CN105354564A - 一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法，包括微处理器、摄像模块、指纹采集模块、身份信息存储模块、远程通讯模块和电源电路；指纹采集模块和摄像模块的输出端分别与微处理器连接，微处理器还分别与身份信息存储模块和远程通讯模块连接；所述的电源电路包括DC-DC变换电路；DC-DC变换电路的输出端分别与身份信息存储模块、微处理器、摄像模块、指纹采集模块和远程通讯模块连接。本发明提供了一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法，将摄像模块和指纹采集器集成到一个设备中，减少了设备的复杂度；在供电时采用DC-DC变换电路，能够对电源电压进行变换后对整个装置进行供电，以提高供电的安全性和稳定性。

Description

一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法
技术领域
本发明涉及一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法。
背景技术
在现今社会，金融网点在城市中的应用越来越广泛，对市民的生活带来了方便，为社会进步作出了贡献；金融网点的安防工作也越来越被重视。
金融网点的安防多是依托于位于网点的管控主机，将多个网点的管控主机同时与一个远程的中心服务器连接，就能够组成金融网点的综合管理系统；中心服务器的工作人员进行整体把控，各个网点的值班人员通过管控主机对整个网点的情况进行监控和管理；
在各个网点的值班人员对网点进行监控和管理的过程中，管控主机几乎都是依赖于账号登录结合指纹识别、人脸采集判断来判断管理人员身份，且人脸采集装置和指纹采集装置单独进行设置，这很大程度上会增加设备的复杂度；
现有的指纹采集装置自身并不具有数据处理能力，必需要依靠网点的管控主机（或者说是外部主机）才能够对指纹进行识别,一旦管控主机出现故障,就无法对指纹和人脸进行识别。
现有的指纹采集装置必须依托于管控主机才能与中心服务器进行数据交互,接收中心服务器的实时命令，一旦管控主机出现故障,就无法与中心服务器进行通讯。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种指纹和人脸信息采集头及其进行身份验证的方法，将摄像模块和指纹采集器集成到一个设备中，减少了设备的复杂度；在供电时采用DC-DC变换电路，能够对电源电压进行变换后对整个装置进行供电，以提高供电的安全性和稳定性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种指纹和人脸信息采集头，包括微处理器、摄像模块、指纹采集模块、身份信息存储模块、远程通讯模块和电源电路；指纹采集模块和摄像模块的输出端分别与微处理器连接，微处理器还分别与身份信息存储模块和远程通讯模块连接；
所述的电源电路包括DC-DC变换电路；DC-DC变换电路的输出端分别与身份信息存储模块、微处理器、摄像模块、指纹采集模块和远程通讯模块连接；
进一步地，所述的DC-DC变换电路为降压型DCDC电路，包括低压差线性稳压器LDO，用于将12V的电源电压降压为3.3V，为设备进行供电。
所述的指纹采集模块用于对指纹信息进行采集；
所述的摄像模块用于对正在指纹采集中的对象进行人脸摄像，得到人脸图像；
所述的身份信息存储模块存储有多组用于进行身份验证的信息；每组信息均包括指纹信息和对应的人脸图像信息；
进一步地，所述的身份信息存储模块包括存储器E2PROM,所述的存储器E2PROM通过I2C总线与微处理器连接。
所述的远程通讯模块用于与远程的中心服务器进行数据、命令的交互；
所述的微处理器用于根据身份信息存储模块中的信息，对指纹采集模块和摄像模块采集到的数据进行联合判定，进而判断指纹、人脸验证是否成功，并通过远程通讯模块与远程的中心服务器进行数据、命令交互；
所述的指纹采集模块包括指纹槽和信号预处理电路；所述的指纹槽中设置有指纹传感器，指纹传感器为半导体指纹传感器，所述的信号预处理电路包括第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路和A/D采集电路；所述的指纹传感器的输出端依次通过第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路连接到A/D采集电路，所述的A/D采集电路的输出端与微处理器连接。
所述的摄像模块为摄像头,由于在进行指纹采集时,人脸正对摄像头,故摄像头能够直接进行摄像得到人脸图像。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括时钟模块和调试接口；所述的时钟模块和调试接口分别与微处理器连接。
进一步地，所述的时钟模块采用8M无源晶体，且时钟上电复位。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括声光提示模块，所述的声光提示模块的输入端与微处理器连接，微处理器根据指纹、人脸的验证结果控制声光提示模块进行声光提示。
声光提示模块包括蜂鸣器和发光二极管；蜂鸣器和发光二极管的输入端分别通过开关电路与微处理器连接，开关电路可以是三极管控制电路，也可以是模拟开关。
进一步地，可以用语音播放器代替蜂鸣器，通过语音来提示是否验证成功。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括CAN总线接口，微处理器通过CAN总线接口连接到外部主机。
所述的AD采集电路设置有独立的参考电源和地，且在AD采集电路的参考电源输入端设置有钳位电路。
所述的DC-DC变换电路为降压型DC-DC电路，包括低压差线性稳压器LDO。
