CN109243009B - 指纹锁指纹角度校正系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹锁指纹角度校正系统，包括：锁舌机构，为控制指纹锁闭启的执行机构，包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片，其中，大托身用于带动大锁舌运动，大托身的头部是大锁舌铆接部位，中间的长方孔用于和拉片上的挂耳配合，外边的台阶是制动片的卡入槽，下部用于卡入滑块夹口，便于滑块的拉动，同时在大托身受推内缩时不受滑块夹口的阻碍；金属锁身，用于封装所述锁舌结构，所述金属锁身内嵌在入户门中，并设置在入户门的把手的一侧。通过本发明，能够提高指纹识别的精度。

Description

指纹锁指纹角度校正系统

技术领域

本发明涉及指纹锁领域，尤其涉及一种指纹锁指纹角度校正系统。

背景技术

根据锁芯的原理不同，防盗锁可分为弹子锁、叶片锁、磁力锁、智能卡门锁、指纹锁等。

防盗锁的锁体材质方面，一般为铁、钢、不锈钢、锌合金。锁芯方面，一般都是铜的，锁芯的种类也有差别，比较普遍采用的锁芯为欧式锁芯，除此之外，还有美式螺纹锁芯、防火锁锁芯，后两者安全性比较高，美式锁芯运用于高档门锁，质量好，安全性高，防火锁芯应用于防火门锁，能耐975度的高温90分钟，属国家强制执行的特种门锁锁芯。钥匙方面，锁的钥匙有很多，十字的，圆口的，月牙的，多种多样，还有新型的电子钥匙，安全性较高。

当前，虽然指纹识别的方式提升了指纹锁的安全等级，但用户在使用指纹锁的过程中，经常遇到指纹输入失败的情况，一般出现这种情况是因为指纹输入方式不符合规范，最多的情况是，指纹输入的角度过于倾斜，无法满足指纹识别的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种指纹锁指纹角度校正系统，首先，引入了包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片的锁舌机构，优化了锁舌机构的内部结构，其次，在针对性的图像处理的基础上，对指纹输入角度过于倾斜的情况进行了现场纠正，从而提高了指纹识别的效率。

为此，本发明具备以下三处重要的发明点：

（1）搭建了定制的图像处理机制，将指纹输入框区域竖直边框和指纹区域中心线之间的夹角以作为指纹偏离角度以在用户指纹识别前进行指纹角度校正，提高了指纹识别的精度；

（2）包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片的锁舌机构，优化了锁舌机构的内部结构；

（3）为了克服将待处理子图像与各个基准对象图案的尺寸差异，首先对待处理子图像进行尺寸变换处理，以达成与基准对象图案的尺寸一致性，然后采用定制的特征提取模式进行特征匹配，以准确获取待处理子图像中的对象类型。

根据本发明的一方面，提供了一种指纹锁指纹角度校正系统，所述系统包括：

锁舌机构，为控制指纹锁闭启的执行机构，包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片，其中，大托身用于带动大锁舌运动，大托身的头部是大锁舌铆接部位，中间的长方孔用于和拉片上的挂耳配合，外边的台阶是制动片的卡入槽，下部用于卡入滑块夹口，便于滑块的拉动，同时在大托身受推内缩时不受滑块夹口的阻碍；

金属锁身，用于封装所述锁舌结构，所述金属锁身内嵌在入户门中，并设置在入户门的把手的一侧；

亮度分析设备，设置在所述金属锁身上，用于感应附近环境亮度，以将感应的结果作为实时环境亮度，并在所述实时环境亮度小于预设亮度阈值时，发出红外拍摄指令，以及在所述实时环境亮度大于等于所述预设亮度阈值时，发出可见光拍摄指令；

指纹输入框，设置在所述金属锁身上，为一玻璃平台，以便于用户手指按压；

双模式捕获设备，设置在所述金属锁身上，与所述亮度分析设备连接，用于在接收到所述可见光拍摄指令时，对用户按压指纹进行可见光拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出，还用于在接收到所述红外拍摄指令时，对用户按压指纹进行红外拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出。

具体实施方式

下面将对本发明的指纹锁指纹角度校正方法的实施方案进行详细说明。

现有技术中的指纹锁，其内部结构仍存在优化空间，同时，指纹输入过于倾斜很容易影响到识别的成功率。为了克服上述不足，本发明搭建了一种指纹锁指纹角度校正系统，能够在优化指纹锁内部结构的同时，对输入的指纹进行倾斜校正，从而解决了上述技术问题。

