CN105208320A - 掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统。包括电源、电源驱动电路、掌静脉采集电路、SD卡、SD卡接口电路、单片机、LCD显示电路、LCD显示屏、音频输出电路、喇叭、RS232/485通信转换电路、门禁控制器，电源通过电源驱动电路与单片机相连，掌静脉采集电路与单片机相连，SD卡通过SD卡接口电路与单片机相连，单片机通过LCD显示电路将对讲可视信息传输到LCD显示屏，通过RS232/385转换电路与门禁控制器相连，门禁控制器对门进行开关控制，单片机对掌静脉识别和电路之间的逻辑通信进行控制。通过本发明的门禁控制方式，采用掌静脉生物识别技术，能够准确的识别用户控制门禁系统的，保障小区的安全。
Description
技术领域
本发明属于生物识别领域，更具体地涉及一种用于智能识别的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统。
背景技术
门禁控制器是新型现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。适用各种机要部门，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间，智能化小区，工厂等。
门禁控制系统就是对出入口通道进行管制的系统，管理什么人什么时间可以进出那些门，并提供事后的查询报表等。它是在传统的门锁基础上发展而来的，且早已超越了单纯的门道及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。它在工作环境安全、人事考勤管理等行政管理工作中发挥着巨大的作用。
随着科技的发展，人们在门禁控制系统的基础上增加相应的辅助设备可以进行电梯控制、车辆进出控制，物业消防监控、保安巡检管理、餐饮收费管理等，真正实现区域内智能管理
现有技术中，大多数采用的是卡式管理，比较先进的采用的是生物技术进行验证管理，而掌静脉识别生物技术在这个领域刚刚发展。掌静脉识别是静脉识别的一种，属于生物识别，掌静脉识别系统就是首先通过静脉识别仪取得个人掌静脉分布图，从掌静脉分布图依据专用比对算法提取特征值，通过红外线CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像，将静脉的数字图像存贮在计算机系统中，将特征值存储。静脉比对时，实时采取静脉图，提取特征值，运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征，同存储在主机中静脉特征值比对，采用复杂的匹配算法对静脉特征进行匹配，从而对个人进行身份鉴定，确认身份。
用掌静脉进行身份认证时，获取的是掌静脉的图像特征，是掌活体时才存在的特征。在该系统中，非活体的手掌是得不到静脉图像特征的，因而无法识别，从而也就无法造假。用掌静脉进行身份认证时，获取的是手掌内部的静脉图像特征，而不是手掌表面的图像特征。因此，不存在任何由于手掌表面的损伤、磨损、干燥或太湿等带来的识别障碍。用掌静脉进行身份认证，获取手掌静脉图像时，手掌无须与设备接触，轻轻一放，即可完成识别。这种方式没有手接触设备时的不卫生的问题以及手指表面特征可能被复制所带来的安全问题，并避免了被当作审查对象的心理不适，同时也不会因脏物污染后无法识别。手掌静脉方式由于静脉位于手掌内部，气温等外部因素的影响程度可以忽略不计，几乎适用于所有用户。用户接受度好。除了无需与扫描器表面发生直接接触以外，这种非侵入性的扫描过程既简单又自然，减轻了用户由于担心卫生程度或使用麻烦而可能存在的抗拒心理。因为有了前面的活体识别、内部特征和非接触式3个方面的特征，确保了使用者的掌静脉特征很难被伪造。所以掌静脉识别系统安全等级高，特别适合于安全要求高的场所使用。但是现有技术中还存在以下问题待解决：(1)属于内生理特征，不会磨损，较难伪造，具有很高安全性。(2)血管特征通常更明显，容易辨识，抗干扰性好。(3)可实现非接触式测量，卫生性好，易于为用户接受。(4)不易受手表面伤痕或油污的影响。以上技术存在的缺点是：采集设备有特殊要求，设计相对复杂，制造成本高。
