人脸识别打卡系统--基于QT(附源码)

逃离舒适区

---

项目源代码放在我的仓库中，有需要自取

项目地址

https://gitcode.com/hujiahangdewa/Face_recognition.git

---

本项目需要准备到的工具：qt6.8.0、VMware17、Ubuntu24.10、百度AI人脸识别库的密钥、摄像头(笔记本电脑自带即可)

一、项目结构分析

• 本项目选用Linux系统来搭建服务器，首先我们要明白一点就是在Linux系统中一切
  皆文件
• 我们的客户端使用QT来搭建
• 本项目中的客户端与服务器之间的通信采用TCP/IP协议
• 人脸识别算法采用了百度AI中的人脸识别库(免费)

二、服务器的搭建

1. 首先先检查我们的虚拟机的USB功能有没有启用
   windows+R调出这个窗口，输入以下命令
   
   找到VMware USB Arbitration Service，将其启动
   
   启动虚拟机，将摄像头连入虚拟机)
   
   检查摄像头是否连接成功：唤起命令行，输入cheese即可检查
2. 结构分析
   总的来说就是服务器端打开摄像头，将摄像头拍摄的数据传输到客户端中显示出来。
   接下来我们来看看关于摄像头的头文件的结构

#ifndef CAMERA_H
#define CAMERA_H#include <stddef.h> // for size_t#define BUFFER_COUNT 4struct camera
{void *start;size_t length;
};struct buffer_info
{int index;char *pic_buf;int length;
};extern struct camera buffer[BUFFER_COUNT];
extern struct v4l2_buffer buf;
extern struct buffer_info buf_info;/*** @brief 初始化摄像头** @param pathname 摄像头设备的路径。* @return 成功时返回文件描述符，失败时返回 -1。*/
int camera_init(const char *pathname);/*** @brief 启动摄像头采集** @param fd 摄像头设备的文件描述符。* @return 成功时返回 0，失败时返回 -1。*/
int camera_start(int fd);/*** @brief 获取一帧数据** @param fd 摄像头设备的文件描述符。* @param pic_buf 指向图像数据的指针。* @param length 图像数据的长度。* @return 成功时返回 0，失败时返回 -1。*/
int camera_get(int fd, char **pic_buf, int *length);/*** @brief 将已处理的缓冲区重新放入缓存队列** @param fd 摄像头设备的文件描述符。* @return 成功时返回 0，失败时返回 -1。*/
int camera_input(int fd);/*** @brief 停止摄像头流** @param fd 摄像头设备的文件描述符。*/
void camera_stop(int fd);#endif // CAMERA_H

3. 服务器的具体实现(代码)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "camera.h"int main(int argc, char *argv[])
{// 创建socket套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket");return -1;}printf("create socket success!\n");// 设置地址信息struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;                   // 地址协议族IPv4addr.sin_port = htons(65432);                // 端口号addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0"); // IP地址socklen_t addrlen = sizeof(addr);// bind绑定地址信息 端口号int bind_info = bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&addr, addrlen);if (bind_info < 0){perror("bind");return -1;}printf("bind socket success!\n");// listen监听if (listen(sockfd, 5) < 0){perror("listen");return -1;}printf("listen socket success!\n");// 摄像头的初始化int camera_fd = camera_init("/dev/video0");if (camera_fd < 0){printf("camera init failed\n");return -1;}printf("camera_init success\n");// 服务器搭建完毕，保证服务器不停while (1){struct sockaddr_in c_addr;socklen_t c_addrlen = sizeof(c_addr);int conn_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&c_addr, &c_addrlen);if (conn_fd < 0){perror("accept");continue;}printf("client connect success! conn_fd:%d\n", conn_fd);// 开启摄像头----------->摄像头开始获取数据if (camera_start(camera_fd) < 0){printf("camera start failed\n");return -1;}// 连接成功，保证服务程序持续运行while (1){// 服务程序--->发送视频信息// 采集(获取)一帧图像char *pic_buf = NULL; // 定义存放图像数据的指针int length = 0;       // 定义保存图像大小的变量if (camera_get(camera_fd, &pic_buf, &length) < 0){printf("camera get failed\n");continue;}// 1.先发送图像的大小char len[8] = {0};sprintf(len, "%d", length);write(conn_fd, len, 8);// 2.发送图像的数据write(conn_fd, pic_buf, length);// 清除存放图像的缓冲区if (camera_input(camera_fd) < 0){printf("camera_input close failed\n");continue;}}}// 摄像头停止工作camera_stop(camera_fd);// 关闭文件描述符close(camera_fd);// 关闭通信的套接字close(sockfd);return 0;
}

