CN102982318A - 一种指纹采集系统以及使用其的网络身份认证系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种指纹采集系统，采用ARM9处理器S3C2410作为系统的核心微控制器，负责对指纹图像的采集，处理，存储，以及与上位机的通信。除了核心微控制器外，系统还包括指纹数据采集模块，数据存储模块，电源模块，RS232串口通信和JTAG加载调试模块，以及最小系统所需的晶振与复位模块。该系统有效提高了可靠性、降低了成本。

Description

一种指纹采集系统以及使用其的网络身份认证系统

技术领域

本发明涉及计算机系统，尤其涉及一种指纹采集系统以及网络身份认证系统。

背景技术

随着社会的进步，指纹识别技术的应用得到进一步普及，在民用领域特别是门禁、安防、金融等领域备受青睐，获得越来越广泛地应用，同时也对指纹采集识别系统的开发成本越来越敏感，目前，虽然已有国外厂商采用电容指纹采集传感器实现指纹认证系统的先例，但是大多价格昂贵、更适用于高端市场，而采用光学指纹传感器来实现指纹认证系统，其价格适中、技术可行性强且图像处理效果好，在军民两用领域均具备非常好的市场应用价值。

目前大多数指纹采集类装置在应用到具体使用场合前(如应用到锁具等门 禁装置)，一般都需要用户二次开发，把锁具及一些外围器件与指纹验证装置整合为一个整体。这一方面增加了用户的工作量，另一方面用户的开发和安 装都具有使用场合针对性强、功能固化后难以改变和增加的缺点。在用户需求发生变化时，软件和硬件系统设计需要进行大规模的改造，甚至全部重新开发设计，因此新产品开发设计周期长、成本高。再者，现行的指纹验证类系统的设计属积木型模块化设计，产品可靠性取决于每个功能模块的可靠性。由于系统组成环节多，致使整体的可靠性大大降低，增加了系统运行的功耗， 同时也增加了生产成本。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提出一种指纹采集系统，其采用ARM9处理器S3C2410作为系统的主控制芯片，负责对指纹图像的采集，处理，存储，以及与上位机的通信。除了核心微控制器外，系统还包括指纹数据采集模块，数据存储模块，电源模块，RS232串口通信和JTAG加载调试模块，以及最小系统所需的晶振与复位模块。

本发明提出一种指纹采集系统，包括核心微控制器，用于对指纹图像的采集，处理，存储，以及与上位机的通信，其特征在于还包括：

指纹数据采集模块，当系统对指纹传感器的寄存器配置结束后，指纹传感器便以逐行方式通过并行口向外主动输出像素数据；

数据存储模块，由NAND Flash和SDRAM组成，Flash中存储有系统启动代码、Linux内核代码、文件系统代码以及应用程序，SDRAM用于系统运行时程序数据的存取，以及指纹数据的接收及处理；

电源模块；

RS232串口通信和JTAG加载调试模块，所述RS232串口通信用于与上位机的通信，接受从上位机发来的命令，上报处理结果等，所述JTAG接口用于系统内核映像、应用程序的加载及调试；

晶振与复位模块，用于为CPU工作提供所需的外部时钟。

进一步的，所述的指纹采集系统，其特征在于所述电源模块采用外部5V稳压直流电源的输入。

本发明还公开了一种网络认证系统，其特征在于该系统基于指纹进行操作，该系统包括：

指纹传感器，用于通过测量并记录各点的电压值获得具有不同灰度级的指纹图像；

特征提取模块，用于统计预处理后的指纹的末梢点数目和分叉点数目，记录特征信息结构供以后比对；

指纹接口模块；

客户端身份认证模块，用于对当前用户的有效身份进行认证，调用指纹接口模块得到当前用户的指纹特征值，在密钥协议支持下与服务器端进行通信；

指纹管理模块用于新用户的用户名、指纹录入、指纹模板的删除、指纹模板更新和有关查询处理；

服务器端身份认证模块，用于调用指纹管理模块将所有合法用户的指纹信息存入数据库中；当接到客户端身份认证请求时，就用保存的用户的公有密钥解出加密的指纹特征值和用户号，然后根据用户号从数据库里查出用户的指纹模板，调用匹配函数来确认用户身份。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的网络身份认证系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图来详细地描述本发明的具体实施例。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个实施例提出的一种指纹采集系统，其采用ARM9处理器S3C2410作为系统的主控制芯片，负责对指纹图像的采集，处理，存储，以及与上位机的通信。除了核心微控制器外，系统还包括指纹数据采集模块，数据存储模块，电源模块，RS232串口通信和JTAG加载调试模块，以及最小系统所需的晶振与复位模块。

指纹采集模块是整个系统的关键组成部分，当系统对指纹传感器的寄存器配置结束后，指纹传感器便以逐行方式通过并行口向外主动输出像素数据，处理器通过对GC0307时序逻辑的判断，然后以DMA的方式将指纹数据传送到SDRAM中进行存储处理。利用DMA方式进行图像的存储，大大减小了CPU工作负担，提高了数据传输效率。

其中的数据存储模块由NAND Flash和SDRAM组成，Flash中存储有U-boot系统启动代码、Linux内核代码、文件系统代码以及应用程序等，SDRAM用于系统运行时程序数据的存取，以及指纹数据的接收及处理。

