基于OpenCV的Java人脸识别系统设计与实现

基于OpenCV的Java人脸识别系统设计与实现

1. 引言

随着计算机视觉技术的发展，人脸识别在安全监控、身份验证等领域得到了广泛应用。本文将详细介绍如何使用OpenCV库和Java语言构建一个简单的人脸识别系统。该系统能够从图像中检测人脸，并通过深度学习模型提取特征进行比对，最终输出相似度评分及置信度等级。

2. 环境搭建

为了确保项目顺利运行，请按照以下步骤配置开发环境：
安装JDK：确保已安装Java Development Kit (JDK)，并设置好环境变量。
导入依赖：使用Maven或Gradle管理项目依赖，添加OpenCV及相关工具包。
配置OpenCV库路径：
在application.yml文件中指定不同操作系统的OpenCV动态链接库路径。

 opencv:
    library:
      windows: D:/Program Files/OpenCV/opencv/build/java/x64/opencv_java455.dll
      linux: /home/resources/opencv/libopencv_java455.so

pom.xml 依赖引入

        
            org.openpnp
            opencv
            4.5.5-1
        

windows 版opencv_java455.dll 、openvc-455.jar 文件自行到官网下载

OpenCV 官方网站

3. 核心代码解析

3.1 OpenCV类

OpenCV.java 是整个项目的主逻辑所在，主要包括以下几个部分：
静态初始化块：负责加载必要的DNN模型（如人脸检测模型和特征提取模型），并根据操作系统选择正确的OpenCV库路径。
人脸检测方法：detectFace() 函数接收一张图片作为输入，返回包含人脸区域的子图。
特征提取方法：extractFeatures() 用于从检测到的人脸中提取特征向量。
相似度计算：通过 cosineSimilarity() 计算两张人脸特征之间的余弦距离。
辅助功能：包括从URL加载图片、批量释放Mat资源等实用工具。

public class OpenCV {

    // 人脸检测网络（静态初始化）
    private static Net faceDetector;
    // 特征提取网络（实例成员）
    private static Net recognitionNet;

    static {
        String osName = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
        String libraryPath;
        if (osName.contains("win")) {
            libraryPath = getWindowsLibraryPath();
        } else {
            libraryPath = getLinuxLibraryPath();
        }
        System.load(libraryPath);
        try {
            URL protoUrl = OpenCV.class.getResource("/models/deploy.prototxt");
            URL modelUrl = OpenCV.class.getResource("/models/res10_300x300_ssd_iter_140000.caffemodel");

            // 转换为URI解决特殊字符问题
            String protoPath = new File(protoUrl.toURI()).getAbsolutePath();
            String modelPath = new File(modelUrl.toURI()).getAbsolutePath();

            // 统一路径格式（可选）
            protoPath = protoPath.replace("\\", "/");
            modelPath = modelPath.replace("\\", "/");

            log.info("加载DNN模型:\n{}\n{}", protoPath, modelPath);
            faceDetector = Dnn.readNetFromCaffe(protoPath, modelPath); // 直接使用修正后的路径
        } catch (Exception e) {
            throw new ExceptionInInitializerError("Failed to load face detection models: " + e.getMessage());
        }

        // 从资源目录加载
        try (InputStream modelStream = OpenCV.class.getClassLoader()
                .getResourceAsStream("models/MobileFaceNet_9925_9680.pb")) {

            // 创建临时文件
            File tempFile = File.createTempFile("model", ".pb");
            tempFile.deleteOnExit();

            // 写入字节流到临时文件
            try (FileOutputStream out = new