CN111882715A - 一种基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法 - Google Patents

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张艳
胡兴柳
余振中
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Abstract

本发明涉及一种基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法。本发明利用蚁群算法在组合优化领域的优势，建立蚁群算法的行李箱智能锁系统。首先建立行李箱智能锁硬件系统，硬件系统主要包括指纹采集模块、舵机控制模块、ARM控制模块、GPS模块，GSM模块，LED模块、按键输入模块，和蜂鸣器模块等；ARM控制模块通过控制指纹采集模块读取用户指纹信息，为了保证指纹识别算法的准确度，使用蚁群算法对采集的指纹信息进行增强；最后通过舵机模块控制行李箱智能锁的开关。

Description

一种基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法
技术领域
本发明涉及智能锁领域，特别设计基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法。
背景技术
随着交通技术的高速发展，远行成为了现代人生活很重要的一部分，行李箱变成了生活中必不可少的一种工具，尽管现有行李箱种类繁多，但行李箱的锁大部分还是传统的手动密码锁，安全性凸显不足。随着近些年制造行业的发展，嵌入式系统朝着集成化、低功耗、高频率、多功能的方向发展。嵌入式系统能够满足众多微型智能系统的需求。
发明内容
为了解决上述存在问题。本发明提出一种基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，利用嵌入式系统集成化、低功耗、高频率、多功能的特点，建立行李箱指纹智能锁系统，利用蚁群算法对收集指纹信息进行信息增强，进而增加指纹识别的准确行，以用GSM，GPS等模块进而增加行李箱的安全性。为达此目的：
本发明提出基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，具体步骤如下：
步骤1：建立行李箱智能锁硬件系统，智能锁硬件系统主要包括指纹采集模块、舵机控制模块、ARM控制模块、GPS模块，GSM模块，LED模块、按键输入模块，和蜂鸣器模块等；
步骤2：指纹采集模块采集用户指纹信息，对指纹信息进行灰度归一化；
步骤3：建立蚁群群体，对归一化的指纹信息进行指纹增强；
步骤4：指纹特征匹配，判断是否是用户开启智能锁；
步骤5：如果指纹特征匹配成功，控制器控制舵机打开智能锁，并打开智能锁的绿色指示灯；
步骤6：如果指纹特征匹配失败，提醒用户重新输入指纹信息，如果匹配失败超过5次，控制器锁定指纹模块，并通过GSM模块向用户手机发送行李箱的位置信息，需要用户手动输入密码再次解除指纹模块锁定。
作为本发明进一步改进，所述步骤2中灰度归一化公式为：
Figure BDA0002607989420000021
Figure BDA0002607989420000022
Figure BDA0002607989420000023
其中，G是灰度值I(i,j)的灰度估计值，D0是灰度值I(i,j)的灰度方差，M、N是指纹灰度图像的尺寸。
作为本发明进一步改进，所述步骤3中蚁群算法的样本与聚类中心的加权欧氏距离为公式为：
Figure BDA0002607989420000024
其中，pk是指纹灰度样本的权值，m是聚类数。
作为本发明进一步改进，所述步骤3中蚁群算法聚类路径上的信息量公式为：
Figure BDA0002607989420000025
其中，R是聚类半径，γ(i,j,t)是t时刻蚂蚁i到聚类中心j路径的信息量。
作为本发明进一步改进，所述步骤4中指纹特征匹配的公式为：
Figure BDA0002607989420000026
Figure BDA0002607989420000027
其中，D是输入指纹的特征向量，D0是库指纹的特征向量，T是匹配阈值。
本发明基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，有益效果在于：
1.本发明利用指纹识别技术，行李箱开锁更加便捷。
2.本发明蚁群算法对指纹信息进行增强，指纹识别率更加高。
3.本发明使用GPS模块与GSM模块，能够对行李箱位置进行实时定位，提高行李箱的安全性。
4.本发明硬件系统实现简单，成本低。
附图说明
图1是行李箱智能锁系统框图；
图2是行李箱指纹信息处理示意图；
图3是行李箱智能锁的工作流程图；