根据本发明实施方案示出的指纹锁指纹角度校正系统包括：

锁舌机构，为控制指纹锁闭启的执行机构，包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片，其中，大托身用于带动大锁舌运动，大托身的头部是大锁舌铆接部位，中间的长方孔用于和拉片上的挂耳配合，外边的台阶是制动片的卡入槽，下部用于卡入滑块夹口，便于滑块的拉动，同时在大托身受推内缩时不受滑块夹口的阻碍；

金属锁身，用于封装所述锁舌结构，所述金属锁身内嵌在入户门中，并设置在入户门的把手的一侧；

亮度分析设备，设置在所述金属锁身上，用于感应附近环境亮度，以将感应的结果作为实时环境亮度，并在所述实时环境亮度小于预设亮度阈值时，发出红外拍摄指令，以及在所述实时环境亮度大于等于所述预设亮度阈值时，发出可见光拍摄指令；

指纹输入框，设置在所述金属锁身上，为一玻璃平台，以便于用户手指按压；

双模式捕获设备，设置在所述金属锁身上，与所述亮度分析设备连接，用于在接收到所述可见光拍摄指令时，对用户按压指纹进行可见光拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出，还用于在接收到所述红外拍摄指令时，对用户按压指纹进行红外拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出；

对象检测设备，与所述双模式捕获设备连接，用于接收所述待处理图像，对所述待处理图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述待处理图像中的当前位置，并输出所述当前位置；

旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述待处理图像，并基于所述当前位置控制所述双模式捕获设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述待处理图像中的中心位置；

类型匹配设备，与所述旋转控制设备连接，用于接收经所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像，基于预设对象灰度阈值从所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像处分割出与所述待处理图像内各个对象分别对应的多个待分析对象图案，并对每一个待分析对象图案执行以下处理：分别基于各个基准对象图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准对象图案的尺寸相同，获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，计算每一个基准对象图案的特征值和与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值之差的绝对值以作为所述基准对象图案对应的绝对值，选择绝对值最小的基准对象图案对应的对象类型作为所述待分析对象图案对应的对象识别类型输出；

角度提取设备，与所述类型匹配设备连接，用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹输入框体的待分析对象图案以作为框体区域，还用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹的待分析对象图案以作为指纹区域，基于所述框体区域和所述指纹区域判断所述指纹区域的中心线与所述框体区域竖直边框之间的夹角以作为指纹偏离角度输出；

角度校正设备，与所述角度提取设备连接，用于基于接收到的指纹偏离角度对所述待处理图像校正以获得校正后图像；

特征分析设备，与所述角度校正设备连接，用于基于所述校正后图像对用户指纹特征进行分析，以确定当前用户是否为允许进入用户；

接着，继续对本发明的指纹锁指纹角度校正系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述指纹锁指纹角度校正系统中：

小托身是小锁舌安装的主体，是控制大锁舌自锁的元件，小托身的头部用来装配小锁舌，中间凸出的三角形部位用于推动制动片，以消除制动片对大托身的自锁；

其中，所述双模式捕获设备设置在所述指纹输入框的后方。

在所述指纹锁指纹角度校正系统中：

获取每一个基准对象图案的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准对象图案的左下角为坐标系的原点，获取所述基准对象图案内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准对象图案的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准对象图案内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为基准特征值；

其中，所述获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的左下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为变换特征值。

以及在所述指纹锁指纹角度校正系统中：

拉片在大锁舌被拉内缩时起定位和解除自锁的作用，拉片顶部的挂耳用于插到大托身中间的长方孔中，以拉动大托身一起内缩，还用于在大托身被推内缩时在长方孔中滑动；

39其中，制动片是用于大锁舌自锁的元件，使大锁舌防撬，制动片的底部两爪用于安装定位，中间方孔用于安装弹簧片，为制动片复位提供动力，顶部的平面是制动平面，用于卡入大托身的自锁部位。

