指纹识别门禁（通用8篇）
指纹识别门禁 篇1
1. 引言
指纹识别门禁系统是采用指纹识别技术来识别人的身份, 对重要机关、科研实验室、档案馆、民航机场等重要通道的出入口进行管理与控制的系统。由于指纹具有携带方便、人人各异、终生不变等特性, 比使用传统的密钥、口令等方式要安全可信得多。近年来指纹识别门禁系统在国内外得到了广泛的应用, 其市场规模也在成倍的增加, 有极大的市场前景。
本系统基于Intel XScale PXA270芯片, 以深圳十指科技公司TF-MD-M1指纹识别模块为硬件平台, 采用嵌入式Linux作为软件开发平台。嵌入式Linux是由Linux内核及一些定制的系统模块组成的小型操作系统。其内核很小, 一般只有几百kb, 加上其他必要的模块和应用程序, 所占用的存储空间也非常小。在本研究领域中, 大部分的识别系统都是基于PC平台, 本文实现的基于ARM+Linux平台的系统具有轻便, 易安装, 可扩展性好、成本低等优点, 具有良好的发展前景。
2. 基于PXA270指纹识别硬件系统设计
本系统由PXA270嵌入式处理器、TF-MD-M1指纹识别模块、GSM模块、电源、LCD显示触摸屏、串行接口、FLASH存储器等组成。PXA270嵌入式处理器基于ARMv5E的Xscale核心, 主频520MHz, 最高频率可达624MHz, 具有丰富的外围接口, 能适应本系统对性能及接口扩展的需要。TF-MD-M1指纹识别模块采集分辨率达到500DPI, 识别率高, 稳定性好;采用1:N或1:1比对 (两种可选) , 算法速度快, 500人指纹只要0.43秒;用户可分多级权限管理及多级的安全级别自主设置, 具有较高的安全性和可信性。指纹识别门禁终端硬件结构如图1所示。
3. 嵌入式Linux系统软件组成
1) 交叉编译环境搭建
在嵌入式软件开发中采用交叉编译, 一般涉及到binutils、gcc、glibc多个软件的安装, 在以root用户登录的前提下, 使用cp命令将xscalev1.tar.gz文件拷贝到PC上/opt下 (必须将其拷贝到/opt目录下) 。然后进入到/opt/目录下, 解压该文件。使用vi编译器来修改/root/.bash_profile使添加的路径生效。
2) 移植BOOTLOAD
操作系统内核或用户应用程序运行之前必须运行Boot Loader, 来完成硬件设备初始化、建立内存空间的映射, 设置堆栈等工作, 从而为应用程序准备一个正确的运行环境。常见的Boot Loade有U-BOOT、GRUB、VIVI、LILO等, 将修改后的UBOOT编译得到二进制文件, 通过JTAG口将UBOOT的二进制文件烧写到NAND FLASH中。
3) 配置并移植嵌入式Linux内核
内核是操作系统的核心组件, 对不同的硬件平台, 需对标准Linux内核进行定制与裁剪, 在满足系统的需求的基础上优化系统的性能及资源占用量。本文使用linux-2.6内核, 在配置时加入对串口、JFFS文件系统的支持, 编译生成Linux内核镜像文件并下载至目标板。
4. 指纹识别门禁软件系统设计与实现
(1) 系统工作模式
系统工作模式分为管理模式与工作模式两种。在管理模式下完成用户注册, 包括填写用户个人信息, 分配唯一的ID号, 完成指纹采集、指纹特征点提取形成指纹模板并保存在用户指纹库中, 以便于对用户的出入情况进行统计。如图2所示。
在采集指纹时为了增加以后匹配的可靠性及准确性, 可对同一用户的指纹采集多次, 选择较好质量的指纹图像作为指纹模板保存;为了防止以后手指受伤或者油垢污染等因素影响, 可以给用户采集多个手指的指纹以备用, 保存在同一用户名下。
用户成功注册之后, 就可以使用指纹门禁系统。用户在终端按下手指, 指纹采集模块将采集该用户的指纹, 经过特征点提取形成指纹模板, 与该终端指纹库中的指纹模板进行匹配。当匹配成功时, 提示认证成功并开锁, 并根据匹配的指纹模板得到用户ID, 记录该用户出入情况;否则提示认证失败, 用户有3次机会, 流程如图3所示。
(2) 软件系统设计
我们将指纹识别门禁系统的参与者分为两类:一般用户和系统管理员。系统管理员的功能有:添加用户、删除用户、查询系统的信息、修改系统属性、日志管理、日志查询;普通用户只有登录功能和显示用户信息。同时, 为了提高系统的安全性, 不仅使用了日志文件系来记录系统的运行, 还添加了GSM报警信息功能。最终的得到的指纹识别门禁系统的用例图如图4所示。
整个系统软件部分主要由七个类组成它们的功能说明及依赖关系如表1所示。
我们以系统管理员为例, 给出了系统管理员用户的工作流程, 系统管理员用户的操作时序如图5所示。
1) 用户输入用户号登录, 通过指纹采集仪输入指纹;
2) 指纹采集仪计算指纹特征值后, 下传指纹特征值到DSP进行1:1对比;
3) 如果用户是合法的管理员用户, 进入管理员窗体, 用户可以进行添加用户、删除用户、查询日志、获取用户总数等操作;
4) 如果用户是非法用户, 提示用户再次输入指纹, 当用户连续三次验证失败时, GSM模块响应, 发送报警信息到指定用户, 同时调用DSP休眠命令, 整个指纹识别门禁系统进入休眠的状态, 此时, 停止对用户的指纹验证。
5. 结束语
ARM由于其具有高性能、低功耗、价格低廉等优点, 在嵌入式系统领域已得到广泛的应用, Linux具有免费、开源、安全可靠等特性, 使得基于ARM+Linux已成为嵌入式开发领域的首选。本文设计的基于嵌入式Linux指纹识别门禁系统经实践证明, 具有速度快、误识率低 (<0.005%) 、体积小、安装方便等特点, 在实用性方面具有很广阔的应用开发前景。软件系统界面友好, 功能上基本完善, 达到了整个系统的设计要求。
摘要：本文介绍了一种基于ARMv5E及嵌入式Linux的指纹识别门禁系统的设计方案, 相比较基于PC的识别系统, 本方案具有轻便、易于安装、成本低廉、可扩展性好、可移植性强等优点;设计并实现了指纹识别门禁软件系统。
关键词：嵌入式Linux,指纹识别,门禁
参考文献
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[3]郑冰, 贾红云, 赵立本.基于ARM的指纹识别门禁系统设计[J].微计算机信息, 2007.2:140-141
[4]孙天泽, 袁文菊, 张海峰.嵌入式设计及Linux驱动开发指南—基于ARM9处理器.北京:电子工业出版社, 2005
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[6]施卫明.基于ARM+Linux的指纹门禁系统设计与实现[D].浙江工业大学硕士学位论文, 2012
指纹识别门禁 篇2
关键词：网络式,门禁,指纹识别