以上服务器代码中的第55行中，由于设备的不同，我们需要进行更换，如果以上代码出现摄像头无法显示的问题，将/dev/video0修改为dev/video1，即可解决。

接下来编译这个服务器文件，使用gcc来编译

gcc server.c -o app -L ./ -lcamera
其中lcamera是摄像头的一些驱动库

4. 启动服务器
   
   这即是服务器启动成功之后的界面，如若启动失败，在评论区留下错误原因。

三、客户端的搭建

1. 创建项目

打开我们的QT软件，创建一个qt项目，具体如何创建可参考这个文章https://blog.csdn.net/hujiahangdewa/article/details/143915238?spm=1001.2014.3001.5501

我们需要在项目文件的.pro文件中添加以下模块，这里面含有tcp/ip协议的构造函数

QT       += network

2.设计ui界面
点击左侧的widget.ui即可进入到ui界面的设计
从左侧的控件栏中拖出三个按钮(Push Button)，根据需要可以进行更名如下：

那我们用什么来显示摄像头传输给我们的图像数据呢？---------使用label或者TextEdit
这里我们就使用label来显示我们的图像数据

我们还需要两个文本框来输入我们服务器的IP地址和端口号
在控件栏中拖出两个LineEdit即可，如下

ui界面的简单布局就是这样，美化的事情可以后期再做。
接下来我们要理解一个很重要的一个QT的核心理念就是----信号与槽
当我们点击登录按钮就是一个鼠标的点击事件。

3. 按钮槽函数的设计
   (1)登录按钮的槽函数
   我们先选中登录按钮，右键，转到槽，在弹出的提示框中选择clicked()

void Widget::on_pushButton_clicked()
{QString IP=ui->lineEdit->text(); //获取IP地址int PORT=ui->lineEdit_2->text().toInt(); //获取端口号client->connectToHost(IP,PORT);//连接到服务器，前提是服务器是启动状态
}

接下来就是当我们登录成功之后，在label框中实时显示我们摄像头拍摄的数据
我们来到widget.cpp这个文件中，新建一个recv函数

void Widget::recv()
{static int flag=0;//第一次读取图像的大小//第二次读取图像的数据if(flag==0){//判断数据是否有效if(client->bytesAvailable()<8){return;}length = client->read(8).toInt();flag=1;}else if(flag==1){//判断数据是否有效if(client->bytesAvailable()<length)//说明图片没有传完{return;}pic = client->read(length);QPixmap pix;//定义一个图片类型变量pix.loadFromData(pic);//显示图像ui->label_3->setPixmap(pix);ui->label_3->setScaledContents(true);flag=0;}
}

然后我们需要在Widget的构造函数中进行信号和槽的绑定

//实例化客户端对象，通信协议client=new QTcpSocket;
//接收信号与接收槽函数的绑定//信号对象       信号    槽函数对象    对象connect(client, &QTcpSocket::readyRead, this, &Widget::recv);

同时启动服务器和客户端，在客户端输入服务器的IP和端口号，登陆成功之后，我们的label框中会显示摄像头拍摄到的数据。如下

(2)注册人脸信息按钮的槽函数

//人脸信息的注册
void Widget::on_pushButton_3_clicked()
{QPixmap pix;//定义一个图片类型变量pix.loadFromData(pic);//显示图像ui->label_4->setPixmap(pix);ui->label_4->setScaledContents(true);//上传的人脸信息QImage image;image.loadFromData(pic);//获取用户的组QString group_id = ui->lineEdit_3->text();//获取用户的IDQString user_id = ui->lineEdit_4->text();//进行人脸信息的注册AI->insert_user(image,group_id,user_id);}

(3)打卡按钮的槽函数

//打卡的槽函数
void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{QPixmap pix;//定义一个图片类型变量pix.loadFromData(pic);//显示图像ui->label_4->setPixmap(pix);ui->label_4->setScaledContents(true);//上传的人脸信息QImage image;image.loadFromData(pic);//获取用户的组QString group_id = ui->lineEdit_3->text();//进行人脸检测AI->search_face(image,group_id);}

//绑定信号与槽//1.绑定识别成功的信号与槽connect(AI, &face::recv_nub, this, &Widget::face_success);

//人脸识别成功的槽函数
void Widget::face_success(QString user_id,double number)
{QString data = "打卡成功,欢迎" + user_id +"业主回家!"+"  "+"相似度为："+QString::number(number);ui->textEdit->setText(data);}