发明内容
1、本发明的目的。
本发明为了提高门禁系统的安全系数，采用掌静脉识别技术对门禁系统进行控制，通过本发明能够提高掌静脉的识别准确度，而提出的一种用于智能识别的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统。
2、本发明所采用的技术方案。
掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，包括电源、电源驱动电路、掌静脉采集电路、SD卡、SD卡接口电路、单片机、LCD显示电路、LCD显示屏、音频输出电路、喇叭、RS232/485通信转换电路、门禁控制器，电源通过电源驱动电路与单片机相连，掌静脉采集电路与单片机相连，SD卡通过SD卡接口电路与单片机相连，单片机通过LCD显示电路将对讲可视信息传输到LCD显示屏，通过音频输出电路将音频提示通过喇叭传出，通过RS232/385转换电路与门禁控制器相连，门禁控制器对门进行开关控制，单片机对掌静脉识别和电路之间的逻辑通信进行控制，单片机配置OV9650处理器的摄像头,对住户和访客进行掌静脉图像提取和数字化处理，其中掌静脉识别按照以下步骤进行：
第一步、训练及投影掌静脉图像，通过分类器的匹配得到五个候选的掌静脉图像，训练得到的最佳投影矩阵如下：
为最佳投影矩阵，其中和的定义如下：
；
第二步、分类器中的五个候选掌静脉图像中找到最佳测试图像：
a、加载所有掌静脉图像训练集，与候选掌静脉对应；
b、利用融合掌静脉描述从训练集中提取每张掌静脉的形变；
c、提取掌静脉测试图像的形变，表示为Dq；
d、用Dq与之前的五个候选掌静脉图像相匹配，找到匹配关键点数目
第三步、由匹配关键点数目来确定验证准则，设定匹配点数目最大的掌静脉描述符是最有可能的项，通过特征匹配，得到目标掌静脉图像。
优选的，门禁控制器采用RS485和TCP/IP进行通讯，消防报警、远程控制和智能家居联动控制，门禁控制器信息读取方式采用掌静脉识别方式。
优选的，所述的电源模块:为门禁控制器电路系统提供12V的直流电源；还包括消防报警扩展模块:在门禁系统受到破坏或损坏时，门禁控制器将警报信息发送至安保管理中心，或通过消防警报进行提醒；以太网接口:负责远程网络控制的信息传输，同时为智能家居网关提供下行接口；门磁电锁模块:根据继电器的闭合和关断状态作用门磁电锁,并在规定时间内检测门磁电锁的运行状态；I/O数据接口:读取单片机掌静脉识别的信息，传输至门禁控制器中处理；LED模块:显示门禁控制器、电磁门锁的运行状态，显示识别信息和数据与网络的状态；语音模块:根据掌静脉识别结果和门禁控制信息，向进出人员发出语音提醒信息；按钮接口:开门请求和开门确认的按钮操作，通过I/O接口发送高低电平信号；RS485接口:通过RS232/485通信适配器与单片机进行数据通讯。
优选的，所述音频电路主要包括音频的输入和输出处理电路。由于音频输出信号是电压为十几毫伏的模拟信号，因而需先通过功放电路进行增益调节，并将A/D转换电路转换后的数字音频信号传送到控制芯片。
优选的，单片机的电压通过电源适配器变压获得5V，并将5V电压通过低压差电压调节器AS1117AR-3.3V分压获取,并通过电容将其电压进行稳压处理,从而保证为各元器件和接口提供稳定的3.3V电压以及为摄像头模块提供1.8V和2.5V电压。
优选的，用户触发摄像头将其掌静脉信息传输至控制终端，最终通过控制终端触发门禁模块，完成其开门动作。
3、本发明的有益效果。
通过本发明的门禁控制方式，采用掌静脉生物识别技术，能够准确的识别用户控制门禁系统的，保障小区的安全，且反应速度在8s之内，提高掌静脉识别的准确度和效率。
附图说明
