指紋識(shí)別技術(shù)原理與基于Linux系統(tǒng)的指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)
資料介紹
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(diǎn)。隨著指紋識(shí)別理論逐漸成熟、指紋采集工具這一難題得到解決,指紋識(shí)別已經(jīng)成為目前最廣泛應(yīng)用的生物識(shí)別之一,逐漸取代了傳統(tǒng)的認(rèn)證識(shí)別方式,廣泛應(yīng)用于金融、公安、證券、門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。指紋識(shí)別技術(shù)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前建筑智能化研究的熱點(diǎn)。但是對(duì)于在Linux 系統(tǒng)下的由FPI 指紋識(shí)別模塊、Raspberry Pi 主控模塊、AVR 模塊組成的,采用無(wú)線通訊方式定時(shí)向用戶發(fā)送郵件來(lái)監(jiān)控門鎖狀態(tài)的指紋識(shí)別系統(tǒng)的研究至今未見(jiàn)諸報(bào)端。本文在不改變現(xiàn)有門鎖結(jié)構(gòu)的前提下,通過(guò)設(shè)計(jì)編程,開發(fā)了一套基于指紋識(shí)別的門禁系統(tǒng),定時(shí)檢測(cè)門鎖狀態(tài)并向用戶發(fā)送報(bào)警郵件,大大增強(qiáng)了門鎖的安全性。
1 指紋識(shí)別的技術(shù)原理
指紋識(shí)別的技術(shù)原理是從指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與采集指紋是否匹配的指紋數(shù)據(jù),達(dá)到通過(guò)辨別身份實(shí)現(xiàn)開關(guān)門鎖的目的。其基本原理如圖1 所示,指紋識(shí)別系統(tǒng)由指紋圖像采集、指紋圖像預(yù)處理、指紋特征提取、指紋特征匹配、特征數(shù)據(jù)庫(kù)等幾部分組成。指紋圖像預(yù)處理采用了Gabor 濾波的方法進(jìn)行灰度圖濾波去噪,通過(guò)將圖像濾波后,對(duì)其進(jìn)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(duì)該點(diǎn)8 鄰點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)之上,特征點(diǎn)通過(guò)計(jì)算CN(Croosing Number)得到。指紋特征匹配的過(guò)程是計(jì)算兩幅指紋相似程度的過(guò)程,在做指紋匹配前必須把不同的指紋圖像校準(zhǔn),找到輸入特征點(diǎn)集和模板特征點(diǎn)集之間的最佳變換。
指紋識(shí)別系統(tǒng)大體上可分為兩個(gè)內(nèi)容:指紋注冊(cè)和指紋比對(duì)。指紋注冊(cè)主要包括指紋采集、指紋圖像預(yù)處理、特征點(diǎn)提取和特征值存儲(chǔ)。指紋比對(duì)的前3 步操作與指紋注冊(cè)完全相同,在特征點(diǎn)提取后,生成的指紋特征值將與存儲(chǔ)在指紋特征數(shù)據(jù)庫(kù)的特征值作特征匹配,最后輸出匹配結(jié)果。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1 指紋識(shí)別技術(shù)的基本原理
2 指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件開發(fā)
指紋識(shí)別系統(tǒng)主要由FPI 指紋識(shí)別模塊、Raspberry Pi 主控模塊、AVR 模塊3 部分組成,該硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。三方通訊實(shí)現(xiàn)用戶的指紋錄入和匹配,以及門鎖的開關(guān),并且以發(fā)送郵件的方式來(lái)監(jiān)控門鎖的狀態(tài)。FPI 指紋識(shí)別模塊強(qiáng)大的圖像處理功能對(duì)指紋識(shí)別非常靈敏,及時(shí)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(cè)門的開關(guān)狀態(tài)以及開關(guān)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(kù)記錄用戶信息;控制器AVR 反饋給Raspberry Pi 門的開關(guān)狀態(tài),并且控制電機(jī)來(lái)開關(guān)門鎖,加強(qiáng)了在硬件方面的拓展,可通過(guò)硬件在更多方面對(duì)門進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外,使用了無(wú)線通訊模塊,避免了過(guò)多布線可能對(duì)原本門鎖結(jié)構(gòu)的破壞,使該系統(tǒng)的硬件組成方便快速。
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