随着科学技术的迅速发展, 当今社会处于一个日新月异的信息时代。人们在享受着高科技带来的各种便利时, 对生活质量的要求越来越高。但是科技的发展所带来的负面影响也日渐凸显出来。盗窃、抢劫等犯罪比例日益增多, 普通的门锁、防盗门以及小区内的监控、报警系统已不能满足人们的需求。一种融合了多学科的高科技技术的智能门禁系统应运而生。
目前, 科技的发展使指纹传感器的价格大大降低, 而性能却显著提高。并且指纹的采集比较容易, 通过指纹进行比对的算法也日趋成熟。指纹识别技术不再高不可攀, 已逐渐走入千家万户, 并已应用到许多嵌入式设备中。
1 指纹识别门禁系统的设计方案
1.1 系统网络拓扑结构。现场总线采用星形拓扑结构 (如图1 所示) 各指纹识别门禁单元控制器通过CAN总线与门禁主控制器相连, 最后连接到PC机上, 各控制器之间采用级联方式, 并通过硬件容错技术来保证系统连续运行。
1.2 系统数据组成。整个系统数据由外部不可见的三部分组成:第一部分指用户数据。它是由智能小区中每个用户的数据组成的一个集合。要求所有用户必须包含于用户数据中。第二部分指门与用户之间的关系。它是指小区中每个用户都要与门禁设备中的记录对应并组成一个集合。第三部分指门禁设备数据。规定与用户建立联系的门禁设备必须存在于门禁设备数据中。软件设计者对上述三种数据只有通过外部接口的连接并经过数据合法性检查这两步才能进行操作。如图2 所示。
2 指纹识别门禁系统硬件电路设计
2.1 门禁主控制器。本文采用双CPU结构做为指纹门禁控制器的硬件系统, 通过使用指纹识别模块M04 来实现指纹采集、图像处理和指纹特征库中存储的指纹进行比较来实现门禁控制的功能。
以单片机AT89S52 为核心的模块实现人机交互功能, 如LCD显示、上位机的接口、与指纹识别门禁的联网接口;各接口之间采用并行通讯的方式进行通信。即使没有上位机的统一管理, 嵌入式指纹控制器也可完成指纹录入、查找、对比、储存及门禁管理等任务, 具有速度快、效率高功耗低等特点。
门禁主控器系统由AT89S52 单片机、存储扩展电路、键盘电路、LCD液晶显示电路、打印设备、M04 指纹模块以及3 种通信模块组成。单片机可通过上位机和指纹智能节点之间的通信, 上传至管理主机, 同时接收管理主机发出的命令, 控制指纹智能节点工作, 硬件系统如图3 所示。
2.2 指纹识别单元设计。M04 型指纹模块分为M04A (配压感式指纹采集仪) 和M04B (配光学指纹采集仪) 。本设计采用M04A, 它内置了标准UART中行通信接口, 该接口通过内嵌的指令由外部控制器进行操作。M04A指纹模块包括指纹采集仪和处理板两部分。指纹采集仪采用先进的CMOS图像传感芯片来制成。而指纹处理板实现指纹图像的采集。如图4 所示。
2.3 电磁锁硬件的接口设计。因为电磁锁是12V供电, 由电源直接供电即可, 但是由于控制电路为5V, 所以要用5V继电器来控制12V, 图5 实现了5V控制12V的要求。
3 指纹识别门禁系统软件流程设计
运行状态管理模块主要对门禁节点的运行状态进行管理。系统管理员可管理所有节点的状态。系统管理员可对高级用户进行节点区域、日期授权, 使得高级用户对区域内的所有节点可以强行开、关、屏蔽、旁路、锁定、解除锁, 并可对一般用户进行授权, 使得一般用户具有高级用户的一部分权限。对于报警信息, 系统将给与文字提示和声音提示。
4 结论
本文主要设计实现了一种指纹识别门禁系统, 包括指纹、对讲子系统和门禁主控系统。通过提取人的指纹来取代传统的钥匙或IC、ID卡功能, 可以为用户提供性能更安全的加密手段。同时还防止了钥匙或卡的丢失给用户造成的损失。只需要用户把相关手指放到指纹采集仪的窗口, 比对成功即可完成开锁功能。本系统还设有LCD显示屏, 能够实时显示进出时间及人员。在发生异常情况下, 系统还能实现报警和自动开锁等功能, 进一步增强了门禁的安全防护措施, 实现门禁系统安全管理的功能。
指纹识别门禁系统主要运用软件编写程序实现了人员进出数据的录入、授权、对讲、电控锁开闭锁的控制、数据的传输及处理的功能。但该系统还存在一些不完善的地方。
参考文献
[1]胡建.基于指纹识别的企业员工考勤系统的设计[J].电脑知识与技术, 2008.
[2]张帆.高校网络指纹考勤系统的设计与实现[J].信息技术, 2010.
[3]宋清昆, 蒋继承.基于AT89C52单片机CAN总线节点的设计[J].自动化技术与应用, 2009.
指纹识别门禁 篇3
解
决
方
案
中控科技
银行系统指纹门禁解决方案
第一部分：前言
银行金库开始全面强化综合防范
——指纹门禁系统将是第一选择
作为银行，在内部的主要通道如：电脑机房、金库、储蓄柜台等重要地方安装了密码锁或IC卡等门禁系统已经是最基本的安全建设了，虽然，IC卡对规范银行的安全管理，提高银行内部的安全等级都有很大的帮助。但携带IC卡实际上又回到了钥匙开门的老路；容易遗失、被盗用、制作新卡费用高、卡管理繁琐等问题层出不穷，安全隐患始终无法根除。
2007年4月14日，河北省邯郸农行金库5100万元现金被盗，嫌疑人为该行现金管理中心管库员任晓峰、马向景，目前两人已被抓获。该银行老员工认为，5100万元能装满满6个麻袋，两个人肯定早有预谋。据说出事的农行行长原本希望通过自查抓到犯罪者，并没在第一时间通知公安部门。
银行属于国家重点安全防范单位，具有规模多样、重要设施繁多、出入人员复杂、管理涉及领域广等特点，作为货币的主要流通场所、国家经济运作的重要环节，以其独特的功能和先进的技术广泛服务于各行各业，业务涉及大量现金、有价证券及贵重物品。
每年银行对安全保卫投入大量资金，然而却堵外不堵内，忽视了预防犯罪要从事后转向事中、由事中转向事前入手。邯郸农行金库5100万元被盗，是库管员顺利经过一道道防盗门后，将内库的巨款席卷而去，这是因技防设施不完善造成的后果，没有把事后事中事前全方位的防范系统有效结合起来。
现在银行普遍认为自家的监控设施如何先进，技防投入也不少，但是监控毕竟是一个事后核查系统，不能够阻止人员犯罪；入侵报警的系统虽属于事中防范装置，但一旦犯罪分子想办法把电源切断，那么这种装置就成了摆设。指纹门
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 禁系统则有其独特的优势，不仅可做为事前防范装置，而且可以通过多种组合方式验证指纹，有效防止内盗发生。
金库指纹门禁系统是由专用指纹门禁机与金库门的专用锁具及专用控制器配合使用。库管员要想进入金库，必须通过指纹验证，并且要与第一个或第二个人的组合才打开门锁，但必须是合法时间段内，如果是非法时间段内，既使指纹验证通过也打不门。如果指纹机遭到犯罪分子破坏，不仅打不开门，而且指纹机会产生报警。如果犯罪分子想切断电源，控制器内有备用电源将进行工作，并产生报警提示音。专用锁具不提供钥匙开锁功能，避免了钥匙管理混乱和任意复制。独有的应急机制分别有不同部门人员管理不同的部件，可以在发生紧急情况下开启金库门。
