一种基于掌纹特征的门禁系统技术方案

一种基于掌纹特征的门禁系统，其特征是将掌纹识别技术和嵌入式系统相结合，应用基于现场可编程门阵列的软核处理器技术，设计出完全脱离通用计算机的嵌入式掌纹门禁系统。主要由掌纹采集设备，存储设备，现场可编程门阵列器件，全球移动通信系统和液晶显示屏及门锁控制设备所构成。主要特征在于：由上述部件构成不包括通用计算机在内的利用掌纹特征实现门锁控制的门禁系统；上述现场可编程门阵列器件是利用来制作成一个外形独立的嵌入式系统板块，使的系统具有高度集成化、模块化、成本低、功耗小、使用灵活和容易安装的特点。用户只需手掌掌纹即可实现门的开关操作，无需任何密码，磁卡、钥匙等其他物品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于掌纹特征的门禁系统，属于机电

技术介绍
社会信息化、数字化、网络化发展给人们日常生产生活带来了极大的便利，但是与此同时，信息社会的安全问题面临越来越严峻的挑战。传统的基于密码或者口令的信息安全系统已经远远不能满足人们的需求，生物特征识别技术越来越多的被应用于电讯、金融、交通等领域。发展基于生物特征识别技术的身份认证，与公众自身利益息息相关，是本世纪社会经济发展的需求，是牵涉到国家利益的战略需求。掌纹识别是一种新兴生物识别技术，在这个领域我国的研究成果保持世界一流的水平。指纹和虹膜的唯一性好，但是对图像质量要求很高，况且，指纹图像约有4～5％是难于识别的劣质图像，手指皮肤的干燥度，被粘污程度和被损伤程度都会影响图像的质量，由于虹膜识别需要扫描眼球，因此，由于不易被用户接受而降低了普适性；人脸、声音、笔迹等特征由于采集环境复杂且模式变化较大而难于达到高准确性要求。相比之下，掌纹识别是最可取的，因为它具有以下的特点1.掌纹有较高的稳定性、唯一性。2.掌纹信息量丰富，从理论上讲，掌纹具有比指纹更好的分类性能和更高的识别能力。3.用户的接受程度高，对身体的非侵害性，不涉及个人隐私以及与犯罪、污辱无关。4.采集掌纹简单、方便，采集设备成本低。5.掌纹识别对图像分辨率要求比较低，可在低分辨率图像条件下实现。——由于现有的掌纹特征识别系统，全部都是基于桌面计算机的，因此设备成本高，体积大，难于维护和安装，实用性不高。
技术实现思路
本专利技术之目的是提供一种基于掌纹特征的门禁系统，将掌纹识别使用技术与嵌入式系统结构技术相结合，再结合应用基于FPGA(现场可编程门阵列器件)的软核处理器技术和SOPC(片上可编程系统)技术，设计出完全脱离通用计算机的嵌入式掌纹门禁系统。本专利技术的技术方案为一种基于掌纹特征的门禁系统，包括有掌纹采集设备，存储设备，现场可编程门阵列器件，全球移动通信系统或通用分组无线业务或以太网通信设备，输出设备，其特征在于存储设备和现场可编程门阵列器件是由印刷电路板上包括现场可编程门阵列，静态存储器，同步动态存储器等芯片所组成；全球移动通信系统或通用分组无线业务或以太网通信设备以GSM/GPRS模块或以太网处理芯片所组成；掌纹采集设备由视频编码芯片和可编程逻辑器件所组成；输出设备由液晶显示屏和电动门锁控制设备和电动门所组成。掌纹采集设备有自行设计手掌固定的采集装置，由曝光调整和调焦功能的摄像头和轻触按键和模具构成；摄像头内嵌到采集装置内部，轻触按键贴附在采集装置表面；摄像头的输出视频信号通过视频传输线与电路板上的视频编码芯片相连接。视频解码芯片通过PCB上的布线与FPGA相连接；FPGA将输入的视频数据存入SRAM。PCB板上的FPGA同时还与同在一块板上的SDRAM和FLASH芯片相连接，他们所存入的数据和程序指令将供内嵌于FPGA内部的Nios/NiosII软核处理器使用。FPGA可与以太网控制芯片通过PCB上的布线连接，以实现互联网的接入。FPGA也可与GSM/GPRS模块通过PCB上的布线连接，以实现无线网络的接入。CPLD与FLASH和FPGA相连接，用以将FLASH保存的数据对FPGA进行上电初始化。最后输出设备之一的LCD通过排线电缆与与PCB板相连，以显示识别结果；并根据识别结果由PCB板向电动门锁控制设备发出开门信号。嵌入式掌纹门禁系统的特征在于一.由上述部件构成不包括通用计算机在内的利用掌纹特征实现门锁控制的门禁系统； 二.上述现场可编程门阵列器件是利用来制作成一个外形独立的嵌入式系统板块。——该系统可以控制有关掌纹的采集、预处理、特征提取、存储、比对特征及控制门等诸过程。