所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，包括以下子步骤：
S1.指纹采集模块对指纹信息进行采集，摄像模块对正在进行指纹采集的人员进行摄像，采集其人脸图像，并将采集到的指纹信息和对应的人脸图像发送给微处理器。
S2.微处理器对该指纹信息进行验证，判断身份信息存储模块中是否存储有该指纹：
（1）如果身份信息存储模块中没有存储该指纹信息，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）如果身份信息存储模块中存储有该指纹信息，找到该指纹信息对应的人脸图像，并定义其为图像A，跳转至步骤S3；
S3.判断图像A和摄像模块采集到的人脸图像是否相匹配；
（1）图像A和摄像模块采集到的人脸图像不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）图像A和摄像模块采集到的人脸图像相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示。
所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，还包括一个命令执行步骤：所述的微处理器接收来自中心服务器的命令，根据来自中心服务器的命令对身份信息存储模块中预先存储的指纹数据和人脸数据进行修改。
所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，还包括一个数据传输步骤：微处理器在身份验证结束后，通过CAN总线将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给外部主机，通过远程通讯模块将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给中心服务器。
所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.定义摄像模块采集到的人脸图像为图像B；
S32.将图像A和图像B调整到相同尺寸，并将图像B与图像A的中心点重叠放置；
S33.以图像A的中心点为坐标原点o，建立x-o-y直角坐标系，由于图像A与图像B的中心点重叠，故图像A的中心点即为图像B的中心点；
S34.对于人脸上的点M，找到其在图像A中对应的像素点坐标A1（x1，y1）,并找到其在图像B中对应的像素点坐标B1（x2，y2）；
S35.求出x-o-y直角坐标系中A1与B1的距离；
S36.对于人脸上每一个点，重复S34~S35，求得该点在图像A和图像B中对应的坐标距离，直到所有点对应的坐标距离求解完成；
S37.将所有点对应的坐标距离进行求和，得到匹配差异值S；
S38.将匹配差异值S与微处理器程序中预先设置的阈值相比较，判断匹配差异值是否小于预先设定的阈值：
（1）如果匹配差异值S不小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示，并通过CAN总线将验证失败的信息发送给外部主机；
（2）如果匹配差异值S小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示，并通过CAN总线将验证成功的信息发送给外部主机。
本发明的有益效果是：（1）将摄像模块和指纹采集器集成到一个设备中，减少了设备的复杂度。
（2）在供电时采用DC-DC变换电路，能够对电源电压进行变换后对整个装置进行供电，以提高供电的稳定性。
（3）DC-DC变换电路为降压型DCDC电路，能够对电源进行降压，使电压能够正常支持整个装置的工作，包括低压差线性稳压器LDO，能够在降压的同时，保证电压的稳定性，以提高供电质量。
（4）先对传感器采集到的数据进行预处理，再进行A/D采集，能够使采集到指纹数据更加准确，清晰。
（5）AD采集电路设置有独立的参考电源和地；在AD采集电路的参考电源输入端设置有钳位电路，能够保证AD采集的稳定性。
（6）自身具有数据处理功能，自身就能够通过指纹和人脸识别进行身份验证，并将验证结果通过CAN总线传输给外部主机。
(7)能够不通过网点的主机，直接与远程的中心服务器进行通信，并根据来自中心服务器的命令对身份信息存储模块中预先存储的指纹数据和人脸数据进行修改，增强了数据的安全性。
附图说明
图1为本发明的原理结构框图；
图2为本发明的验证流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种指纹和人脸信息采集头，包括微处理器、摄像模块、指纹采集模块、身份信息存储模块、远程通讯模块和电源电路；指纹采集模块和摄像模块的输出端分别与微处理器连接，微处理器还分别与身份信息存储模块和远程通讯模块连接；
所述的电源电路包括DC-DC变换电路；DC-DC变换电路的输出端分别与身份信息存储模块、微处理器、摄像模块、指纹采集模块和远程通讯模块连接；
进一步地，所述的DC-DC变换电路为降压型DCDC电路，包括低压差线性稳压器LDO，用于将12V的电源电压降压为3.3V，为设备进行供电。
所述的指纹采集模块用于对指纹信息进行采集；
所述的摄像模块用于对正在指纹采集中的对象进行人脸摄像，得到人脸图像；
所述的身份信息存储模块存储有多组用于进行身份验证的信息；每组信息均包括指纹信息和对应的人脸图像信息；
进一步地，所述的身份信息存储模块包括存储器E2PROM,所述的存储器E2PROM通过I2C总线与微处理器连接。
所述的远程通讯模块用于与远程的中心服务器进行数据、命令的交互；
所述的微处理器用于根据身份信息存储模块中的信息，对指纹采集模块和摄像模块采集到的数据进行联合判定，进而判断指纹、人脸验证是否成功，并通过远程通讯模块与远程的中心服务器进行数据、命令交互；