四、人脸识别库的申请

接下来我们将教大家如何申请
首先进入到百度AI的控制台
https://console.bce.baidu.com/#/index/overview

在这个界面中，在人工智能的那一列找到人脸识别，点击应用列表，点击创建应用，根据提示完成创建。然后在返回到应用列表界面，

这里的API KEY和Secret Key很重要，是我们调用百度ai的密钥

返回到我们的qt软件
来到widget.cpp，在widget的构造函数中初始化百度ai，以及输入密钥

//实例化一个百度ai对象AI = new face("API_KEY","SECRET_KEY");   //API_KEY  SECRET_KEY

五、基于人脸识别库的识别判断

1. 识别失败
2. 识别成功

    //绑定信号与槽//1.绑定识别成功的信号与槽connect(AI, &face::recv_nub, this, &Widget::face_success);//2.绑定识别失败的信号与槽connect(AI, &face::recv_dis, this, &Widget::face_failure); //连接人脸识别失败信号到新的槽函数connect(AI, &face::recv_error_msg, this, &Widget::showErrorMsg); // 连接接收错误信息信号到显示错误信息的槽函数

//人脸识别成功的槽函数
void Widget::face_success(QString user_id,double number)
{QString data = "打卡成功,欢迎" + user_id +"业主回家!"+"  "+"相似度为："+QString::number(number);ui->textEdit->setText(data);
}

void Widget::face_failure()
{QMessageBox::warning(this, "打卡失败", "人脸识别未通过，请重新尝试打卡。");
}

//显示错误信息的槽函数，弹出提示框显示具体错误消息
void Widget::showErrorMsg(QString errorMsg)
{QMessageBox::critical(this, "错误", "发生错误：" + errorMsg);
}

六、QT人脸识别----调用百度ai接口

我们注册的人脸信息将会保存在百度AI的人脸库中，每隔一个月会消除一次。
以下代码就是调用这个接口的具体实现

#ifndef FACE_H
#define FACE_H#include <QObject>
#include <QNetworkAccessManager>
#include <QNetworkRequest>
#include <QNetworkReply>
#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <QJsonArray>
#include <QImage>
#include <QBuffer>
#include <QDebug>
#include <QPixmap>class face : public QObject
{Q_OBJECT
public:explicit face(QObject *parent = nullptr);//构造face类，需要传递api_key值和secret_keyface(QString,QString);/********************************************************************************************** 进行人脸库搜索* 参数说明：*  1.图像内容为Qimage类型*  2.查询的用户组*********************************************************************************************/void search_face(QImage,QString);/********************************************************************************************** 添加用户信息，即实现用户人脸注册，当用户存在时添加用户图片，用户不存在添加用户和图片* 参数说明：*  1.图像内容为Qimage类型*  2.添加的用户组*  3.添加到的用户名id*********************************************************************************************/void insert_user(QImage,QString,QString);/********************************************************************************************** 添加用户组* 参数说明：*  添加的用户*********************************************************************************************/void insert_group(QString);/**********************************************************************************************获取access_token值* api_key和secret_key来自于构造该对象时传的参数*********************************************************************************************/void get_access_token();signals:/********************************************************************************************** 该对象的信号，触发该信号返回人脸搜索的用户名id和对比度得分* 触发条件，人脸对比与用户信息阈值超过80则触发*********************************************************************************************/void recv_nub(QString,double);/********************************************************************************************** 触发条件，人脸对比与用户信息阈值低于80则触发*********************************************************************************************/void recv_dis();//用于返回错误码的信号，该信号触发返回错误信息void recv_error_msg(QString);public slots://接收由networkaccessmanager发起的网络请求的网络返回数据，并解析void recv_json(QNetworkReply*);private:QNetworkAccessManager *my_access_manager;QString api_key;QString secret_key;QString access_token;QString user_id;double score;
};#endif // FACE_H

