本發明涉及智能家居領域，特別涉及一種智能家居指紋識別門禁系統及方法。
背景技術：
門禁管理是現代安全防范系統的重要組成部分，隨著國內對門禁系統的安全性、先進性和穩定性要求的提高，迫切需要一種高性能的門禁系統，現在比較常用門禁系統主要有生物識別（指紋、掌形、虹膜等）和以射頻卡系統為代表的系統，雖然傳統的以射頻卡為代表的門禁系統能取到一些作用，但從本質上來說，是檢驗人持有的“物”，而不是驗證其本人，只要“物”的有效性得到確認，則持有該“物”的人就被認為是合法者。所以這種以“物”認人的辦法的問題是顯而易見的，一是“物”的遺失將使合法的人得不到合法的驗證；二是“物”被盜用將反使非法的人得到合法的驗證。
指紋門禁系統，是利用人體生物特征指紋來進行身份安全識別，具有不可替代，不可復制和唯一性的特點，其采用高科技的數字圖像處理、生物識別及DSP算法等技術，用于門禁安全、進出人員識別控制，是符合現代安防要求的新一代門禁系統。本系統以手指取代傳統的鑰匙及現有的IC、ID卡功能，它利用人體指紋的各異性和不變性，為用戶提供安全可靠的加密手段，使用時只需將手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成開鎖任務，操作十分簡便。而且避免了傳統機械鎖、識別卡、密碼鎖等由于鑰匙的丟失與盜用、識別卡的偽造或密碼鎖的破譯所造成的損失，同時系統還具有屏幕漢字顯示功能，從而增強門禁的防護措施，實現了安全管理的功能。
技術實現要素：
鑒于此，本發明提供了一種智能家居指紋識別門禁系統及方法，本發明具有智能化、安全管理、指紋識別準確等優點。
本發明采用的技術方案如下：
一種智能家居指紋識別門禁系統，其特征在于，所述系統包括：用于進行指紋識別的指紋識別模塊；用于進行無線數據傳輸的無線數據傳輸模塊；用于控制系統運行的主控模塊；用于提供給第三方監控門鎖是否打開的郵件模塊；用于執行系統控制命令的執行機構；所述指紋識別模塊信號連接于無線數據傳輸模塊；所述無線數據傳輸模塊信號連接于主控模塊；所述主控模塊分別信號連接于無線數據傳輸模塊、郵件模塊和AVR單片機；所述AVR單片機信號連接于執行機構。
進一步的，所述指紋識別模塊包括：指紋采集單元、數據傳輸單元、DSP處理器、片外存儲器和電流管理裝置；所述指紋采集裝置信號連接于數據傳輸裝置；所述數據傳輸裝置信號連接于核心處理器；所述核心處理器信號連接于片外存儲器；所述電流管理裝置分別信號連接于片外存儲器和指紋采集裝置。
進一步的，所述指紋采集裝置采用電容式半導體傳感器件；所述電容式指紋傳感器采用反射式探測技術，采用平面式指紋傳感采集方法對指紋進行采集，其采集到的指紋為真皮層。
進一步的，所述電容式指紋傳感器采集指紋傳感由152×200個傳感器陣列組成，所述每一個陣列是一個金屬電極，充當電容器的一極，安在傳感面上的手指頭的對應點則作為另外一極；其電容量的計算方法遵循以下公式：
；其中，C為電容量；d為極板間距； 為真空介電常數； 為極板間介質的相對介電常數；s為極板的有效面積。
進一步的，所述電容式傳感器采集指紋的時候，指紋谷和指紋脊因為離傳感器陣列的距離不同，產生了不同的電容值C，經過運算放大電路，形成不同的電壓值，通過內部的A/D轉換，獲得數字指紋圖像。
一種智能家居指紋識別門禁系統的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
步驟1：系統初始化，串口初始化；
步驟2：根據用戶的選擇，判斷該用戶是對該用戶注冊還是對該用戶進行指紋識別；若需要對該用戶進行注冊，則執行步驟3；若需要對該用戶進行指紋識別，則執行步驟5；
步驟3： 對用戶的指紋進行采集，然后要求該用戶輸入其個人信息；若沒有輸入個人信息，重新執行本步驟；若輸入了個人的信息，則執行步驟4；
步驟4：對該用戶的指紋信息進行預處理和特征處理，然后將處理后的指紋存儲指紋數據庫中；
步驟5：運行門禁服務；對門的狀態進行查詢，然后對電流進行查詢；
步驟6：觸發匹配，然后對用戶的指紋進行采集，對采集到的指紋進行特征匹配；判斷匹配結果是否正確，如果是，則執行步驟7，如果不正確，則重新執行本步驟；
步驟7：控制模塊驅動執行機構驅動操作，同時郵件模塊發送標志位給遠程監控端。
進一步的，所述指紋特征匹配的方法包括以下步驟：
步驟1：設定通過光學傳感器獲取的指紋數據的經第一預處理單元處理后的點集合為：
;
;