图1为本发明的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统的结构图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
实施例
可视对讲门禁控制系统，需要对系统执行的状态进行语音提醒和声音响应，以及实现彼此语音对讲功能。系统确认访客的身份后,向其发出问候话语和其他操作提醒,如确认对方身份后发出“欢迎您回到温馨的家”或“欢迎您的光临”，在要求对方再次确认身份时播放“麻烦您再次确认身份,谢谢”，此语音功能突显系统的人性化设计理念。
图像显示和语音提醒，单片机在完成掌静脉图像的识别阶段后需要在LCD屏上进行显示,以及通过语音进行提醒。图像显示包括住户或访客的视频图像以及识别的结果信息。语音信息主要包括操作语音提醒和问候语。门禁控制命令，识别结果是门禁系统的控制命令，单片机完成掌静脉识别结果后将其信息通过RS232/485通信适配器传输至门禁控制器，作用于门禁的电磁机构。
单片机为TQS3C6410搭载内含OpenCV库函数的Wince6.0操作系统，实现其掌静脉图像特征提取和识别，将其显示结果和控制命令传输出去。
数据信息存储采用SD卡作为存储设备将掌静脉图像和识别结果入库管理，同时也可以通过SD卡启动方式将操作系统加载至单片机中。
掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，包括电源、电源驱动电路、掌静脉采集电路、SD卡、SD卡接口电路、单片机、LCD显示电路、LCD显示屏、音频输出电路、喇叭、RS232/485通信转换电路、门禁控制器，电源通过电源驱动电路与单片机相连，掌静脉采集电路与单片机相连，SD卡通过SD卡接口电路与单片机相连，单片机通过LCD显示电路将对讲可视信息传输到LCD显示屏，通过音频输出电路将音频提示通过喇叭传出，通过RS232/385转换电路与门禁控制器相连，门禁控制器对门进行开关控制，门禁控制器采用RS485和TCP/IP进行通讯，消防报警、远程控制和智能家居联动控制，门禁控制器信息读取方式采用掌静脉识别方式。所述的电源模块:为门禁控制器电路系统提供12V的直流电源；还包括消防报警扩展模块:在门禁系统受到破坏或损坏时，门禁控制器将警报信息发送至安保管理中心，或通过消防警报进行提醒；以太网接口:负责远程网络控制的信息传输，同时为智能家居网关提供下行接口；门磁电锁模块:根据继电器的闭合和关断状态作用门磁电锁,并在规定时间内检测门磁电锁的运行状态；I/O数据接口:读取单片机掌静脉识别的信息，传输至门禁控制器中处理；LED模块:显示门禁控制器、电磁门锁的运行状态，显示识别信息和数据与网络的状态；语音模块:根据掌静脉识别结果和门禁控制信息，向进出人员发出语音提醒信息；按钮接口:开门请求和开门确认的按钮操作，通过I/O接口发送高低电平信号；RS485接口:通过RS232/485通信适配器与单片机进行数据通讯。单片机的电压通过电源适配器变压获得5V，并将5V电压通过低压差电压调节器AS1117AR-3.3V分压获取,并通过电容将其电压进行稳压处理,从而保证为各元器件和接口提供稳定的3.3V电压以及为摄像头模块提供1.8V和2.5V电压。所述音频电路主要包括音频的输入和输出处理电路。由于音频输出信号是电压为十几毫伏的模拟信号，因而需先通过功放电路进行增益调节，并将A/D转换电路转换后的数字音频信号传送到控制芯片。
单片机对掌静脉识别和电路之间的逻辑通信进行控制，单片机配置OV9650处理器的摄像头,对住户和访客进行掌静脉图像提取和数字化处理，其中掌静脉识别按照以下步骤进行：
第一步、训练及投影掌静脉图像，通过分类器的匹配得到五个候选的掌静脉图像，训练得到的最佳投影矩阵如下：
为最佳投影矩阵，其中和的定义如下：
；
第二步、分类器中的五个候选掌静脉图像中找到最佳测试图像：
a、加载所有掌静脉图像训练集，与候选掌静脉对应；
b、利用融合掌静脉描述从训练集中提取每张掌静脉的形变；
c、提取掌静脉测试图像的形变，表示为Dq；
d、用Dq与之前的五个候选掌静脉图像相匹配，找到匹配关键点数目
