CN102737231B - 基于可见光通信的指纹验证系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可见光通信的指纹验证系统和方法，该指纹验证方法包括：内置于移动终端中的发送端扫描指纹信息，将所述指纹信息进行中值滤波后转换成表征所述指纹信息的数字信息，并将所述数字信息通过可见光信号发送出去；接收端接收所述可见光信号，提取所述可见光信号中携带的数字信息，并将该数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与所述预设的校验信息匹配时，执行相应的动作。本发明通过用户随身携带的移动终端采集指纹信息，相对于固定设备，可避免指纹信息泄露，提高了安全性；另外，采集指纹后对所述指纹信息进行中值滤波，因而消除了噪声，提高指纹图像的质量，便于提取正确的指纹特征。<!--1-->

Description

基于可见光通信的指纹验证系统和方法

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于可见光通信的指纹验证系统和方法。

背景技术

无线光通信技术又称可见光通讯，其通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，其传输速率高达每秒上千兆。无线光通信通过可见光来进行数据传输，与微波技术相比，有相当丰富的频谱资源，是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备灵活便捷，且成本很低，适合大规模普及应用。

指纹识别是指利用生物识别技术，对目标的指纹特征进行识别分析处理后进行判断的一种技术。通过采用对指纹特征点的描述，来表示指纹及目标的信息。该指纹验证系统移动设备可以采集并分析人体的指纹信息，并将指纹信息加入到该设备的数据库中，保存当前指纹和时间等信息，并记录其对应的个人信息，然后通过通信技术，将获取到的指纹特征和个人信息发送出去。

现有技术中，指纹识别技术被广泛的应用在各类领域，其在用户识别、安全性、管理性等相关领域发展迅速，如今在门禁系统和考勤系统中普遍应用。由于指纹具有唯一性，对指纹信息的识别可以被用来确定个人信息。但由于指纹识别设备大多都是固定在某处，用户的指纹信息容易留在指纹识别设备上，从而造成信息丢失，存在安全隐患。此外，在现有的指纹图像采集过程中，由于手指本身的因素和采集条件等各种原因的影响，从指纹传感器上采集到的原始指纹图像会不同程度的受到各种因素的干扰，图像中有很多噪声，造成指纹图像质量严重下降，对提取指纹信息很不便。

发明内容

本发明实施方式所要解决的技术问题在于，提供一种基于可见光通信的指纹验证系统和方法，其可提高指纹验证系统的安全性，且移动终端携带方便，及便于提取指纹信息。

为了解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种基于可见光通信的指纹验证系统，包括置于移动终端中的发送装置和接收装置，所述发送装置包括指纹采集单元、图像预处理单元、数据处理单元、以及发送单元；所述指纹采集单元用于扫描指纹信息；图像预处理单元用于对所述指纹信息进行中值滤波；数据处理单元用于将滤波后的所述指纹信息转换成表征所述指纹信息的数字信息；所述发送单元用于将所述数字信息通过可见光信号发送出去；

所述接收装置包括接收单元、验证单元、以及动作单元；所述接收单元用于接收所述可见光信号，并提取所述可见光信号中携带的数字信息；验证单元，用于将所述接收单元提取的数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与所述预设的校验信息匹配时，控制所述动作单元执行相应的动作。