以往人们只注重监控和报警系统，也投入了大量资金，但作案人员设法阻止摄像机工作，或用棉被盖住摄像机，或用切断电源的方式让摄像机不起作用，金库被盗案件还是层出不穷。金库加装指纹门禁系统，有其独特优势，早在几年前就被人民银行提出了。邯郸农行金库5100万元被盗案再次提醒我们——需要把指纹门禁系统与监控报警系统有机结合起来，形成强大的全方位的综合安全防范体系。
一、银行金库门指纹门禁系统原结构描述：
原本是纯机械的门。开启方式为先插入两把钥匙，开启制动机械插销，然后方可转动大法兰盘将6个保险杠收回，开启大铁门。
后来又安装上了一个保密电子锁，与原机械锁形成双保险，电子锁门外部分是一个密码键盘(内装高能电池)，门内是控制器与电动插销一体的电动锁舌。但无机械应急解锁的机构。无论是电池没电还是电路故障都无法用其他方式打开金库门
二、银行金库门指纹门禁系统指纹开启改造方案：
（1）门外安装指纹门禁，门内安装高智能双锁头电机锁，供电由ups通过市电供电。
（2）银行金库门指纹门禁系统改造后的特点如下：
可以实现双指纹（或密码）逻辑开门，即两个人同时输入指纹（或密码）才能打开，不用再携带钥匙
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 系统通过市电供电，同时有UPS不间断电源供电，即使市电停电了系统也能正常使用。
银行金库门指纹门禁系统解决了系统电路部分故障时应急开门问题，即当电子系统部分失灵时，可以通过两把钥匙插入双锁头电机锁，实现两把钥匙逻辑开门
指纹门禁通过加密指令开启双锁头电机锁，保密性较高，即使外力破坏了指纹门禁，仍然无法开启大门。
可在门禁主机上直接查询什么人几点钟开过门。
三、叙述
我国金融业的迅猛发展，各银行业务蒸蒸日上。但是至今为止，银行内部依然沿用通过用户名和密码的方式进行柜员及主管授权的身份认证，其结果导致密码很容易泄漏或者丢失，使银行的系统存在很大的安全漏洞，后果不堪设想。近年来，由于工作人员盗用他人密码，伪装身份访问超过自身权限的系统，非法窃取和挪用资金的案件层出不穷。如何加强银行内部人员的安全控制，消除现行银行系统这一方面的安全隐患，减少内部人员金融犯罪的发生，是每个银行都迫切需要解决的问题。
传统的密码身份识别方法由于其不可克服的缺点已将难以满足新形势的需要，针对银行现行计算机系统及银行内部管理中存在的问题，我们引入了生物识别技术。指纹识别技术是目前生物识别技术最成熟最容易实现的技术。
需求分析
随着金融改革的深入发展，银行之间的竞争越来越激烈。为了满足客户的需求、提高服务质量、在竞争中取胜，银行网点的设计模式正在变化，开放式分行的设计理念得到了推广。本工程主要在贵行属下营业网点进行具有安全、便捷，分时段可变安全级别，具有内容完善、准确的出入记录以及异常情况报警等功能的银行门禁系统。
门禁综述
在高科技的今天，门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展；门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 因为其改变了以往安防产品如闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动地控制替代了被动监视的方式，通过对主要通道的控制大大地防止了罪犯从正常通道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围制止犯罪或减少损失。
随着生物识别技术的不断发展，价格不断的下降，人们越来越信赖以自己本身，别人无法代替的特征来证明自己的身份。通过这套门禁系统，贵公司可以实现对人员权限的明确限定，无论是内部人员或外部人员，都可以通过对权限的设置清楚的界定可以自由出入的范围，并对人员的进出情况进行纪录，以备查询，极大的解放了人员管理的压力，并可达到在提高安全度的情况下节约人力的效果。
四、公司简介及业绩
中控科技的技术优势
中控科技股份有限公司（ZK Group Inc.）是一家位于美国硅谷San Jose的高科技投资公司。公司专业从事风险投资，涉及金融证券、地产、OEM生产等。中控科技旗下设有中控矿业投资股份有限公司、北京中控科技发展有限公司、深圳市中控电子有限公司、深圳市华模科技有限公司、深圳市特瑞特电子有限公司、甘肃自控成套工程有限公司、新西兰中控贸易有限公司，在深圳上海、成都、香港、美国设有办事处。员工近1100名，在深圳工厂占地近5000平方米，从产品研发到设计，贴片，包装，销售有全部的产业链，公司从1985年开始从事指纹识别算法的研究，已经有超过2000万人使用中控科技的指纹识别技术，同时有超过80000套中控科技生产的指纹识别产品在全球运行，中控科技致力于生物识别技术在全球的推广应用及产业化的发展。中控科技自主知识产权的生物识别算法Biokey是全球最为开放的技术之一，从License到源码级的服务已经被中控科技建立，在全球有近1200家合作开发商，加之Biokey硬件产品价格非常低廉，使得一般公司进入该行业的门槛将不复存在，中控科技希望Biokey 能够在业界树立新的性能及价格标准。中控科技Biokey 技术指纹终端设备也是全球最便宜，最开放的指纹终端产品，目前中控科技是全球最大的指纹识别民用产品核心技术提供商、PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 生产商、OEM制造商,占据中国民用指纹市场70%以上的份额，连续5年市场占有率第一。
金融行业客户：超过150家以上的银行在使用我们提供的技术
· 商业银行北京分行 · 中国光大银行北京分行 · 中国建设银行北京分行 · 中国光大银行大连分行
· 中国农业银行上海分行 · 中国银行无锡分行 · 中国建设银行武汉分行 · 中国工商银行青岛分行
· 中国工商银行哈尔滨分行 · 中国银行无锡分行 门禁行业客户：近10000 套系统在运行
· 中国人民银行总行 25 个省 · 济南军区 · 北京首都国际机场 · 深圳海关 · 日本船器集团中国公司 · 中国工商银行南京分行 · 汇丰证券 指纹考勤系统：近150000 套系统在中国运行
客户遍及27个省，包扩政府，银行，保险，证券，企业等 网络安全：近800 个客户
· 中国银行 · 总参· 二炮 · 天津国税局 互联网身份认证系统 · 中国橡胶网
政府项目：超过 1300 万人在应用 · 上海社会保障卡项目 · 湖南省社会保障卡项目 · 河北暂住人口项目
· 江苏工商网法人资信身份认证系统 · 上海交通管理局指纹IC卡项目
· 四川计划生育育龄妇女普查指纹身份认证项目 国外项目:
· 蒙古共和国国际机场门禁系统 · 利比亚犯罪指纹系统
· 印度Biocheck 网络身份认证系统