所述的指纹采集模块包括指纹槽和信号预处理电路；所述的指纹槽中设置有指纹传感器，指纹传感器为半导体指纹传感器，所述的信号预处理电路包括第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路和A/D采集电路；所述的指纹传感器的输出端依次通过第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路连接到A/D采集电路，所述的A/D采集电路的输出端与微处理器连接。
所述的摄像模块为摄像头,由于在进行指纹采集时,人脸正对摄像头,故摄像头能够直接进行摄像得到人脸图像。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括时钟模块和调试接口；所述的时钟模块和调试接口分别与微处理器连接。
进一步地，所述的时钟模块采用8M无源晶体，且时钟上电复位。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括声光提示模块，所述的声光提示模块的输入端与微处理器连接，微处理器根据指纹、人脸的验证结果控制声光提示模块进行声光提示。
声光提示模块包括蜂鸣器和发光二极管；蜂鸣器和发光二极管的输入端分别通过开关电路与微处理器连接，开关电路可以是三极管控制电路，也可以是模拟开关。
进一步地，可以用语音播放器代替蜂鸣器，通过语音来提示是否验证成功。
所述的一种指纹和人脸信息采集头，还包括CAN总线接口，微处理器通过CAN总线接口连接到外部主机。
所述的AD采集电路设置有独立的参考电源和地，且在AD采集电路的参考电源输入端设置有钳位电路。
所述的DC-DC变换电路为降压型DC-DC电路，包括低压差线性稳压器LDO。
如图2所示，所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，包括以下子步骤：
S1.指纹采集模块对指纹信息进行采集，摄像模块对正在进行指纹采集的人员进行摄像，采集其人脸图像，并将采集到的指纹信息和对应的人脸图像发送给微处理器。
S2.微处理器对该指纹信息进行验证，判断身份信息存储模块中是否存储有该指纹：
（1）如果身份信息存储模块中没有存储该指纹信息，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）如果身份信息存储模块中存储有该指纹信息，找到该指纹信息对应的人脸图像，并定义其为图像A，跳转至步骤S3；
S3.判断图像A和摄像模块采集到的人脸图像是否相匹配；
（1）图像A和摄像模块采集到的人脸图像不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）图像A和摄像模块采集到的人脸图像相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示。
所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，还包括一个命令执行步骤：所述的微处理器接收来自中心服务器的命令，根据来自中心服务器的命令对身份信息存储模块中预先存储的指纹数据和人脸数据进行修改。
所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，还包括一个数据传输步骤：微处理器在身份验证结束后，通过CAN总线将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给外部主机，通过远程通讯模块将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给中心服务器。
进一步地，外部主机能够根据微处理器传输的身份验证结果进行后续操作，（视具体情况而定，如门禁锁开关等）；
进一步地，如果在外部主机和中心服务器也存储有进行身份验证的信息，外部主机和中心服务器还能对采集到的指纹人脸数据进行验证，来确定指纹和人脸信息采集头验证的准确性，并在不准确时进行调试，也就是说，指纹和人脸信息采集头的通讯方式为自身的调试提供了依据。
所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.定义摄像模块采集到的人脸图像为图像B；
S32.将图像A和图像B调整到相同尺寸，并将图像B与图像A的中心点重叠放置；
S33.以图像A的中心点为坐标原点o，建立x-o-y直角坐标系，由于图像A与图像B的中心点重叠，故图像A的中心点即为图像B的中心点；
S34.对于人脸上的点M，找到其在图像A中对应的像素点坐标A1（x1，y1）,并找到其在图像B中对应的像素点坐标B1（x2，y2）；
S35.求出x-o-y直角坐标系中A1与B1的距离；
S36.对于人脸上每一个点，重复S34~S35，求得该点在图像A和图像B中对应的坐标距离，直到所有点对应的坐标距离求解完成；
S37.将所有点对应的坐标距离进行求和，得到匹配差异值S；
S38.将匹配差异值S与微处理器程序中预先设置的阈值相比较，判断匹配差异值是否小于预先设定的阈值：
（1）如果匹配差异值S不小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示，并通过CAN总线将验证失败的信息发送给外部主机；
（2）如果匹配差异值S小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示，并通过CAN总线将验证成功的信息发送给外部主机。

Claims (10)

1.一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：包括微处理器、摄像模块、指纹采集模块、身份信息存储模块、远程通讯模块和电源电路；指纹采集模块和摄像模块的输出端分别与微处理器连接，微处理器还分别与身份信息存储模块和远程通讯模块连接；