#include "face.h"face::face(QObject *parent) : QObject(parent)
{}face::face(QString ak,QString sk)
{api_key = ak;secret_key = sk;//实例化网络请求管理工具my_access_manager = new QNetworkAccessManager;//关联信号与槽connect(my_access_manager,SIGNAL(finished(QNetworkReply*)),this,SLOT(recv_json(QNetworkReply*)));get_access_token();}
//获取access_token值,发起网络请求
void face::get_access_token()
{QNetworkRequest req;req.setUrl(QUrl(QString("https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token?grant_type=client_credentials&client_id=%0&client_secret=%1").arg(api_key).arg(secret_key)));req.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader,"Content-Type:application/json");QByteArray buf;my_access_manager->post(req,buf);
}
//发起人脸检测的网络请求
void face::search_face(QImage image,QString group_id)
{//将接收到的image类型转化为qpixmap类QPixmap pic = QPixmap::fromImage(image);//存储图像数据到字节数组内QByteArray buf;QBuffer b(&buf);b.open(QIODevice::ReadWrite);pic.save(&b,"jpg");b.close();//封装百度api请求需要的json格式类型数据QJsonObject obj;//图像数据格式要求base64格式obj.insert("image",QString(buf.toBase64()));obj.insert("image_type","BASE64");obj.insert("group_id_list",group_id);//实例化网络请求QNetworkRequest req;//表明网络请求发起的请求地址req.setUrl(QUrl(QString("https://aip.baidubce.com/rest/2.0/face/v3/search?access_token=%0").arg(access_token)));//设置网络请求头req.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader,"Content-Type:application/json");//发起post网络请求my_access_manager->post(req,QJsonDocument(obj).toJson());
}
//发起添加用户的网络请求
void face::insert_user(QImage image,QString group_id,QString user_id)
{QPixmap pic = QPixmap::fromImage(image);QByteArray buf;QBuffer b(&buf);b.open(QIODevice::ReadWrite);pic.save(&b,"jpg");b.close();//封装数据内添加需要增加到的用户组，用户id以及该用户的图像数据QJsonObject obj;obj.insert("image",QString(buf.toBase64()));obj.insert("image_type","BASE64");obj.insert("group_id",group_id);obj.insert("user_id",user_id);obj.insert("action_type","APPEND");QNetworkRequest req;req.setUrl(QUrl(QString("https://aip.baidubce.com/rest/2.0/face/v3/faceset/user/add?access_token=%0").arg(access_token)));req.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader,"Content-Type:application/json");my_access_manager->post(req,QJsonDocument(obj).toJson());
}
//发起添加用户组的网络请求
void face::insert_group(QString group_id)
{//封装组idQJsonObject obj;obj.insert("group_id",group_id);QNetworkRequest req;req.setUrl(QUrl(QString("https://aip.baidubce.com/rest/2.0/face/v3/faceset/group/add?access_token=%0").arg(access_token)));req.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader,"Content-Type:application/json");my_access_manager->post(req,QJsonDocument(obj).toJson());
}
//解析接收到的网络请求的返回数据
void face::recv_json(QNetworkReply *rep)
{//读取网络请求后的返回数据QByteArray replay = rep->readAll();//将数据转化为json文档QJsonDocument doc = QJsonDocument::fromJson(replay);if(doc.isObject()){//将json文档转化为json对象QJsonObject replay_obj = doc.object();//判定json数据内所包含的字样，并获取字样对应的数据值if(replay_obj.contains("result")){QJsonValue val = replay_obj.value("result");if(val.isObject()){QJsonObject replay_obj = val.toObject();if(replay_obj.contains("user_list")){QJsonValue val = replay_obj.value("user_list");if(val.isArray()){QJsonArray arr = val.toArray();QJsonValue val = arr.at(0);if(val.isObject()){QJsonObject replay_obj = val.toObject();if(replay_obj.contains("user_id"))//解析用户id{user_id = replay_obj.value("user_id").toString();}if(replay_obj.contains("score"))//解析人脸比对的阈值{score = replay_obj.value("score").toDouble();if(score > 80)//比对得分超过80认为是同一个人，可以触发信号返回用户id和对比值{qDebug()<<score;emit this->recv_nub(user_id,score);}else{emit this->recv_dis();}}}}}}}//解析access_token值if(replay_obj.contains("access_token")){access_token = replay_obj.value("access_token").toString();}//解析错误码if(replay_obj.contains("error_msg")){QString error_msg = replay_obj.value("error_msg").toString();if(error_msg!="SUCCESS"){//触发信号返回错误信息emit this->recv_error_msg(error_msg);}}//解析access_token值的错误码else if(replay_obj.contains("error_description")){QString error_description = replay_obj.value("error_description").toString();emit this->recv_error_msg(error_description);}}
}

完成以上之后，我们的项目基本完成，剩下的就是美化工作，我们可以根据自己的喜好来进行美化。

七、如何在Qt中添加图片素材

在这个界面中选择Qt，然后选择Qt Resource File

取一个名字，存放位置建议默认，也可根据情况而修改，接下来的设置默认就可。

完成以上步骤之后，会出现这样一个界面，点击添加前缀

建议是设置成以下这样

然后点击添加文件，我们就可以自由的添加图片文件了。我们的文件列表中会出现一个.prc的资源文件

八、项目总结