电源模块需要外部5V稳压直流电源的输入，然后通过稳压芯片将电压转换为处理器内核所需的1.8V电压，以及外部I/O与存储器所需的3.3V电压。指纹采集识别系统不同的硬件功能模块所需的工作电压存在着差异，处理器S3C2410的内核工作电压为1.8V，而S3C2410内部其他设备如I/O需要工作电压为3.3V，外部设备如图像传感器、NAND Flash、SDRAM、复位芯片等工作也为3.3V，RS232串口电路和扩展液晶电路等需要5V的工作电压。因此，在系统板上需要提供5V，3.3V，1.8V这三种工作电压。系统采用5V直流电压供电，经电容滤波后5V电源可以被电路直接使用，利用稳压芯片LM1117通过电源电路设计得到稳定的1.8V和3.3V电压源。

RS232串口主要用于与上位机的通信功能，接受从上位机发来的命令，上报处理结果等。JTAG接口主要用于系统内核映像、应用程序的加载及调试。

RS232是PC机串行通信接口标准，它规定了连接电缆的机械特性，接口电气特性，信号功能及传送过程。在PC机中用负电压-3V～-15V表示逻辑电平‘1’，正电压+3V～+15V表示逻辑电平‘0’，而在微控制器S3C2410中电压2V～3.3V为逻辑高电平‘1’，电压0V～0.4V为逻辑低电平‘0’，因此微处理器和PC机进行串口通信需要电平转化芯片来完成电平的匹配，本发明实施例选用了MAX232来完成电平转换，选用S3C2410的串口通道UART0。 

晶振与复位模块是处理器最小系统的必备电路，晶振为CPU工作提供了所需的外部时钟，可靠的外部晶振为ARM处理器的稳定运行提供了保证，复位电路更多的用在系统调试阶段，人为的复位系统，使系统重新执行程序。

根据本发明的另一个实施例，公开了一种网络认证系统，该系统基于指纹特征，包括指纹传感器、特征提取模块、指纹接口模块以及客户端身份认证模块、指纹管理模块以及服务器端身份认证模块。

图1示出了该系统的结构图，具体操作时，当个人把手指放在传感器上时，手指充当电容器的另一极。由于手指上指纹纹路及深浅的存在，导致硅表面电容阵列的各个电容电压的不同，通过测量并记录各点的电压值就可以获得具有不同灰度级的指纹图像。

特征提取模块包括了图像预处理的过程，图像的预处理，一般包括四个过程：灰度滤波过程、二值化过程、二值去噪过程和细化过程。这四个过程是非常重要的，因为预处理的目的是改善输入指纹图像的质量，以提高特征提取的准确性。指纹特征提取就是统计预处理后的指纹的末梢点数目和分叉点数目，记录其特征信息结构供以后比对。特征值提取模块可由若干进程或函数实现。当客户端身份认证模块调用指纹接口模块时得到的是指纹特征值。

当客户端和服务器端建立了连接以后，就要对当前用户的有效身份进行认证，于是调用指纹接口模块得到当前用户的指纹特征值，在密钥协议支持下与服务器端进行通信，即指纹特征值与用户号被加密传送到服务器端的指纹管理模块。

指纹管理模块用于新用户的用户名、指纹录入、指纹模板的删除、指纹模板更新和有关查询处理。

服务器端身份认证模块调用指纹管理模块将所有合法用户的指纹信息存入数据库中；当接到客户端身份认证请求时，就用保存的用户的公有密钥解出加密的指纹特征值和用户号，然后根据用户号从数据库里查出用户的指纹模板，调用匹配函数来确认用户身份。服务器端对客户端进行着绝对的控制，一旦发现客户端出现问题，系统能够及时禁止该客户的访问。

需要说明的是，以上实施例仅是对本发明技术方案的示例性描述，而并不是对本发明的限制；尽管参照上面的实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当可以完全理解的是，在不脱离由本发明的权利要求书限定的保护范围已经精神的前提下，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改或者对其中部分技术特征进行等同替换，这些都应该属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种指纹采集系统，包括核心微控制器，用于对指纹图像的采集，处理，存储，以及与上位机的通信，其特征在于还包括：

指纹数据采集模块，当系统对指纹传感器的寄存器配置结束后，指纹传感器便以逐行方式通过并行口向外主动输出像素数据；

数据存储模块，由NAND Flash和SDRAM组成，Flash中存储有系统启动代码、Linux内核代码、文件系统代码以及应用程序，SDRAM用于系统运行时程序数据的存取，以及指纹数据的接收及处理；

电源模块；

RS232串口通信和JTAG加载调试模块，所述RS232串口通信用于与上位机的通信，接受从上位机发来的命令，上报处理结果等，所述JTAG接口用于系统内核映像、应用程序的加载及调试；

晶振与复位模块，用于为CPU工作提供所需的外部时钟。

2.根据权利要求1所述的指纹采集系统，其特征在于所述电源模块采用外部5V稳压直流电源的输入。

3.一种使用了如上述任一权利要求所述的指纹采集系统的网络认证系统，其特征在于该系统基于指纹进行操作，该系统包括：

指纹传感器，用于通过测量并记录各点的电压值获得具有不同灰度级的指纹图像；

特征提取模块，用于统计预处理后的指纹的末梢点数目和分叉点数目，记录特征信息结构供以后比对；

指纹接口模块；

客户端身份认证模块，用于对当前用户的有效身份进行认证，调用指纹接口模块得到当前用户的指纹特征值，在密钥协议支持下与服务器端进行通信；

指纹管理模块用于新用户的用户名、指纹录入、指纹模板的删除、指纹模板更新和有关查询处理；

服务器端身份认证模块，用于调用指纹管理模块将所有合法用户的指纹信息存入数据库中；当接到客户端身份认证请求时，就用保存的用户的公有密钥解出加密的指纹特征值和用户号，然后根据用户号从数据库里查出用户的指纹模板，调用匹配函数来确认用户身份。

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