应用新型虚拟键盘的门禁系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种应用新型虚拟键盘的门禁系统，包括键盘、线形红外激光器、摄像头、处理器、液晶显示屏，线形红外激光器发射出的红外线平行覆盖在键盘上面，摄像头安装在键盘的上前方，且键盘处于摄像头的取景范围内，摄像头、液晶显示屏分别与处理器相连接，当手指触碰到键盘时会挡住红外线形成一个光斑，此时摄像头采集到的图像中会有一个红外亮斑，通过图像处理技术确定红外亮斑的具体位置，进而确定是键盘的哪个按键被触发，处理器识别并将其转化为相应的指令加以执行，同时在液晶显示屏上显示相应内容，从而完成人机交互操作。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种门禁系统，特别是涉及一种应用新型虚拟键盘的门禁系统。
技术介绍
现有的门禁键盘输入设备大致分为如下几种( I)机械密码开锁方式这类门禁系统直接采用机械的方式实现密码开锁、解锁、修改密码，如中国专利号为CN88108582. 0公开的专利《机械密码锁》。由于采用机械的方式来实现，在功能上容易受到限制，可扩展性差； (2)应用机械键盘的电子密码门禁系统传统的电子密码门禁系统大多采用16键的机械小键盘，如中国专利号为CN200410012760. 0公开的专利技术《一种按键式电子密码锁》，这类键盘采用硬件电路实现，按键按下时接通对应电路，此类键盘容易被破坏，同时存在防水性能差的缺点，使用环境受到较大的限制；(3)红外遥控门禁系统为了解决上述键盘防水性能差、容易被损坏的缺点，有的门禁系统将键盘输入部分剥离开来，采用遥控的方式进行开锁，如中国专利号为CN94214561. 5公开的专利《红外遥控密码防盗报警开关控锁器》。此类门禁系统必须随身携带键盘部分，若丢失或忘记携带会导致无法开门，带来不必要的麻烦。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供应用新型虚拟键盘的门禁系统。本技术所采用的技术方案应用新型虚拟键盘的门禁系统，包括键盘4、线形红外激光器I、摄像头2、处理器、液晶显示屏5，线形红外激光器I发射出的红外线3平行覆盖在键盘4上面，摄像头2安装在键盘4的上前方，且键盘4处于摄像头2的取景范围内，摄像头2、液晶显示屏5分别与处理器相连接。所述键盘4为印有键盘图案的平面防水材料。所述门禁系统采用延时确认的方法去抖动；通过记录并更新各按键状态的方法，在状态变化时做出按键响应。工作流程在线形红外激光器I发出的红外光的辅助下，如果手指敲击键盘4，则会产生一个红外光斑，摄像头2捕捉到此光斑，通过轮廓查找算法得到找出光斑所在位置并得到其坐标；结合已知的键盘4边界，通过光斑中心的坐标折算法得到对应的按键号。按键信号被门禁逻辑调用，最终实现了利用虚拟键盘进行门禁中开锁、上锁、修改密码等功倉泛。本技术具有的有益效果I、克服了现在的门禁系统的键盘防水性能差，容易被暴力破解损坏的缺点。本技术的键盘部分仅是ー张印有键盘图案的平面材料即可，可由防水材料制作，彻底解决了上述问题。2、克服了遥控开锁式门禁系统中，需要随身携带遥控小键盘的缺点。本技术提出的门禁系统中，手指无需佩戴任何辅助器件即可进行按键操作。3、键盘部分成本低廉，可根据需要进行更换。附图说明图I为应用新型虚拟键盘的门禁系统结构的正视图，图2为图I的侧视图，图3为手指触摸时的坐标折算图。图中示出I—线形红外激光器，2一摄像头，3—红外线，4一键盘，5—液晶显不屏。具体实施方式摄像头2采用普通的COMS摄像头2，线形红外激光器I为エ业激光器，摄像头2采集图像数据，送给处理器进行处理，处理完了将结果显示于液晶显示屏5上面。整个系统的供电电压均为5V。如附图1，2所示应用新型虚拟键盘的门禁系统，包括键盘4、线形红外激光器I、摄像头2、处理器、液晶显示屏5，线形红外激光器I发射出的红外线3平行覆盖在键盘4上面，摄像头2安装在键盘4的上前方，且键盘4处于摄像头2的取景范围内，摄像头2、液晶显示屏5分别与处理器相连接。用线形红外激光器I的出射光平行覆盖于键盘4的表面上方，摄像头2实时采集含有键盘4的图像，当手指敲打键盘4的过程中，触碰到键盘4时会挡住线形红外激光器I的出射光，此时摄像头2采集到的图像中会有ー个红外亮斑，对光斑进行定位，得到其中心坐标。