止内存溢出。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于LBP算法与Raspberry Pi 3的人脸识别系统能否可靠地对注册用户进行身份认证并实现摩托车点火？
• RQ2 集成的GPS与GSM模块在摩托车未授权移动时，能否有效提供实时位置追踪与防盗警报？
• RQ3 添加GPS天线对定位精度与系统可靠性有何影响？
• RQ4 在长期使用过程中，系统如何防止GSM模块发生内存溢出？
• RQ5 结合人脸识别、GPS与GSM技术，能否显著降低高盗窃环境下的摩托车被盗事件？

主要发现

• 在首次验收测试中，人脸识别系统成功识别注册用户并实现发动机启动。
• 未经授权用户尝试启动发动机时，系统成功捕获其面部图像，并向车主发送附带图像的短信警报。
• GPS模块准确接收了纬度与经度坐标，实现了精确的位置追踪。
• 当检测到移动时，GSM模块成功将GPS位置数据作为短信发送至车主。
• 系统检测到发动机关闭状态下车辆发生约5米的未经授权移动，并成功触发防盗警报。
• 研究证实，使用GPS天线显著提升了定位精度，相较于无天线配置表现更优。