同时，根据本发明实施方案示出的指纹锁指纹角度校正方法包括：

使用锁舌机构，为控制指纹锁闭启的执行机构，包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片，其中，大托身用于带动大锁舌运动，大托身的头部是大锁舌铆接部位，中间的长方孔用于和拉片上的挂耳配合，外边的台阶是制动片的卡入槽，下部用于卡入滑块夹口，便于滑块的拉动，同时在大托身受推内缩时不受滑块夹口的阻碍；

使用金属锁身，用于封装所述锁舌结构，所述金属锁身内嵌在入户门中，并设置在入户门的把手的一侧；

使用亮度分析设备，设置在所述金属锁身上，用于感应附近环境亮度，以将感应的结果作为实时环境亮度，并在所述实时环境亮度小于预设亮度阈值时，发出红外拍摄指令，以及在所述实时环境亮度大于等于所述预设亮度阈值时，发出可见光拍摄指令；

使用指纹输入框，设置在所述金属锁身上，为一玻璃平台，以便于用户手指按压；

使用双模式捕获设备，设置在所述金属锁身上，与所述亮度分析设备连接，用于在接收到所述可见光拍摄指令时，对用户按压指纹进行可见光拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出，还用于在接收到所述红外拍摄指令时，对用户按压指纹进行红外拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出；

使用对象检测设备，与所述双模式捕获设备连接，用于接收所述待处理图像，对所述待处理图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述待处理图像中的当前位置，并输出所述当前位置；

使用旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述待处理图像，并基于所述当前位置控制所述双模式捕获设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述待处理图像中的中心位置；

使用类型匹配设备，与所述旋转控制设备连接，用于接收经所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像，基于预设对象灰度阈值从所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像处分割出与所述待处理图像内各个对象分别对应的多个待分析对象图案，并对每一个待分析对象图案执行以下处理：分别基于各个基准对象图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准对象图案的尺寸相同，获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，计算每一个基准对象图案的特征值和与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值之差的绝对值以作为所述基准对象图案对应的绝对值，选择绝对值最小的基准对象图案对应的对象类型作为所述待分析对象图案对应的对象识别类型输出；

使用角度提取设备，与所述类型匹配设备连接，用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹输入框体的待分析对象图案以作为框体区域，还用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹的待分析对象图案以作为指纹区域，基于所述框体区域和所述指纹区域判断所述指纹区域的中心线与所述框体区域竖直边框之间的夹角以作为指纹偏离角度输出；

使用角度校正设备，与所述角度提取设备连接，用于基于接收到的指纹偏离角度对所述待处理图像校正以获得校正后图像；

使用特征分析设备，与所述角度校正设备连接，用于基于所述校正后图像对用户指纹特征进行分析，以确定当前用户是否为允许进入用户；

接着，继续对本发明的指纹锁指纹角度校正方法的具体步骤进行进一步的说明。

在所述指纹锁指纹角度校正方法中：

小托身是小锁舌安装的主体，是控制大锁舌自锁的元件，小托身的头部用来装配小锁舌，中间凸出的三角形部位用于推动制动片，以消除制动片对大托身的自锁；

其中，所述双模式捕获设备设置在所述指纹输入框的后方。

在所述指纹锁指纹角度校正方法中：

获取每一个基准对象图案的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准对象图案的左下角为坐标系的原点，获取所述基准对象图案内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准对象图案的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准对象图案内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为基准特征值；

其中，所述获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的左下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为变换特征值。

以及在所述指纹锁指纹角度校正方法中：

拉片在大锁舌被拉内缩时起定位和解除自锁的作用，拉片顶部的挂耳用于插到大托身中间的长方孔中，以拉动大托身一起内缩，还用于在大托身被推内缩时在长方孔中滑动；

其中，制动片是用于大锁舌自锁的元件，使大锁舌防撬，制动片的底部两爪用于安装定位，中间方孔用于安装弹簧片，为制动片复位提供动力，顶部的平面是制动平面，用于卡入大托身的自锁部位。

另外，采用DSP控制芯片来实现所述类型匹配设备。DSP控制芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP控制芯片一般具有如下的一些主要特点：（1） 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。（2） 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。（3） 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。（4） 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。（5） 快速的中断处理和硬件I/O支持。（6） 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。（7） 可以并行执行多个操作。（8） 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