进一步地，所述发送装置还包括：加密单元，用于对所述数据处理单元转换得到的数字信息进行加密；

相应地，所述接收装置还包括：解密单元，用于对所述接收单元提取的数字信息进行解密。

进一步地，所述接收装置还包括报警单元，用于当所述数字信息与所述预设的校验信息不匹配时，发出报警信息。

进一步地，所述移动终端还包括存储单元，用于存储用户的指纹信息；

特征比对单元，用于获取图像预处理单元输出的指纹信息的特征值，将该特征值与存储单元存储的指纹信息进行比对，如果对比结果一致，向所述数据处理单元发送指纹信息。

进一步地，所述指纹采集单元对应的外壳部位采用透明材料。

进一步地，所述发送单元为发光二极管。

进一步地，所述指纹验证系统还包括置于移动终端中的电源，用于向所述指纹采集单元、图像预处理单元、数据处理单元、以及发送单元供电。

进一步地，所述指纹验证系统还包括外设于移动终端上的按键，用于控制所述电源的开关状态。

本发明另一实施例还提供了一种基于可见光通信的指纹验证方法，包括：

进一步地，包括：内置于移动终端中的发送端扫描指纹信息，将所述指纹信息进行中值滤波后转换成表征所述指纹信息的数字信息，并将所述数字信息通过可见光信号发送出去；

接收端接收所述可见光信号，提取所述可见光信号中携带的数字信息，并将该数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与所述预设的校验信息匹配时，执行相应的动作。

进一步地，将所述指纹信息进行中值滤波的步骤包括：

将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素位置重合；

读取模板下各对应像素的灰度值；

将这些灰度值从小到大排列成一列；

找出这些值里排在中间的一个；

将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。

本发明实施例中，指纹信息通过用户随身携带的移动终端采集，相对于固定设备，可避免指纹信息泄露，提高了安全性；指纹信息通过可见光信号发送，由于光信号的直线传输，用户识别信息不易外泄，因此可进一步提高指纹验证系统的安全性；另外，采集指纹后对所述指纹信息进行中值滤波，因而消除了噪声，提高指纹图像的质量，便于提取正确的指纹特征。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图；

图5是本发明实施例五提供的一种光控移动终端的立体图；

图6是本发明实施例六提供的一种基于可见光通信的指纹验证方法流程图；

图7是本发明实施例七提供的一种基于可见光通信的指纹验证方法流程图；

图8是图6所示本发明的中值滤波的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施方式中，通过用光信号传输用户指纹信息，由于光信号的保密性强，从而提高指纹验证系统的安全性。

参见图1，是本发明实施例一提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图，该指纹验证系统包括发送装置11和接收装置12。

本实施例中移动终端作为指纹验证系统的发送端，内置有发送装置11。该移动终端可以是手机、个人数字助理、MP3或者笔。

发送装置11包括指纹采集单元11a、图像预处理单元11b、数据处理单元11c、发送单元11d、电源11e、以及按键11f，指纹采集单元11a用于扫描用户指纹信息；图像预处理单元11b用于对所述指纹信息进行中值滤波；数据处理单元11c用于将图像预处理单元11b输出的指纹信息转换成表征指纹信息的数字信息；发送单元11d，用于将表征指纹信息的数字信息通过可见光信号发送出去，发送单元11d可以为发光二极管，例如移动终端的照明灯或闪光灯。

电源11e内嵌于移动终端的电池槽中，电源11e通过外设于移动终端上的按键11f与指纹采集单元11a、数据处理单元11c、及发送单元11d电连接，向指纹采集单元11a、数据处理单元11c、及发送单元11d提供电能。当按键11f按下时，电源11e与指纹采集单元11a、数据处理单元11c、及发送单元11d实现电导通，从而指纹采集单元11a通过移动终端外壳上的透明部位采集用户指纹信息，数据处理单元11c将指纹信息转换为数字信息，驱动发送单元11d发出表征用户指纹信息的可见光信号。当然，在其他实施方式中，发送装置11也可以不包括电源11e及按键11f，而采用USB等接线方式直接通电。电源11e可以采用充电电池或纽扣电池。

在具体的实施过程中，数据处理单元11c可将获取的指纹信息转换为二进制数据，再根据曼彻斯特编码方式将二进制数据转换为上下沿触发信号。具体地，在一个时间周期内，将二进制数据“1”转换为上升沿触发信号，将“0”转换为下降沿触发信号。发送单元11d接收到下降沿触发信号时发光，接收到上升沿触发信号时不发光。

接收装置12，包括接收单元12a、验证单元12b、以及动作单元12c；接收单元12a用于接收发送单元11d发出的可见光信号，并提取可见光信号中携带的数字信息；验证单元12b，用于将接收单元12a提取的数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与预设的校验信息匹配时，控制动作单元12c执行相应的动作。其中，提取的数字信息与预设的校验信息匹配指：预设的校验信息与提取的数字信息相同或者存在对应关系。