第三步、由匹配关键点数目来确定验证准则，设定匹配点数目最大的掌静脉描述符是最有可能的项，通过特征匹配，得到目标掌静脉图像。
Claims (6)
1.一种掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：包括电源、电源驱动电路、掌静脉采集电路、SD卡、SD卡接口电路、单片机、LCD显示电路、LCD显示屏、音频输出电路、喇叭、RS232/485通信转换电路、门禁控制器，电源通过电源驱动电路与单片机相连，掌静脉采集电路与单片机相连，SD卡通过SD卡接口电路与单片机相连，单片机通过LCD显示电路将对讲可视信息传输到LCD显示屏，通过音频输出电路将音频提示通过喇叭传出，通过RS232/385转换电路与门禁控制器相连，门禁控制器对门进行开关控制，单片机对掌静脉识别和电路之间的逻辑通信进行控制，单片机配置摄像头，对住户和访客进行掌静脉图像提取和数字化处理，其中掌静脉识别按照以下步骤进行：
第一步、训练及投影掌静脉图像，通过分类器的匹配得到五个候选的掌静脉图像，训练得到的最佳投影矩阵如下：
为最佳投影矩阵，其中和的定义如下：
；
第二步、分类器中的五个候选掌静脉图像中找到最佳测试图像：
a、加载所有掌静脉图像训练集，与候选掌静脉对应；
b、利用融合掌静脉描述从训练集中提取每张掌静脉的形变；
c、提取掌静脉测试图像的形变，表示为Dq；
d、用Dq与之前的五个候选掌静脉图像相匹配，找到匹配关键点数目
第三步、由匹配关键点数目来确定验证准则，设定匹配点数目最大的掌静脉描述符是最有可能的项，通过特征匹配，得到目标掌静脉图像。
2.根据权利要求1所述的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：门禁控制器采用RS485和TCP/IP进行通讯，消防报警、远程控制和智能家居联动控制，门禁控制器信息读取方式采用掌静脉识别方式。
3.根据权利要求1所述的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：所述的电源模块:为门禁控制器电路系统提供12V的直流电源；还包括消防报警扩展模块:在门禁系统受到破坏或损坏时，门禁控制器将警报信息发送至安保管理中心，或通过消防警报进行提醒；以太网接口:负责远程网络控制的信息传输，同时为智能家居网关提供下行接口；门磁电锁模块:根据继电器的闭合和关断状态作用门磁电锁,并在规定时间内检测门磁电锁的运行状态；I/O数据接口:读取单片机掌静脉识别的信息，传输至门禁控制器中处理；LED模块:显示门禁控制器、电磁门锁的运行状态，显示识别信息和数据与网络的状态；语音模块:根据掌静脉识别结果和门禁控制信息，向进出人员发出语音提醒信息；按钮接口:开门请求和开门确认的按钮操作，通过I/O接口发送高低电平信号；RS485接口:通过RS232/485通信适配器与单片机进行数据通讯。
4.根据权利要求1所述的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：所述音频电路主要包括音频的输入和输出处理电路；由于音频输出信号是电压为十几毫伏的模拟信号，因而需先通过功放电路进行增益调节，并将A/D转换电路转换后的数字音频信号传送到控制芯片。
5.根据权利要求1所述的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：单片机的电压通过电源适配器变压获得5V，并将5V电压通过低压差电压调节器AS1117AR-3.3V分压获取，并通过电容将其电压进行稳压处理，从而保证为各元器件和接口提供稳定的3.3V电压以及为摄像头模块提供1.8V和2.5V电压。
6.根据权利要求1所述的掌静脉识别智能楼宇可视对讲系统，其特征在于：用户触发摄像头将其掌静脉信息传输至控制终端，最终通过控制终端触发门禁模块，完成其开门动作。
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