具体实施方式
本发明提出一种基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，利用嵌入式系统集成化、低功耗、高频率、多功能的特点，建立行李箱指纹智能锁系统，利用蚁群算法对收集指纹信息进行信息增强，进而增加指纹识别的准确行，以用GSM，GPS等模块进而增加行李箱的安全性。如图1是行李箱智能锁系统框图，图2是行李箱指纹信息处理示意图。
首先，建立行李箱智能锁硬件系统，智能锁硬件系统主要包括指纹采集模块、舵机控制模块、ARM控制模块、GPS模块，GSM模块，LED模块、按键输入模块，和蜂鸣器模块等；接着指纹采集模块采集用户指纹信息，对指纹信息进行灰度归一化；
灰度归一化公式为：
Figure BDA0002607989420000031
Figure BDA0002607989420000032
Figure BDA0002607989420000033
其中，G是灰度值I(i,j)的灰度估计值，D0是灰度值I(i,j)的灰度方差，M、N是指纹灰度图像的尺寸。
然后，建立蚁群群体，对归一化的指纹信息进行指纹增强。
蚁群算法的样本与聚类中心的加权欧氏距离为公式为：
Figure BDA0002607989420000041
其中，pk是指纹灰度样本的权值，m是聚类数。
蚁群算法聚类路径上的信息量公式为：
Figure BDA0002607989420000042
其中，R是聚类半径，γ(i,j,t)是t时刻蚂蚁i到聚类中心j路径的信息量。
最后，指纹特征匹配，判断是否是用户开启智能锁；如果指纹特征匹配成功，控制器控制舵机打开智能锁，并打开智能锁的绿色指示灯；如果指纹特征匹配失败，提醒用户重新输入指纹信息，如果匹配失败超过5次，控制器锁定指纹模块，并通过GSM模块向用户手机发送行李箱的位置信息，需要用户手动输入密码再次解除指纹模块锁定。
指纹特征匹配的公式为：
Figure BDA0002607989420000043
Figure BDA0002607989420000044
其中，D是输入指纹的特征向量，D0是库指纹的特征向量，T是匹配阈值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，具体步骤如下，其特征在于；
步骤1：建立行李箱智能锁硬件系统，智能锁硬件系统主要包括指纹采集模块、舵机控制模块、ARM控制模块、GPS模块，GSM模块，LED模块、按键输入模块，和蜂鸣器模块等；
步骤2：指纹采集模块采集用户指纹信息，对指纹信息进行灰度归一化；
步骤3：建立蚁群群体，对归一化的指纹信息进行指纹增强；
步骤4：指纹特征匹配，判断是否是用户开启智能锁；
步骤5：如果指纹特征匹配成功，控制器控制舵机打开智能锁，并打开智能锁的绿色指示灯；
步骤6：如果指纹特征匹配失败，提醒用户重新输入指纹信息，如果匹配失败超过5次，控制器锁定指纹模块，并通过GSM模块向用户手机发送行李箱的位置信息，需要用户手动输入密码再次解除指纹模块锁定。
2.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，其特征在于；
所述步骤2中灰度归一化公式为：
Figure FDA0002607989410000011
Figure FDA0002607989410000012
Figure FDA0002607989410000013
其中，G是灰度值I(i,j)的灰度估计值，D0是灰度值I(i,j)的灰度方差，M、N是指纹灰度图像的尺寸。
3.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，其特征在于；
所述步骤3中蚁群算法的样本与聚类中心的加权欧氏距离为公式为：
Figure FDA0002607989410000014
其中，pk是指纹灰度样本的权值，m是聚类数。
4.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，其特征在于；
所述步骤3中蚁群算法聚类路径上的信息量公式为：
Figure FDA0002607989410000021
其中，R是聚类半径，γ(i,j,t)是t时刻蚂蚁i到聚类中心j路径的信息量。
5.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的行李箱智能锁系统的方法，其特征在于；
所述步骤4中指纹特征匹配的公式为：
Figure FDA0002607989410000022
Figure FDA0002607989410000023
其中，D是输入指纹的特征向量，D0是库指纹的特征向量，T是匹配阈值。
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