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 · 美国 Trackingtime 指纹签到系统 · 阿根廷 Lucky 博彩身份认证系统
第二部分：技术方案
一、系统组成：
在项目的建设工程中，根据贵行需求，在综合众多门禁系统方案的基础上，开发了安全的银行门禁系统，它通过银行授权的指纹来控制外来人员和客户进出银行大门，本系统仅允许经授权人打开电锁。
银行门禁系统由硬件设备和软件管理系统组成。硬件设备包括：前端指纹仪、控制器、开门按钮、电插锁和软件管理系统，根据贵公司的实际需求，门禁机即可脱机工作，又可以联网管理。
1.硬件系统
1)客户要进入银行主要部门，首先必须先按指纹
2)在指纹机上进行比对，然后输出信号到控制器
3)门禁控制器收到指令，记录并给出开锁信号，控制电锁打开
4)门打开一定延时后，门自动关闭，电锁锁上
5)客户操作完成，按开门按钮出门
2.硬件部件简介（1）电锁
根据门的材料、安装方式的不同，如木门、玻璃门，推拉式、对开式，单扇、双扇等的不同，配备有相应的电锁：磁力板锁、电插锁、玻璃门夹锁等。
（2）指纹门禁机
主要采用光学独立型指纹门禁机
独立型指纹门禁机，可完全脱机工作。也可联网进行管理工作，采用光学指纹技术，集成TCP/IP协议，联网简单，管理方便。可同时做门禁和考勤系统。
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案
（3）专用稳压电源
电源采用12VDC 5A变压器，可分别给磁条阅读器和电锁供电。
（4）出门按钮
采用美观大方的出门按扭器，方便、快捷、安全。
（5）门禁控制器
当门禁主机收到磁条信息和红外信号后，发出开门指令，将信息传送给主机，经由门禁控制器控制电锁打开。
3.软件模块
(1)控制部分
(2)数据操作（数据记录、记录查询、记录备份和恢复）
(3)用户和密码管理
(4)报表操作（报表统计、报表预览和打印）
(5)客流统计
软件界面如下:
＊灵活独特的主界面
＊客户机登陆界面
＊控制器属性界面
＊银行特征标识码设置界面
＊操作员管理权限设置界面
＊联动功能设置
＊主控机功能设置
＊软件注册设置
＊帮助信息设置（操作说明）
＊版本信息
二、方案配置说明
本方案提供的门禁管理系统具有极高的性价比，并提供各种开放接口，其可修改性以适应各种应用环境。产品以其优越的产品性能价格，灵活的系统，强大的软件设计能力，超越同类进口产品，我们为客户提供完整，可靠性高，安全性高的无接触智能卡保安管理系统，并提供友
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 好的操作界面和开放接口，方便其它应用的连接。系统组成：
如下图所示，指纹门禁机为系统的前端采集和识别及控制的核心部分，负责整个系统输入、输出信息的处理和储存、控制等； 同时，对人员管理进行多重验证确认，可同时进行4组人员的任意组进行验证组合，只有在所设置的组员同时确认后，方可确认并开门。在门上安装电插锁做为门禁系统的执行部件；门禁管理主机中安装门禁管理软件，负责对整个门禁系统维护和管理。通过对用户的不同权限设置来实现对防范区域的安全管理，从而实现对整个区域的管理与保安。
产品介绍：F702 军工级全金属指纹门禁终端
作为指纹门禁使用时，标配中控专用后端控制盒（将电锁控制，出门按钮，门磁，TCP/IP，RS485和报警输出等放置在后端控制盒中），采取前后端分离的安全方式，通过RS232输出一个加密的开锁信号给后端控制盒，由后端控制盒负责开启或关闭门锁。
后端控制开锁，即使前端被破坏，不会导致门被打开。
前后端一一对应，即使换另一个前端，后端不能识别，同样不会导致门被打开 简便稳固的RJ45连接
F702可连接各品牌门禁控制器作为一个标准指纹读头使用，也可连接中控专用后端控制盒，管理和控制一个门的出入。不管
是作为读头或者门禁机使用，其连线都只有一个RJ45接口。产品特性：
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 · 采用全金属的机身，抗破坏和抗强冲击。防拆按钮设置，一旦触发，即时输出报警信号
· 美国Intel高速闪存存储器 · 直联TCP/IP · 领先的算法，采用国际著名Biokey VX8.0版高速混合引擎指纹识别算法系统稳定提高3.5倍 技术参数：
· 指纹容量：3000枚 · 单组容量：600枚(共5组)· 验证方式：指纹或密码 · 记录容量：50000条/80000条
· 门禁功能 ：50时区、5个分组、10种开门组合，支持多用户进入等（C2控制器相连）
· 报警功能 ：防拆报警、非法开门报警，门未关好报警和胁持报警，并可输出一路报警触发信号，可外接警号，警灯或报警主机(与C2控制器相连)· 联网方式：RS232、RS485、TCP/IP · 采集器 ：中控指纹仪
· 电锁控制： 3A/12VDC继电器输出
· 键盘和显示： 四行中文液晶显示和蓝色背光键盘 · 电源参数：12V DC，工作电流400 mA · 指纹参数：识别速度<0.75秒，误判率<0.0001%，拒登率<0.01% · 使用环境：温度0℃-45℃，湿度20%-80% · 语言 ：简体中文、繁体中文、英文
· Wiegand输出：支持Wiegand26输出（红色选配）· 软件 ：支持实时监测门禁软件 · 指示：双色LED指示灯和蜂鸣器 · 尺寸：140*116*42（mm）
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案
指纹门禁机安装在出入口的门框上。每一员工将一枚使用指纹和两枚备用指纹录入到指纹仪中，员工通过按压自己的有效指纹进入自己相应的区域，通过对用户的分级权限管理，实现对整个区域的有效管理；各房间内设置出门按钮，通过按出门按钮出门；通过门点上安装门磁，PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 实现对门状态的实时监视；在管理主机上安装门禁管理软件，负责对整个门禁系统的维护管理；所有门禁机可以通过TCP/IP和RS485联网，并联接到监控中心管理主机。
门禁系统主要功能：
实现对指定区域分级、分时段的通行权限管理，限制外来人员随意进入，并根据员工的职位或工作性质确定其通行级别和允许通行的时段，有效防止内盗外盗；支持多用户开门模式；可设定某些重要门点如财务室、金库门等，只有多个人同时按压指纹才能开门。
A、功能多样。
B、报警服务，具有系统物理故障保护，门状态报警等。
C、系统及活动监视：可以监视每一个门的开关状态等。
D、系统诊断，可诊断系统那一部分出问题并报警。
E、数据库管理。
F、数据报表。
三、系统功能 系统功能：
