Nalin Balan
Director, AI Center of Excellence (COE) Customer Success
Haoguang (Kai) Cai
Product Manager, Aizip
突破资源受限设备的人脸识别瓶颈：
智能技术的新篇章
人脸识别已成为智能手机与个人电脑等高性能设备的标配功能。然而，要将这项技术集成到资源受限的边缘设备与物联网终端中，仍面临诸多挑战。例如，企业级打印机的用户身份验证、门禁控制面板、考勤打卡机以及销售终端等应用场景，都能通过人脸识别大幅提升价值，但传统解决方案往往超出这些设备的计算能力。
瑞萨电子和Aizip开发了一种人脸识别解决方案，通过使面部识别能够在低功耗、经济高效的微控制器单元（MCU）上运行来填补这一差距。这意味着，设备制造商与系统集成商如今可以在无需云连接或外部处理的情况下，将先进的人脸识别功能部署到边缘设备与物联网硬件中，实现本地化、隐私保护且响应迅速的身份识别。
采用瑞萨电子RA8D1 ArmCortex-M85微控制器单元（MCU）的边缘设备和物联网面部识别解决方案：
完全在设备上运行，无需云连接，最多支持100个用户，并通过面部配件（眼镜和类似物品）保持稳定性
系统在客户测试中实现了>99%的准确率，同时使用最少的资源（低于2MB闪存，低于1MB RAM）
实现打印机访问的安全认证、个性化智能家居控制面板以及楼宇门禁系统的人脸识别功能，全面提升用户体验与安全性
硬件平台：AIK-RA8D1板
AIK-RA8D1板卡集成了先进的AI加速功能，使其成为希望在嵌入式系统中实现实时智能的开发人员的理想解决方案。它的多功能性允许在工业和安全领域的一系列IoT应用中进行部署，同时保持成本效益。
AIK-RA8D1板的主要特性
480MHz RA8D1 MCU在Arm Cortex-M85内核中带有Helium扩展，可提供强大的处理能力、能效和4倍的ML性能提升，使实时面部识别在此类硬件上成为可能。
多种连接选项—包括Pmod、 USB、CAN/CAN FD、以太网和摄像头I/F，可实现无缝集成。
丰富的显示接口—支持用于高分辨率显示器的MIPI-DSI，非常适合AI驱动的HMI应用程序。
高级外设—具有多个GPIO、ADC和I2C/SPI/UART接口，可实现灵活的设备接口。
图 1：AIK-RA8D1与瑞萨电子的软件和合作伙伴生态系统连接
使用FaceID轻松安全地进行人脸识别：
FaceID通过两个简单的步骤为您提供无缝和安全的体验。
快速设置—只需在注册过程中提供一些参考图像。该系统将它们安全地存储在设备上，无需互联网，并保持您的数据私密并受到保护。
即时识别—当您访问系统时，FaceID会自动从实时图像中检测并对齐您的面部，然后将其与您存储的个人资料进行比较以确认匹配—快速、准确且轻松。
整个FaceID管道在单个MCU上运行，无需外部处理器：
图 2：在单个Renesas RA8D1 MCU上完成处理流程
紧凑、高效、可靠：专为实际性能而设计
体验强大的人脸识别功能，同时将系统影响降至最低。该解决方案在单个芯片上运行两个互补的模型，无缝协同工作以提供快速准确的结果：
轻巧设计—闪存使用率低于2MB，峰值RAM低于1MB，该系统可轻松适应RA8D1的限制，为其他应用程序留出空间并降低整体资源消耗。
智能内存管理—通过缓冲区回收与模型顺序运行，系统在不牺牲性能的前提下实现最大化效率。
可扩展的用户支持—最多100个注册用户，并可随着硬件资源的增长而灵活扩展。
识别精准一致—即使用户佩戴眼镜等面部配件，系统依然保持高识别性能，确保在日常场景中的可靠性。
专为边缘设备打造—紧凑的系统架构使该解决方案完美适用于物联网与嵌入式系统等资源受限环境，在内存与处理能力有限的条件下依然高效运行。
型号规格
| Model | 产品参数 | 失败 |
| 人脸检测 | 475千米 | 159分钟 |
| 人脸识别 | 1088K | 28分钟 |
系统资源使用情况
| 资源 | 用法 |
| 总闪存 | 1742KB |
| 峰值RAM | 847KB |
| 堆 | 16KB |
| 叠 | 8KB |
性能指标
| 性能指标 | 结果 |
| 内部测试精度 | >95% |
| 客户测试准确性 | >99% |
| 推理时间 | <800毫秒 |
| 用户容量 | 最多100人 |
| 配件的稳定性 | 是（眼镜等） |
实际应用
与智能手机等高端设备所采用的3D建模技术相比，我们基于图像的人脸识别方法具备多项优势。该解决方案通过省去专用深度传感器与红外投影器，实现更高的成本效益与硬件简化。它为办公和便利性应用提供了恰当的安全级别，适用于无需极端安全措施但需要可靠身份识别的场景。此外，它支持多种部署方式，灵活适应各种安装环境。
这些特性使我们的FaceID解决方案成为以下应用的理想选择：
企业打印机访问控制，确保文档安全领取
考勤系统，实现无接触打卡
临床环境中的医疗设备认证
智能家居控制面板，打造个性化用户体验
具有客户认可的销售点终端
为不同作员调整设置的工业设备
FaceID技术现已可在边缘设备与物联网系统中实现，智能识别触手可及。借助瑞萨电子的RA8D1 Arm Cortex-M85 MCU，面部识别可以在没有云连接的情况下在本地运行。通过在本地运行，它消除了云依赖性，确保了数据隐私，并且即使没有网络连接也能可靠地运行。这为身份验证必须既方便又安全的应用程序释放了重要价值。