采用本发明的指纹锁指纹角度校正系统，针对现有技术中指纹锁识别效率低下的技术问题，一方面，搭建了定制的图像处理机制，将指纹输入框区域竖直边框和指纹区域中心线之间的夹角以作为指纹偏离角度以在用户指纹识别前进行指纹角度校正，提高了指纹识别的效率，其中，为了克服将待处理子图像与各个基准对象图案的尺寸差异，首先对待处理子图像进行尺寸变换处理，以达成与基准对象图案的尺寸一致性，然后采用定制的特征提取模式进行特征匹配，以准确获取待处理子图像中的对象类型；另一方面，引入了包括大锁舌、小锁舌、大托身、小托身、拉片、滑块和制动片的锁舌机构，优化了锁舌机构的内部结构。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种指纹锁指纹角度校正系统，其特征在于，所述系统包括：

金属锁身，用于封装锁舌结构，所述金属锁身内嵌在入户门中，并设置在入户门的把手的一侧；

亮度分析设备，设置在所述金属锁身上，用于感应附近环境亮度，以将感应的结果作为实时环境亮度，并在所述实时环境亮度小于预设亮度阈值时，发出红外拍摄指令，以及在所述实时环境亮度大于等于所述预设亮度阈值时，发出可见光拍摄指令；

指纹输入框，设置在所述金属锁身上，为一玻璃平台，以便于用户手指按压；

双模式捕获设备，设置在所述金属锁身上，与所述亮度分析设备连接，用于在接收到所述可见光拍摄指令时，对用户按压指纹进行可见光拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出，还用于在接收到所述红外拍摄指令时，对用户按压指纹进行红外拍摄，并将拍摄结果作为待处理图像输出；

对象检测设备，与所述双模式捕获设备连接，用于接收所述待处理图像，对所述待处理图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述待处理图像中的当前位置，并输出所述当前位置；

旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述待处理图像，并基于所述当前位置控制所述双模式捕获设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述待处理图像中的中心位置；

类型匹配设备，与所述旋转控制设备连接，用于接收经所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像，基于预设对象灰度阈值从所述旋转控制设备旋转控制后的待处理图像处分割出与所述待处理图像内各个对象分别对应的多个待分析对象图案，并对每一个待分析对象图案执行以下处理：分别基于各个基准对象图案的尺寸大小进行相应的尺寸变换处理，以获得各个尺寸变换子图像，每一个尺寸变换子图像与其对应的基准对象图案的尺寸相同，获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值，计算每一个基准对象图案的特征值和与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值之差的绝对值以作为所述基准对象图案对应的绝对值，选择绝对值最小的基准对象图案对应的对象类型作为所述待分析对象图案对应的对象识别类型输出；

角度提取设备，与所述类型匹配设备连接，用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹输入框体的待分析对象图案以作为框体区域，还用于接收所述待处理图像中对象识别类型为指纹的待分析对象图案以作为指纹区域，基于所述框体区域和所述指纹区域判断所述指纹区域的中心线与所述框体区域竖直边框之间的夹角以作为指纹偏离角度输出；

角度校正设备，与所述角度提取设备连接，用于基于接收到的指纹偏离角度对所述待处理图像校正以获得校正后图像；

特征分析设备，与所述角度校正设备连接，用于基于所述校正后图像对用户指纹特征进行分析，以确定当前用户是否为允许进入用户。

2.如权利要求1所述的指纹锁指纹角度校正系统，其特征在于：

其中，所述双模式捕获设备设置在所述指纹输入框的后方。

3.如权利要求2所述的指纹锁指纹角度校正系统，其特征在于：

获取每一个基准对象图案的特征值以作为基准特征值包括：以所述基准对象图案的左下角为坐标系的原点，获取所述基准对象图案内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述基准对象图案的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述基准对象图案内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为基准特征值；

其中，所述获取与所述基准对象图案对应的尺寸变换子图像的特征值以作为变换特征值包括：以所述尺寸变换子图像的左下角为坐标系的原点，获取所述尺寸变换子图像内的待分析正方形，所述待分析正方形以所述尺寸变换子图像的左下角为左下角，以预设长度阈值为边长且位于所述尺寸变换子图像内的正方形，针对所述待分析正方形内的每一个像素点，将其横坐标与其纵坐标之差的平方与其像素值相乘，以作为其特征值，将所述待分析正方形内的各个像素点的特征值相加以获得所述分析正方形的特征值并作为变换特征值。