指纹开门，更具安全性； 独立连续工作，稳定性好 支持多用户、多部门组合开门； 分时段管理，让管理更科学； 不关门提醒；掉电提示功能。
具备输出报警手指，如果有人受迫开门，可以使用它，使之报警； 支持远程访问，让您千里之外，也可随时管理；
具有短信通功能，如果你需要通知同事或发布一些消息，可以直接在电脑上输入，当同事用机器开门，就能一览你的留言； 配合考勤软件，可以做到指纹门禁/考勤一体化。
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 第三部分：服务及技术支持
用户项目实施的成功与否，不仅关系到用户的投资利益，更会影响用户今后信息化建设。而一个系统建设的成功与否，在很大程度上取决与供应商在该系统上的经验。我公司在总结了几年来门禁系统建设上的成功经验，提出以下方案保证用户项目的成功实施。
保证项目需求实现的具体措施：
为了保证项目应用的开发，必须保证系统的需求调研和需求分析设计工作的质量，必须采取如下的措施：
1、择有相当经验的分析人员；
2、立需求调研表格，包括各相关部门的人员资料，硬件，软件使用情况；
3、立工作周报和工作简报制度，定期讨论各部分的进展情况；
4、导重视、用户参与；
5、进性和实用性的统一。
第四部分：工程保养维修
产品质量保证：我方提供的所有硬件设备均保证包装完整，证书齐备，无质量缺陷。软件功能齐全，初次安装调试均由我方负责，从根本上把系统的故障率降到最低限度。
定期检查：对这次项目的所有一卡通系统软、硬件设备进行定期检查。力争及时解决预发故障，避免小问题引发大故障。
突发事件维护：如遇系统设备突发故障事件，我们也制定了具体的响应时间表。
强化培训：系统操作和维护人员产品性能不熟练，都将影响工程质量，影响客户的使用，进而影响公司形象，因此，必须强化培训工作，通过专门培训，安装调试中培训和常规故障演示培训，达到尽量避免操作故障，并使维护人员能迅速判断和排除常见故障，或经电话指导能迅速排除故障。
PAGE 9 银行系统指纹门禁解决方案 第五部分：培训计划
1、培训前
a、先给有关人员发放培训手册，人手一册；
B、手册内容包括权限操作、故障排除、维护说明等； C、具体安排人员培训。
2、培 训
理论培训内容：系统的组成，整个系统运作的过程，简单的原理，以及相应安全措施，接受疑难问答。（约一天）场培训安排：
对用户使用培训（包括经理指定或委托人员）软件及简单维护培训（技术部）理论：半天 模拟：半天
密码授权及其他： 半天
说明：可根据培训对象的接受能力适当延长时间，到完全理解会操作为止。
附：产品彩页及相关技术参数
指纹识别门禁 篇4
指纹识别技术现在较为成熟, 开放式的实验教学需要更为先进的智能技术作为支撑, 所以将指纹识别技术用于高校实验室门禁系统, 可以大大的减少了实验室管理人员的工作量, 这样就可以解决实验室管理人员的不足以及管理不力, 可以提高工作人员的效率, 同时也减少了人为因素对实验室开关门的影响。充分利用现有资源, 使得实验管理人员的工作更加有成效。作为一种现代智能化的安全管理系统, 提高了实验室管理人员的管理效能。
指纹识别门禁系统是以实验管理人员自身的手指作为开关门的钥匙, 只需要验证指纹即可确认是不是指定的人员来开关门, 从而最终确定是否要开门, 同时, 可以启用自动记录功能将开关门人员的身份及时间记录下来方便日后查看, 而且, 此系统的应用可以不用担心钥匙是否丢掉、门锁是否已坏等情况导致的实验室门打不开而影响实验的进行, 是一种只能、安全的门禁系统。
1 FPC1011F指纹识别传感器
FPC1011F是瑞典Fingerprints公司成功推出的一种电容式面装指纹传感器, 该款电容式指纹传感器利用了反射式探测技术, 具有高图像质量、高耐磨、高抗静电、低功耗等特点, 是一种全新的领先级电容式指纹传感器。它采用独特的反射式测量法, 电脉冲信号由内部IC产生后, 经过ABS导电框发出, 当手指接触传感器ABS导电框以后, 谷和脊之因为离传感器电容基板的距离不同, 感应形成不用的电压值。经过内部的A/D转换, 从而输出高质量的数字指纹图像。
2 系统硬件设计
实验室门禁系统是由单片机AT89S52和各功能模块组成。实验室门禁系统框图如图1所示。
(1) 电源模块采用电池供电可以提供系统中包括指纹识别模块、驱动模块、显示模块和单片机所需的直流电源, 同时在电源电压不足时进行报警, 提示管理人员及时更换电池。
(2) 指纹识别模块采用FPC1011F指纹传感器, 该传感器使用了高灵敏度的像素放大器, 让每一个像素即使是非常微弱的图像都能探测到, 以此提高图像的质量。指纹识别模块通过对个人手指指纹进行采集, 并把采集的图像数据传送给单片机来处理。
(3) 驱动模块是对直流电机进行驱动, 当从单片机得到驱动信号后, 就驱动直流电机带动机械机构进行开关门动作, 同时将此信息返回给单片机来确认门的状态。
(4) 显示模块是对当前门的状态进行显示, 当有人要开门时显示开门人员的身份信息。
该实验室门禁系统在电源模块正常供电的情况下, 指纹识别模块对开关门人员的手指指纹进行采集识别并将指纹数据传给单片机, 当单片机接收到指纹数据后进行比对, 得到相关人员的身份后将相应的信息送给显示模块显示出来, 并同时发出一个指令给驱动模块进行相应的动作, 从而实现对实验室门的开关操作。
3 实验室门禁系统的特点
3.1 便捷性
与现在大多数实验室使用钥匙等相比, 使用指纹识别门禁系统变得更简单、更容易, 只要有相关人员在就可以开启实验室门。
3.2 时效性
经过反复试验证明平均在1S左右就可以识别, 然后进行开关门操作, 缩短了开关门时间, 同时节约了因钥匙丢失而寻找的时间。这样给予管理者更多的时间来对实验室进行整理。
3.3 安全性
该系统的使用在一定程度上杜绝了一些非安全因素的发生。由于指纹识别的唯一性, 所以只有合法有效的的人员才可以对实验室进行开关门。从而不用担心因为钥匙丢失而使得其他人员进入实验室丢失实验器材的情况。
3.4 准确性
该系统可以对相关使用人员进行指纹数据采集, 只有采集过的人员才可以使用实验室, 其他人员则需要有关人员的允许才可以进入使用, 这样每天就可以详细的记录实验室的使用情况。
4 结束语
目前, 指纹识别考勤在企业应用非常成熟常见, 而在门禁系统方面的实际应用需求远远大于考勤, 所以该系统具有潜在的应用前景和市场需求。本系统使用方便、技术先进, 大规模的应用在实验室当中才能够真正的实现智能化服务, 才能更好地提高实验室的使用效率。
参考文献
[1]田鹏.指纹识别技术的研究[J].科学技术与工程, 2007 (18) .
[2]王超峰.基于指纹识别的实验室管理系统设计[J].长春理工大学学报, 2013 (04) .
[3]白洁.门禁系统中自动指纹识别技术的研究[D].武汉:武汉理工大学, 2009.