参见图2，是本发明实施例二提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图，相对于实施例一，发送装置11还包括：

加密单元21，两端分别与数据处理单元11c和发送单元11d连接，用于对数据处理单元11c转换得到的数字信息进行加密。

相应地，接收装置12还包括：

解密单元22，两端分别与接收单元12a和验证单元12b连接，用于对接收单元12a提取的数字信息进行解密。

本实施例相对于实施一，对数字信息在传输过程中进行加密、解密处理，进一步提高了指纹验证的安全性。

参见图3，是本发明实施例三提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图，相对于实施例二，接收装置12还包括：

报警单元31，用于当所述数字信息与预设的校验信息不匹配时，发出报警信息。

其中，提取的数字信息与预设的校验信息匹配指：预设的校验信息与提取的数字信息相同或者存在对应关系。

本实施例相对于实施二，增加了报警单元31，发送的指纹信息与预设的信息不匹配时，发送报警信息，进一步提高了指纹验证系统的安全性。

参见图4，是本发明实施例四提供的一种基于可见光通信的指纹验证系统示意图，相对于实施例三，还包括：

存储单元41，用于存储用户的指纹信息。存储单元41可以采用可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器或快闪存储器。所述指纹信息可以由厂商直接编写或由用户编写。所述指纹信息可以采用二进制编写或采用其他便于识别的汇编语言、高级语言等计算机程序设计语言编写。本实施方式中，为了便于阅读，所述指纹信息采用高级计算机语言编写。

特征比对单元42，用于获取图像预处理单元11b输出的指纹信息的特征值，将该特征值与存储单元41存储的指纹信息进行比对，如果对比结果一致，向所述数据处理单元11c发送指纹信息。

本实施例中，由于对采集的指纹信息进行特征对比，因此当该移动终端丢失的时候，陌生人无法通过捡到的移动终端发送携带指纹信息的可见光信号，进一步提高了指纹验证系统的安全性。

参见图5，是本发明实施例五提供的一种光控移动终端的立体图，该移动终端包括外壳51，该外壳上含有由透明材料构成的部位51a，移动终端通过该透明部位51采集用的指纹信息。该移动终端的一端外设有发光二极管51c，该发光二极管51c用于发送携带用户指纹信息的可见光信号，另一端设有电池盖51b，该电池盖可以通过罗纹与移动终端的其他部分连接，也可以通过滑盖与移动终端的其他部分连接。

参见图6，是本发明实施例六提供的一种基于可见光通信的指纹验证方法流程图，该指纹验证方法包括：

S60：内置于移动终端中的发送端扫描指纹信息。

S61：将扫描得到的所述指纹信息进行中值滤波。

S62：将进行中值滤波后的指纹信息通过指纹算法获得指纹信息特征值，以该特征值作为指纹信息的数字信息。

S63：将数字信息通过可见光信号发送出去。

S64：接收端接收所述可见光信号，提取所述可见光信号中携带的数字信息。

S65：将数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与预设的校验信息匹配时，执行相应的动作。

其中，预设的校验信息为：与提取的数字信息相同，或者存在对应关系。

所述步骤S61中，将所述指纹信息进行中值滤波的步骤具体包括：

S611：将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素位置重合。

S612：读取模板下各对应像素的灰度值。

S613：将这些灰度值从小到大排列成一列。

S614：找出这些值里排在中间的一个。

S615：将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。

从上述步骤可看到，中值滤波主要功能是让与周围像素灰度值的差比较大的像素改取与周围像素接近的值，从而可以消除孤立的噪声点。中值滤波采用的模板为方形模板，模板大小不同滤波效果也不同，一般采用3×3模板或5×5模板，可以获得比较好的结果。

本发明实施例，通过移动终端采集指纹信息，由于指纹信息存留在移动终端上，相对于固定设备来说不容易丢失；通过可见光发送指纹信息，由于可见光的直线传输特性，不容易导致指纹信息丢失，从而可提高指纹验证系统的安全性，提高用户体验。