由光斑中心的坐标折算出其在键盘4区域的相对坐标，并最终对应到键盘按键编号。所述光斑坐标的定位采用了轮廓查找的方法，将光斑轮廓找出，并由轮廓上所有点的坐标平均值计算得到其中心坐标。具体是先将图像ニ值化，光斑处标为白色，其余视为背景，标为黑色。然后挖去光斑的内部点，所谓内部点的判断方法为在3*3的方块中，当中心点为白点，且其8个邻域点也为白点，即中心点被白色点包围，则该中心点为内部点。之后从原点出发，通过八方向的捜索(所谓八方向，即将平面内360度按每45度ー个方向，分成八个搜索方向，搜索过程通过当前方向左右两边像素点的情况设定下一次的方向)，将轮廓圈出，并记录轮廓上各个点的坐标，由轮廓上所有点的坐标平均值计算得到轮廓中心点E的坐标。上述实施方式中，由光斑中心的坐标折算出其在键盘4区域的相对坐标采用如下算法，下文涉及的直角坐标系中X轴正方向为水平向右，Y轴正方向为竖直向下。附图3中，E点为触碰按键的手指光斑中心点，A、B、C、D为键盘4的四个顶点，过E点做平行于Y轴的直线，分别与AB、⑶交于点F、G，则横坐标Xf=Xcj = Xe,由斜率Kaf =Kcg = k可得到F、G点的纵坐标，即 Yf=Ya- (Ya-Yb) * (Xa-Xe) / (Xa-Xb) Yg=Yc- (Yc-Yd) * (Xc-Xe) / (Xc-Xd)上式中，Xa、Xb、Xc、Xd、XE、Xf、Xg分别为点 A、B、C、D、E、F、G 的横坐标，Ya、Yb、\、Yd、Ye、Yf、Yg分别为点A、B、C、D、E、F、G的纵坐标。通过式子(Ye-Yf) *预先给定的键盘高度/ (Yg-Yf)可以得到在键盘4中，光斑的相对纵坐标，进而得到按键所在的行号。点H、I分别是在线段AC、BD上取的点，点H、I使得线段AH、AC、FE、FG、BI、BD成如下比例关系AH/AC=FE/FG=BI/BD由此可通过如下关系式计算得点H、I的坐标Xh=Xc+ (Yg-Ye) * (Xa-Xc) / (Yg-Yf)Yh=Yc- (Yg-Ye) * (Yc-Ya) / (Yg-Yf)Xi=Xd+ (Yg-Ye) * (Xb-Xd) / (Yg-Yf)Yi=Yd- (Yg-Ye) * (Yd-Yb) / (Yg-Yf)上式中，XA、XB、Xc、Xd、XE、Xf、Xg、Xh、X1分别为点 A、B、C、D、E、F、G、H、I 的横坐标，\、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf、Yg、Yh、Y1 分别为点 A、B、C、D、E、F、G、H、I 的纵坐标。通过式子(XE-XH)*预先给定的键盘宽度バXI-XH)可以得到在键盘4中，光斑的相对横坐标，进而得到按键所在的列号。由按键所在的行号、列号可以得到光斑在键盘4中所对应的按键编号，并结合液晶显示屏5等外围模块，在门禁密码逻辑的调度下，实现虚拟键盘开锁、上锁、修改密码等功能。权利要求1.应用新型虚拟键盘的门禁系统，其特征在于包括键盘(4)、线形红外激光器(I)、摄像头(2)、处理器、液晶显示屏(5)，线形红外激光器(I)发射出的红外线(3)平行覆盖在键盘(4)上面，摄像头(2)安装在键盘(4)的上前方，且键盘(4)处于摄像头(2)的取景范围内，摄像头(2 )、液晶显示屏(5 )分别与处理器相连接。2.根据权利要求I所述的应用新型虚拟键盘的门禁系统，其特征在于键盘(4)为带有键盘图案的平面防水材料。专利摘要本技术公开了一种应用新型虚拟键盘的门禁系统，包括键盘、线形红外激光器、摄像头、处理器、液晶显示屏，线形红外激光器发射出的红外线平行覆盖在键盘上面，摄像头安装在键盘的上前方，且键盘处于摄像头的取景范围内，摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用新型虚拟键盘的门禁系统，其特征在于包括键盘（4）、线形红外激光器（1）、摄像头（2）、处理器、液晶显示屏（5），线形红外激光器（1）发射出的红外线（3）平行覆盖在键盘（4）上面，摄像头（2）安装在键盘（4）的上前方，且键盘（4）处于摄像头（2）的取景范围内，摄像头（2）、液晶显示屏（5）分别与处理器相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢巍，陈暑生，黄旭东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：