指纹识别门禁 篇5
1 系统总体设计方案
本控制系统设置在小区每个单元的出入口上, 图1为本系统的总体设计方案。系统主要由M04B指纹识别模块、微控制器AT89S52、音频模块、电磁锁控制电路、键盘输入和显示、对讲模块等部分组成。系统通过M04B指纹识别模块识别用户指纹的真伪, 控制电磁锁的开启。当M04B指纹识别模块因指纹湿、干或是角度不够而无法识别指纹时, 启动音乐模块, 告诉用户出错信息。来访者通过键盘输入拨通所要访问的用户分机, 与住户进行对讲。
2 硬件电路设计
2.1 指纹识别模块与控制器的连接
M04指纹识别模块是长春鸿达光电子与生物统计识别技术有限公司专门为用户的第二次开发和利用而设计的专用指纹模块, 模块由指纹采集仪和指纹处理板组成。指纹采集仪部分采用先进的CMOS图像传感芯片和光学技术制成。指纹处理板是整个模块的核心, 能够在控制发送的指令控制下, 完成指纹图像的采集、特征值提取、比对等功能。M04指纹识别模块与控制器之间的连接方式, 见图2。
因指纹识别模块的输入、输出均采用漏极开路形式, 所以图2中的TXD和RXD引脚各接10KΩ上拉电阻提高电路的驱动能力。指纹采集模块与AT89S52串行通信采用方式1 (10位数据帧格式) , 即1个起始位、8个数据位和1个停止位。通信波特率设置为9600bps, 当定时器T1作波特率发生器时, 选用定时器模式2 (自动重装初值) , 设计中AT89S52的晶体振荡频率为11.0592MHz, 则初始值X为0FDH[1]。
2.2 电磁锁控制电路
电磁锁需12V电源供电, 而控制器的工作电压为5V, 所以通过控制器控制固态继电器实现电磁锁的控制。电磁锁的具体控制电路如图3所示。
2.3 存储器电路设计
本设计采用CAT24WC02存储器。CAT24WC02为2048位 (2K) 串行E2PROM, 在内部组织成256*8 位。图4为控制器和存储器的连接图, A0-A2为地址选择线, 最多可以级连8片存储器。但小区门禁系统所要存储的信息不是很多, 选用一片存储器即可, 所以将A0-A2直接接地。读写选择线接到单片机的P2.1口, 时钟线选接到P2.3口, 数据线连接到单片机的P2.2口[2]。
3 系统软件设计
3.1 指纹采集模块通信协议
控制器和指纹识别模块之间要进行数据的正常交换, 必须遵循通信协议, 而且软件设计时, 首先处理好双方之间的数据发送和接收。
指纹识别模块M04与控制器之间的通讯协议采用应答方式, 即M04模块接收到命令后, 先发送应答指令, 然后再进行相应的操作。应答指令包括6个字节, 即:00H、88H、00H、00H、00H、00H。
控制器控制M04的格式包括先导码、控制指令、控制数1、控制数2……控制数N。其中:
(1) 先导码包括7个字节, 即:00H, AAH, 00H, AAH, 55H, AAH, FFH;
(2) 控制指令包括存储指纹、指纹比对、删除指纹、指纹全部删除、分块删除等功能;
(3) 控制数N根据控制指令的不同操作取相应的值, N的取值范围为1～209;
(4) M04成功接收控制器发出的控制指令与否M04返回相应的应答信息。比如当控制器成功发出存储指纹指令时, 返回值为00H、66H、00H、00H、00H、00H;而失败时返回00H、FFH、00H、00H、00H、00H。
3.1.1 数据发送
控制器向指纹采集模块发送数据时, 字节与字节之的最大接收时间间隔为4mS, 但考虑到稳定性和快速度, 将字节与字节之间的间隔调整为4.8mS。经测试, 在4.8mS间隔操作中, 未出现数据错误和通信失败等情况。
3.1.2 数据接收
因保证数据接收正确, 采用等待无间隔接收方式, 即控制器发送完指令后马上进入等待接收状态, 准备接收来自己指纹采集模块的数据。接收分为两种格式, 一种是固定字节接收, 共12个字节, 即6字节应答码和6字节返回码。另一种格式为6字节应答码加上N字节返回码, 再加上两字节的FFH结束标志码。
3.2 指纹存储和比对
指纹采集模块的程序主要分为存储指纹和比对指纹两部分。存储部分是给指纹识别模块输入比对的原像。比对指纹是把采集到的指纹与原像指纹比对, 判断出是哪个住户的主人。用户在存储指纹时应尽量挑选指纹比较清晰的手指进行采集存储, 并且最好存有备用指纹, 以便手指损伤时使用。指纹存储和比对程序流程图如图5和图6所示[3]。
4 结论
本文介绍了利用M04指纹识别模块的小区单元门禁控制系统硬件设计和软件设计。经测试, 本系统的指纹采集和比对时间非常短 (一般小于0.5秒) , 指纹误识率小于万分之一, 整体性能稳定, 在智能小区安防系统设计中具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]成都木马科技.单片机原理及应用[M].北京:北京希望电子出版社, 2000.5
[2]先锋工作室.单片机程序设计实例[M].北京:清华大学出版社, 2003.1
用于智能门禁系统的人脸识别技术 篇6
关键词：智能建筑,人脸识别,相关度,属性关系
1 引言
智能建筑(即智能大厦和智能住宅小区)是建筑艺术和现代控制技术、通信技术和计算机技术有机结合的产物。智能门禁系统是限制进入小区的外来人员的重要设施,可分时段、分区域、分级管理出入人员,以确保内部安全。智能门禁系统的识别系统通常采用各种卡式识别系统,包括磁卡、IC卡、射频卡(TM)、智能卡、指纹识别等。各种智能门禁系统一般采用电动门锁和智能卡取代传统的门锁和钥匙,用户持有一张编码唯一的加密智能卡。
笔者对基于人脸识别技术的智能门禁系统进行了研究。基于生物特征的人脸识别是通过人类自身的生理特征确定一个人的身份。生物特征是人内在拥有的,不会遗失,不易复制,方便使用,比起传统的密码和磁卡等手段,更具可靠性及安全性。图1为基于人脸识别技术的智能门禁系统。
2 人脸识别技术
在安全控制和人机交互等领域内,自动人脸识别技术有着广泛的应用[1,2,3,4,5]。早期的人脸识别算法有基于几何特征的人脸识别(利用面部特征点的大小、位置、距离和形状等几何参数为特征进行识别)和基于模板匹配法(利用相关匹配比较待识别图像和标准模板)。经过多年研究,形成了人脸识别的几个主流研究方向[6,7]:基于主元分析的特征脸方法是一种比较成功的人脸识别技术,掀起了人脸识别研究的第二次高潮;Fisher脸方法在特征脸的基础上,引入类内共性和类间差异的分类信息,使得投影子空间适用于分类问题;弹性图匹配法是一种解决多姿态变化问题的基于局部信息的人脸识别方法;局部特征分析法考虑了面部局部特征的信息和它们之间的拓扑关系。这些主流技术在近期得到了更为细致的研究和探索。在分类器设计方面,许多研究采用了基于神经网络的方法、基于支持向量机的方法和基于多分类器的方法。除了上述静态图像人脸识别的研究,三维图像识别研究和动态脸像识别也是人脸识别研究的重要组成部分。