参见图7，是本发明实施例七提供的一种基于可见光通信的指纹验证方法流程图，该指纹验证方法包括：

S70：内置于移动终端中的发送端扫描指纹信息。

S71：将扫描得到的所述指纹信息进行中值滤波。

S72：将进行中值滤波后的指纹信息转换成表征指纹信息的数字信息。

S73：对所述数字信息进行加密。

S74：将数字信息通过可见光信号发送出去。

S75：接收端接收所述可见光信号，提取所述可见光信号中携带的数字信息。

S76：对提取的数字信息进行解密。

S77：将解密后的数字信息与预设的校验信息进行比对，判断提取的数字信息与预设的校验信息是否匹配，若匹配，执行步骤S78；否则，执行步骤S79。

S78：执行相应的动作。

S79：发出报警信息。

本实施例相对于实施例六，由于在发送端对采集的指纹信息进行了加密处理，在接收端对指纹信息进行验证的时候，如果接收的指纹信息与预设校验信息部匹配，发出报警信息，因此可进一步提高指纹验证系统的安全性。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于可见光通信的指纹验证系统，包括发送装置和接收装置，其特征在于，所述发送装置包括指纹采集单元、图像预处理单元、数据处理单元、以及发送单元；所述指纹采集单元用于扫描指纹信息；图像预处理单元用于对所述指纹信息进行中值滤波；数据处理单元用于将滤波后的所述指纹信息转换成表征所述指纹信息的数字信息；所述发送单元，用于将所述数字信息通过移动终端的照明灯或闪光灯发出可见光信号发送出去；

所述发送装置置于移动终端中，所述移动终端还包括存储单元，用于存储用户的指纹信息；特征比对单元，用于获取图像预处理单元输出的指纹信息的特征值，将该特征值与存储单元存储的指纹信息进行比对，如果对比结果一致，向所述数据处理单元发送指纹信息；所述移动终端为手机、个人数字助理、MP3或者笔；

所述接收装置，包括接收单元、验证单元、以及动作单元；所述接收单元用于接收所述可见光信号，并提取所述可见光信号中携带的数字信息；验证单元，用于将所述接收单元提取的数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与所述预设的校验信息匹配时，控制所述动作单元执行相应的动作。

2.根据权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述发送装置还包括：加密单元，用于对所述数据处理单元转换得到的数字信息进行加密；

相应地，所述接收装置还包括：解密单元，用于对所述接收单元提取的数字信息进行解密。

3.根据权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述接收装置还包括报警单元，用于当所述数字信息与所述预设的校验信息不匹配时，发出报警信息。

4.根据权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述指纹采集单元对应的外壳部位采用透明材料。

5.根据权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述发送单元为发光二极管。

6.根据权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述指纹验证系统还包括置于移动终端中的电源，用于向所述指纹采集单元、图像预处理单元、数据处理单元、以及发送单元供电。

7.根据权利要求6所述的指纹验证系统，其特征在于，所述指纹验证系统还包括外设于移动终端上的按键，用于控制所述电源的开关状态。

8.一种基于可见光通信的指纹验证方法，其特征在于，包括：

发送端扫描指纹信息，将所述指纹信息进行中值滤波后与存储的指纹信息进行比对，如果对比结果一致，则转换成表征所述指纹信息的数字信息，并将所述数字信息通过移动终端的照明灯或闪光灯发出可见光信号发送出去，所述发送端内置于移动终端中；所述移动终端为手机、个人数字助理、MP3或者笔；接收端接收所述可见光信号，提取所述可见光信号中携带的数字信息，并将该数字信息与预设的校验信息进行比对，当提取的数字信息与所述预设的校验信息匹配时，执行相应的动作。

9.根据权利要求8所述的指纹验证方法，其特征在于，将所述指纹信息进行中值滤波的步骤包括：

将模板在图中漫游，并将模板中心与图中某个像素位置重合；

读取模板下各对应像素的灰度值；

将这些灰度值从小到大排列成一列；

找出这些值里排在中间的一个；

将这个中间值赋给对应模板中心位置的像素。