所述的电源电路包括DC-DC变换电路；DC-DC变换电路的输出端分别与身份信息存储模块、微处理器、摄像模块、指纹采集模块和远程通讯模块连接；
所述的指纹采集模块用于对指纹信息进行采集；
所述的摄像模块用于对正在指纹采集中的对象进行人脸摄像，得到人脸图像；
所述的身份信息存储模块存储有多组用于进行身份验证的信息；每组信息均包括指纹信息和对应的人脸图像信息；
所述的远程通讯模块用于与远程的中心服务器进行数据、命令的交互；
所述的微处理器用于根据身份信息存储模块中的信息，对指纹采集模块和摄像模块采集到的数据进行联合判定，进而判断指纹、人脸验证是否成功，并通过远程通讯模块与远程的中心服务器进行数据、命令交互；
所述的指纹采集模块包括指纹槽和信号预处理电路；所述的指纹槽中设置有指纹传感器，所述的信号预处理电路包括第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路和A/D采集电路；所述的指纹传感器的输出端依次通过第一级放大电路、滤波电路、第二级放大电路连接到A/D采集电路，所述的A/D采集电路的输出端与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：还包括时钟模块和调试接口；所述的时钟模块和调试接口分别与微处理器连接。
3.根据权利要求1所述的一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：还包括声光提示模块，所述的声光提示模块的输入端与微处理器连接，微处理器根据指纹、人脸的验证结果控制声光提示模块进行声光提示。
4.根据权利要求1所述的一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：还包括CAN总线接口，微处理器通过CAN总线接口连接到外部主机。
5.根据权利要求1所述的一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：所述的AD采集电路设置有独立的参考电源和地，且在AD采集电路的参考电源输入端设置有钳位电路。
6.根据权利要求1所述的一种指纹和人脸信息采集头，其特征在于：所述的DC-DC变换电路为降压型DC-DC电路，包括低压差线性稳压器LDO。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，其特征在于：包括以下子步骤：
S1.指纹采集模块对指纹信息进行采集，摄像模块对正在进行指纹采集的人员进行摄像，采集其人脸图像，并将采集到的指纹信息和对应的人脸图像发送给微处理器；
S2.微处理器对该指纹信息进行验证，判断身份信息存储模块中是否存储有该指纹：
（1）如果身份信息存储模块中没有存储该指纹信息，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）如果身份信息存储模块中存储有该指纹信息，找到该指纹信息对应的人脸图像，并定义其为图像A，跳转至步骤S3；
S3.判断图像A和摄像模块采集到的人脸图像是否相匹配；
（1）图像A和摄像模块采集到的人脸图像不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示；
（2）图像A和摄像模块采集到的人脸图像相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示。
8.根据权利要求7所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，其特征在于：还包括一个命令执行步骤：所述的微处理器接收来自中心服务器的命令，根据来自中心服务器的命令对身份信息存储模块中预先存储的指纹数据和人脸数据进行修改。
9.根据权利要求7所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，其特征在于：还包括一个数据传输步骤：微处理器在身份验证结束后，通过CAN总线将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给外部主机，通过远程通讯模块将采集到的指纹、人脸数据和对应的验证结果传输给中心服务器。
10.根据权利要求7所述的一种指纹和人脸信息采集头进行身份验证的方法，其特征在于：所述的步骤S3包括以下子步骤：
S31.定义摄像模块采集到的人脸图像为图像B；
S32.将图像A和图像B调整到相同尺寸，并将图像B与图像A的中心点重叠放置；
S33.以图像A的中心点为坐标原点o，建立x-o-y直角坐标系，由于图像A与图像B的中心点重叠，故图像A的中心点即为图像B的中心点；
S34.对于人脸上的点M，找到其在图像A中对应的像素点坐标A1（x1，y1）,并找到其在图像B中对应的像素点坐标B1（x2，y2）；
S35.求出x-o-y直角坐标系中A1与B1的距离；
S36.对于人脸上每一个点，重复S34~S35，求得该点在图像A和图像B中对应的坐标距离，直到所有点对应的坐标距离求解完成；
S37.将所有点对应的坐标距离进行求和，得到匹配差异值S；
S38.将匹配差异值S与微处理器程序中预先设置的阈值相比较，判断匹配差异值是否小于预先设定的阈值：
（1）如果匹配差异值S不小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B不相匹配，验证结束，微处理器控制声光提示模块给出验证失败的提示，并通过CAN总线将验证失败的信息发送给外部主机；
（2）如果匹配差异值S小于预先设定的阈值，则认为图像A和摄像模块采集到的人脸图像B相匹配，微处理器控制声光提示模块给出验证成功的提示，并通过CAN总线将验证成功的信息发送给外部主机。
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