3 人像检测的实用算法
使用常用的模板相关运算,即使用人像检测器作为模板在被检测的矩形图像窗口逐行逐列移动,从而计算相关度,相关度最大的位置即为最佳匹配定位点。由于模板的移动是逐点遍历窗口图像,当前匹配运算点与前面已经匹配运算过的位置无关联,所以它们的匹配运算路径无助于到达最佳匹配位置,匹配效率很低。笔者使用一种实用图像检测的算法,使模板图像在给定窗口图像中尽量向下一个相关度较大的位置移动,从而使模板图像能快速到达最佳匹配点[2]。检测方法见图2。
在图2中,设A为M×N给定窗口图像点阵,B为m×n人像检测器点阵,它们都是256级灰度图像,即0≤A(i,j)≤255,其中0≤i≤M-1,0≤j≤N-1。同样,0≤B(i1,j1)≤255,其中0≤i1≤m-1,0≤j1≤n-1,m∈(0,M),n∈(0,N)。有效的匹配运算区域在图2a虚线所围矩形内。
以人像检测器作为模板,将其左上角移动至图像A中点(i,j)处并进行相关匹配运算,它对应于窗口图像的子图像块(图2中阴影区域),可记为
则点(i,j)处人像检测B与子图像块Aw(i,j)的归一化相关度为
式中:i1∈(0,m-1);j1∈(0,n-1);B軍是人像检测器均值,仅需计算一次;是子图像块的均值;γ(i,j)∈[-1,1]。归一化相关度与子图像块和人脸检测器的大小变化无关。
该算法的基本思想为:移动人脸检测器进行相关运算,使人脸检测器的移动方向与最大相关度方向一致,从而使匹配位置快速到达最佳匹配运算点。设当前匹配运算点P0,对应相关度为γ0,选择其3×3邻域中相关度最大的一个点为下一个匹配运算点,否则任选一个未被使用过的点,重复上述过程。由于相关度已归一化到[-1,1]区间,因此可以用一个相关度阈值来检测当前点是否为最佳匹配点。
4 人像识别的快速算法
人像识别一直是人们研究和探讨的课题。目前常用的图像识别方法有:1)基于图像纹理的图像识别,如何选择合适的图像纹理参数定义图像相似度是问题的关键和难点。2)基于图像直方图的图像识别,如果两幅图像有相似的直方图(相似的均值,相似的方差),则这两幅图像是相似的。3)基于图像内容的图像识别,图像可表示为一种支持目标特征和目标间关系的属性关系图,若两幅图像的属性关系图是相似的或可匹配的,则这两幅图像是相似图像。笔者介绍一了种新颖的图像识别方案。该算法归结为一幅图像“旋入”另一幅图像的概率。
如果T1∈Rm×n是标准图像,T2∈Rm×n是待识别图像,定义正交问题意义下的图像相似度(Image Similarity Degree,ISD),设为
式中:QTQ=En;Q∈Rm×n是正交变换阵;F是一范数;En是单位阵。则
因而式(1)等价于极大化tr(QTT1TT1)的问题。计算T2TT1的奇异值分解可以解决极大化Q的问题。若UT(T2TT1)V=Σ=diag(σ1,σ2,…,σn)是T2TT1矩阵的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),则可定义正交矩阵Z=VTQTU,使得
ISD算法步骤如下:
2)计算C的SVD,即UTCV=Σ,得到U和V;
4)ISD=‖I1-I2Q‖F2。由ISD定义和算法可知,ISD越小,则两幅图像的相似性越高。
5 实验结果分析
本文使用Yale图像库中的部分图像和用数码相机自拍的图像共同建立了一个测试图库,每人有3～8张照片,每张照片有较大的表情变化、明暗度变化,并且包括同一个人戴眼镜与不戴眼镜的情况。样本图库选用每人一张较为标准的图像,作为识别的样本。
实验结果如图3所示,左边的视窗显示了所有待识别图像,选中当前待识别的图像(用矩形框标出),右边的视窗显示匹配得出的标准图像,标准人脸图像下面的数字即为计算得出的相关性系数,同时给出此人的相关信息(预先在样本图库中给出)。从仿真结果可以看出,同一个人的人脸之间明显比不同人的人脸之间的检测结果小,合理选择阈值,即可正确识别人脸图像。从实验结果可以看出本文方法对于多姿态的人脸识别具有较好的识别率,并且可以在一定程度上适应光照明暗强度的变化。
若将测试图库中的所有图像进行匹配,则应设定适当的鉴别门限。当两个模式之间的距离小于该门限时,认为这两个模式匹配,否则认为不匹配。对于门限的合理选择,必须尽可能减小错拒率(False Rejection Rate,FRR)和错收率(False Acceptance Rate,FAR),从而使正确识别率(Correct Recognition Rate,CRR)获得良好的结果。所谓错拒率就是将两个本来属于同一类的模式误认为不是同一类。所谓错收率是指将两个本不属于同一类的模式误判为同一类。可以通过统计错拒率和错收率设定鉴别门限。若门限定的高,错拒率会减小,而错收率将上升;反之,当门限定的低时,错拒率会上升,而错收率将减小。总之,错拒率和错收率不可能同时减小,哪一个比重大些,可以使用权重因子α控制,由此构筑用于设定门限的函数f(ISD)为
式中:f(ISD)的最小值对应的ISD就是鉴别门限;f1(ISD)和f2(ISD)分别为关于相关性系数ISD的错拒率和错收率。α<1,表示认为错收的风险较大,选择的门限将使错收率低于错拒率;反之,α>1,表示认为错拒的风险较大,选择的门限将使错拒率低于错收率。
6 小结
利用人脸识别技术将传统的钥匙开锁用人脸作为“钥匙”来代替,此“钥匙”绝对唯一,不会丢失。在楼宇门口安装人脸识别终端机,对住户进行人脸登记,作为开门的“钥匙”,只有合法的住户进行身份识别时,方可成功开门,一旦有不法分子想进入楼宇,检测到身份不符,对住户和管理人员发送警示信号,并拍下不法分子照片,防止小偷作案。专门针对楼宇的安全防范而设计的楼宇人脸识别智能门禁系统,必将提升楼宇的安全性。
参考文献
[1]薛鸿民,刘志镜,刘利,等.基于形状的图像检索的关键技术研究[J].计算机应用研究,2002(11):20.
[2]刘利,董惠,王栋,等.一种基于小波的人像检测快速算法[J].金卡工程,2006(8):13.
[3]杨润玲,周军妮,刘利.基于改进型FCM聚类的图像分割新方法[J].电视技术,2008,32(6):12-14.
[4]周军妮,刘利.基于Hough拟合算法的对称目标姿态测量新方法[J].电视技术,2007,31(8):91-93.
[5]周激流,张华,郭晶,等.基于先验模板的人脸面部特征提取的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2000,5(12):337-339.
