指紋作為人體的身體特征，具有唯一性、穩(wěn)定性和不易盜用等特點。隨著指紋識別理論逐漸成熟、指紋采集工具這一難題得到解決，指紋識別已經成為目前最廣泛應用的生物識別之一，逐漸取代了傳統(tǒng)的認證識別方式，廣泛應用于金融、公安、證券、門禁系統(tǒng)等領域。指紋識別技術的研究已經成為當前建筑智能化研究的熱點。但是對于在Linux 系統(tǒng)下的由FPI 指紋識別模塊、Raspberry Pi 主控模塊、AVR 模塊組成的，采用無線通訊方式定時向用戶發(fā)送郵件來監(jiān)控門鎖狀態(tài)的指紋識別系統(tǒng)的研究至今未見諸報端。本文在不改變現(xiàn)有門鎖結構的前提下，通過設計編程，開發(fā)了一套基于指紋識別的門禁系統(tǒng)，定時檢測門鎖狀態(tài)并向用戶發(fā)送報警郵件，大大增強了門鎖的安全性。

　　1 指紋識別的技術原理

　　指紋識別的技術原理是從指紋數(shù)據(jù)庫中查找與采集指紋是否匹配的指紋數(shù)據(jù)，達到通過辨別身份實現(xiàn)開關門鎖的目的。其基本原理如圖1 所示，指紋識別系統(tǒng)由指紋圖像采集、指紋圖像預處理、指紋特征提取、指紋特征匹配、特征數(shù)據(jù)庫等幾部分組成。指紋圖像預處理采用了Gabor 濾波的方法進行灰度圖濾波去噪，通過將圖像濾波后，對其進行二值化處理使各種噪聲得到濾除或者修正。指紋特征提取是建立在對該點8 鄰點統(tǒng)計分析基礎之上，特征點通過計算CN（Croosing Number）得到。指紋特征匹配的過程是計算兩幅指紋相似程度的過程，在做指紋匹配前必須把不同的指紋圖像校準，找到輸入特征點集和模板特征點集之間的最佳變換。

　　指紋識別系統(tǒng)大體上可分為兩個內容：指紋注冊和指紋比對。指紋注冊主要包括指紋采集、指紋圖像預處理、特征點提取和特征值存儲。指紋比對的前3 步操作與指紋注冊完全相同，在特征點提取后，生成的指紋特征值將與存儲在指紋特征數(shù)據(jù)庫的特征值作特征匹配，最后輸出匹配結果。

　　
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1 指紋識別技術的基本原理

　　2 指紋識別系統(tǒng)硬件開發(fā)

　　指紋識別系統(tǒng)主要由FPI 指紋識別模塊、Raspberry Pi 主控模塊、AVR 模塊3 部分組成，該硬件結構如圖2 所示。三方通訊實現(xiàn)用戶的指紋錄入和匹配，以及門鎖的開關，并且以發(fā)送郵件的方式來監(jiān)控門鎖的狀態(tài)。FPI 指紋識別模塊強大的圖像處理功能對指紋識別非常靈敏，及時處理接收到的指紋信息，并與Raspberry Pi 通訊；Raspberry Pi 模塊，一方面控制AVR 去檢測門的開關狀態(tài)以及開關門鎖，另一方面控制FPI 指紋錄入和匹配，并在Raspberry Pi 上建立數(shù)據(jù)庫記錄用戶信息；控制器AVR 反饋給Raspberry Pi 門的開關狀態(tài)，并且控制電機來開關門鎖，加強了在硬件方面的拓展，可通過硬件在更多方面對門進行監(jiān)測。此外，使用了無線通訊模塊，避免了過多布線可能對原本門鎖結構的破壞，使該系統(tǒng)的硬件組成方便快速。