其中最后的比对特征过程的结果也可以发送到指定的手机或互联网上。本专利技术与现有技术比较的特点如下1.使用本专利技术的用户不必携带任何钥匙、磁卡、智能卡等任何其它物品，也不必记住密码、口令，只需要用户手掌掌纹即可实现门的开关操作，更加安全可靠。因此，由于诸如忘带钥匙或磁卡而不能开门的问题将彻底解决。2.本专利技术采用嵌入式软核处理器技术，为系统的高度集成化，模块化和为更换方便创造了条件，同时也为便于系统管理员利用GSM(全球移动通信系统)/GPRS(通用分组无线业务)通信手段，或以太网通信模式对系统进行管理(以达到更好的楼宇门禁管理效果)又创造了条件。3.本专利技术采用嵌入式系统实现基于掌纹特征的门禁系统，完全脱离通用计算机的控制，具有体积小，成本低，功耗低，使用灵活和容易安装的特点。附图说明图1示意了基于掌纹特征的门禁系统组成框图；图2示意了以FPGA板块为核心的嵌入式处理系统的结构图；图3示意了基于掌纹特征的门禁系统软件处理流程图；图4示意了摄像头所采集的掌纹样本图像；图5示意了采集掌纹区域定位的处理过程；图6示意了预处理后掌纹有效区域图像；图7是为门锁控制设备示意图。1掌纹采集设备，1.1具有手掌固定的采集装置，1.2有曝光调整和调焦功能的摄像头，1.3轻触按键；2存储设备，2.1SRAM(静态随机访问存储器)，2.2SDRAM(同步动态随机访问存储器)，2.3FLASH(非易失性存储器)；3FPGA(现场可编程门阵列)，含有3.1掌纹采集设备(1)控制模块，3.2外设控制模块和片内总线，3.3软核处理器；4通信设备可配置GSM(全球移动通信系统)模块或GPRS(通用分组无线业务)模块或以太网通信接口模块；5输出设备包括5.1液晶屏，5.2门锁开关控制装置，5.2.1信号缓冲芯片，5.2.2固态继电器，5.3电动门。A食指与中指间最低点；B中指与无名指间最低点；M线段AB中点；a、b、c、d96×96像素大小的感兴趣区域W的面积；e线段ab的中点。S1表示FPGA3输出的开关门控制信号。S2表示S1经信号缓冲芯片5.2.1的缓冲，输出的缓冲信号。S3表示经过固态继电器5.2.2转换，最终输出给电动门5.3的驱动信号。具体实施例方式存储设备2和现场可编程门阵列器件3是由印刷电路板(PCB)上包括现场可编程门阵列(FPGA)芯片(美国ALTERA公司的Cyclone/CycloneII/Stratix/StratixII系列，具有内部可定制Nios/NiosII系列软核处理器)，SRAM(IDT公司生产的IDT71V416和IDT71V424静态存储器)，SDRAM(Micron Technology公司生产的48LC4M系列同步动态存储器)，FLASH(AMD公司生产的29LV128M/29LV065D系列)等芯片所组成；全球移动通信系统或通用分组无线业务或以太网通信设备4以GSM/GPRS模块(西门子公司生产的Sim100系列GSM/GPRS模块)或以太网处理芯片(SMSC公司的LAN91C111或Crystal公司的CS8900A以太网处理芯片)所组成；掌纹采集设备1由视频编码芯片(Philips公司生产的SAA7113视频编码芯片)和可编程逻辑器件(ALTERA公司的MAX7128CPLD)所组成；输出设备5由液晶显示屏(LCD)(标准显示器件)和电动门锁控制设备和电动门(由天津龙甲防盗门厂制造)所组成，其中电动门锁控制设备又由信号缓冲芯片(标准芯片)连接固态继电器(标准固态继电器)组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于掌纹特征的门禁系统，包括有掌纹采集设备，存储设备，现场可编程门阵列器件，全球移动通信系统或通用分组无线业务或以太网通信设备，输出设备，其特征在于：存储设备和现场可编程门阵列器件是由印刷电路板上包括现场可编程门阵列，静态存储器 ，同步动态存储器等芯片所组成；全球移动通信系统或通用分组无线业务或以太网通信设备以全球移动通信系统／通用分组无线业务模块或以太网处理芯片所组成；掌纹采集设备由视频编码芯片和可编程逻辑器件所组成；输出设备由液晶显示屏和 电动门锁控制设备和电动门所组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘陆陆，丁晓明，石黎，李强，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]