[6]田捷,杨鑫.生物特征识别技术理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
基于单片机的指纹门禁系统设计 篇7
随着科学的进步, 人们对于小区门禁系统的安全、便利有了更高的要求。越来越多的小区门禁采用指纹识别系统。指纹识别系统具有很多优点, 因为每个人指纹的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上都不相同, 并且是唯一的、终生不变的。因此利用这种唯一性和可靠性, 指纹门禁系统具有安全性高、简易方便等特点。
本文所设计的指纹门禁系统基于TI的高性能TMSP430F135芯片, 以Finger Print Card公司的FPC1011C指纹传感器作为硬件平台, 以嵌入式Win CE操作系统为软件平台对系统处理模块主电路的设计, 以及指纹图像采集传感器与单片机数据接口进行设计研究是本文研究的重点。
2 系统硬件设计
本文的硬件主要包括指纹传感器、单片机处理器、LCD显示电路、按键键盘、门锁驱动电路等部分组成。指纹传感器主要完成指纹的采集、识别, 指纹特征信息的存储、删除等操作。单片机处理器用于控制整个硬件系统, 对各个部分发出任务指令。LCD显示器用来显示时间和提示操作信息以及显示管理操作菜单, 和键盘一起组成人机交互界面。本文中指纹门禁系统的硬件结构框图如图1所示。
3 系统软件设计
本文的软件设计主要由指纹识别控制程序和指纹识别算法流程两大部分构成。
3.1 指纹识别控制程序
指纹识别控制程序包括指纹比对、指纹录入和指纹删除。
这里指纹对比就是对当前输入指纹进行验证, 系统首先执行录入图像命令, 对指纹区域的图像验证是否为指纹, 如是指纹则进入下一步, 系统发送比对指纹命令, 比对通过则执行开门命令。指纹录入就是将没有登录的指纹, 通过采集指纹特征信息存储到指纹库, 使录入的指纹成为指纹库的一员。指纹删除就是先验证管理员身份, 通过后选择指纹删除。该控制系统的主流程图见图2所示。
3.2 指纹识别算法
在通过硬件系统采集到指纹图像之后, 还需要经过指纹图像的预处理、图像增强、二值化和细化、指纹特征提取和指纹对比匹配来对指纹进行验证, 实现门禁系统的控制。指纹识别算法流程见图3所示。
4 结语
指纹识别门禁 篇8
关键词：指纹识别,触摸屏,TMS320VC5416PGE-160AT89C51
1 引言
目前社会上的门禁技术主要有IC卡技术、指纹技术、磁卡技术、非接触智能感应IC卡技术等。然而, 现有的身份号、射频卡和口令的门禁系统却只能在方便与安全之间徘徊, 从来没有实现过充分的安全, 更好的安全性却带来了不方便。因此人们的目光被生物识别技术所吸引, 由于人的身体的特点具有不可复制, 能阻止非授权的访问。指纹识别作为生物特征识别的一种, 它具有唯一性、终身不变性、难于伪造等特点, 使其在数据加密、金融安全、电子商务等安全性要求较高的行业中得到广泛应用。本文详细介绍了一款指纹门禁系统的设计方法。
2 系统整体设计方案
如图1所示。本系统设计开发了基于TI公司TMS320VC5416PGE-160 DSP芯片的嵌入式自动指纹识别系统的硬件模块, 包括指纹采集模块、电源管理模块、时钟模块、数据存储及传输模块, 在开发出自动指纹识别系统的硬件模块上再和外围单片机进行通讯, 通过单片机完成对系统指纹识别模块的控制, 实现指纹的采集、比对、存储, 通过控制键盘实现人机交互, 通过上位机软件完成对系统参数的设置、指纹数据的导入, 具有指纹添加、删除功能。本设计还采用目前比较新潮的触摸屏来取代传统的机械式的按钮和显示模块, 同时还加入了语音电路, 使操作更具有智能化。整个系统的结构框图如图1所示。
3 系统主要硬件电路设计
3.1 指纹传感器与DSP处理器的接口电路
根据对各种指纹传感器采集质量和性能的分析, 本系统选用的是富士通公司推出的一款固态电容式指纹传感器MBFZ00, 它性能高、功耗低、成本低。MBF200支持三种接口形式和四种操作模式, 这四种操作模式相互独立, 不能同时工作。本系统采取的是微处理器接口模式, 其接口形式非常简单, 是将MBF200的8位数据线与DSP芯片直接相连, 如图2所示。
3.2 存储器ST39VF800A与DSP的接口电路
本系统使用了两种存储器, TMS320VC5416内部的双读写随机动态存储器DARAM和外部扩展非易失性存储器FLASH。由于TMS320VC5416的内部DARAM在掉电后会丢失数据, 因此需要非易失性存储器在断电后保存系统程序以及上电时的初始化数据, DSP外部扩展了FLASH存储器ST39VF800A【3】芯片来保存这些数据。SST39VF800A是SST公司推出的512Kxl6bit高性能闪存芯片, 在线读写时间为70ns, 满足系统启动引导程序时的1个等待周期的访问速度要求, 可以达到系统要求存储的指纹特征模板与访问日志以及实时性的要求, 具体接口电路如图3所示。
系统复位时, DSP的程序需要从外部低速FLASH中调入, 因此系统采用了较低工作频率的DSP复位时钟 (10MHz) , 由于SST39VF800A的存取速度可达70ns, 因此不需要加入等待周期。当程序全部从FLASH调入内部高速RAM中后, 用软件设置时钟模式寄存器CLKMD=9007H, 就可使得C5416工作在120Mhz的频率。
3.3 单片机与DSP通信接口电路
为了既充分发挥DSP的数值处理能力, 又具备良好的人机接口和丰富的软件资源, 在本系统中, 采用单片机和DSP的主从式结构。单片机作为主机完成对DSP的控制, 数据处理结果的显示以及人机对话, 而大量的数据处理运算则交给DSP来完成。归纳而言, DSP的工作是把从指纹传感器中采样过来的图像数据进行运算处理, 而处理的结果通过数据通讯告诉上位机 (单片机) , 这样, 单片机根据传输过来的这个结果进行响应的动作处理。单片机与DSP通信可以分为串行和并行两种方式, 在本系统中, 采用了符合RS232标准的串行通信作为通信方式, 接口电路如图4所示, AT89C51的TXD和RXD, 分别与指纹识别系统平台的RXD和TXD引脚相接完成串口通信, 各接10K的上拉电阻提高电路的驱动能力。
本系统要求通信波特率设置为9600bps (与平台所设计的通信波特率一致) , 当定时器T1作波特率发生器时, 选用定时器模式2 (自动重装初值) , 设计中AT89C51的晶体振荡频率为11.0592MHz, 则初始值X设为0FDH。
4 软件设计
程序设计涉及到DSP编程和单片机编程, 以DSP与MBF200指纹传感器接口编程为例, 首先要对MBF200进行初始化, 主要是启动内部ADC并对特殊功能寄存器CTRLB的第0和第2位置位以确定ADC后的地址是自动增加, 同时设置芯片的时钟源并等待30μS后使能传感器, 其次是调整参数, 其中DTR是放电时间寄存器DCR则是用来设置放电电流速率的寄存器, PGC是可编程增益控制寄存器, 主要用来设置放大器的增益。最后就是获取指纹图像数据, 针对本设计采用的微处理器接口模式, 共有三种指纹图像数据获取方式, 分别为获取行数据方式、获取子图方式和获取整幅图像方式。由于篇目有限, 这里只介绍获取整幅图像方式, 此方式是把数据采集方式初始化为从0行0列到299行255列, 以获取整幅图像数据。流程图见图5所示。
首先初始化CTRLA为Ox04, 对指纹图像的捕获是以行为单位进行的, 从第0行开始, 对它进行充放电, 充放电后传感器的电压差值就是相应传感单元指纹图像的电压值。然后对该行中每一个像素进行A/D转换, 只有当A/D转换的值被读取之后, 下一个像素的A/D转换才能继续进行。这样逐行进行直到完成第299行的最后一个像素。在指纹采集的过程中, 如果DSP片内空间不够放置一枚完整的指纹, 就需要及时把片内RAM中的数据及时搬到片外扩展程序寄存器, 以免内存中的指纹数据被新的数据覆盖。
5 部分程序清单
6 结束语
本文介绍了基于DSP技术开发的一款指纹门禁系统。经测试, 本系统的指纹采集和比对时间非常短 (一般小于0.5秒) , 指纹误识率小于万分之一, 整体性能稳, 可以适用于门禁等多种应用场合, 有很好的市场前景。
参考文献
[1]TPS37HD301.UAL-OUTPUT LOW-DROPUTVOLTAGE REGULATORS SLV167C-SEPTEM BER.1998:Page5-11.
[2]Veridicom Crop, MBF200 Solid State Fingerprint Sensor Datasheet.
[3]SST公司.SST39VF800A使用手册[M].2001:1-5.