其中 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中 表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中 表示點集合P中第N個點的方向； 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中 表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中 表示點集合P中第N個點的方向。
步驟2：設定匹配公式為：
;
其中 表示模板的細節點數據；所述 表示輸入指紋的細節點數目；所述 是通過疊加匹配的細節點個數得到的最大匹配得分；
通過該公式計算得出最終的匹配分數。
步驟3：根據匹配分數的高低，對該指紋進行匹配。
采用以上技術方案，本發明產生了以下有益效果：定時檢測門鎖狀態并采用無線通訊方式向用戶發送報警郵件，大大增強了門鎖的安全性。系統運行良好，能夠進行可靠安全的指紋識別，準確、快速地完成個人身份的驗證實現開關門功能和定時快速的郵件報警操作。同時，采用改進的指紋識別算法，能夠對采集到的指紋進行更加準確的識別。
附圖說明
圖1是本發明的一種智能家居指紋識別門禁系統及方法的系統結構示意圖。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書（包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
本發明實施例1中提供了一種智能家居指紋識別門禁系統，系統結構如圖1所示：
一種智能家居指紋識別門禁系統，其特征在于，所述系統包括：用于進行指紋識別的指紋識別模塊；用于進行無線數據傳輸的無線數據傳輸模塊；用于控制系統運行的主控模塊；用于提供給第三方監控門鎖是否打開的郵件模塊；用于執行系統控制命令的執行機構；所述指紋識別模塊信號連接于無線數據傳輸模塊；所述無線數據傳輸模塊信號連接于主控模塊；所述主控模塊分別信號連接于無線數據傳輸模塊、郵件模塊和AVR單片機；所述AVR單片機信號連接于執行機構。
進一步的，所述指紋識別模塊包括：指紋采集單元、數據傳輸單元、DSP處理器、片外存儲器和電流管理裝置；所述指紋采集裝置信號連接于數據傳輸裝置；所述數據傳輸裝置信號連接于核心處理器；所述核心處理器信號連接于片外存儲器；所述電流管理裝置分別信號連接于片外存儲器和指紋采集裝置。
進一步的，所述指紋采集裝置采用電容式半導體傳感器件；所述電容式指紋傳感器采用反射式探測技術，采用平面式指紋傳感采集方法對指紋進行采集，其采集到的指紋為真皮層。
進一步的，所述電容式指紋傳感器采集指紋傳感由152×200個傳感器陣列組成，所述每一個陣列是一個金屬電極，充當電容器的一極，安在傳感面上的手指頭的對應點則作為另外一極；其電容量的計算方法遵循以下公式：
；其中，C為電容量；d為極板間距； 為真空介電常數； 為極板間介質的相對介電常數；s為極板的有效面積。
進一步的，所述電容式傳感器采集指紋的時候，指紋谷和指紋脊因為離傳感器陣列的距離不同，產生了不同的電容值C，經過運算放大電路，形成不同的電壓值，通過內部的A/D轉換，獲得數字指紋圖像。
本發明實施例2中提供了一種智能家居指紋識別門禁系統的方法：
一種智能家居指紋識別門禁系統的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
步驟1：系統初始化，串口初始化；
步驟2：根據用戶的選擇，判斷該用戶是對該用戶注冊還是對該用戶進行指紋識別；若需要對該用戶進行注冊，則執行步驟3；若需要對該用戶進行指紋識別，則執行步驟5；
步驟3： 對用戶的指紋進行采集，然后要求該用戶輸入其個人信息；若沒有輸入個人信息，重新執行本步驟；若輸入了個人的信息，則執行步驟4；
步驟4：對該用戶的指紋信息進行預處理和特征處理，然后將處理后的指紋存儲指紋數據庫中；
步驟5：運行門禁服務；對門的狀態進行查詢，然后對電流進行查詢；
步驟6：觸發匹配，然后對用戶的指紋進行采集，對采集到的指紋進行特征匹配；判斷匹配結果是否正確，如果是，則執行步驟7，如果不正確，則重新執行本步驟；
步驟7：控制模塊驅動執行機構驅動操作，同時郵件模塊發送標志位給遠程監控端。
進一步的，所述指紋特征匹配的方法包括以下步驟：
步驟1：設定通過光學傳感器獲取的指紋數據的經第一預處理單元處理后的點集合為：
;
;
其中 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中 表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中 表示點集合P中第N個點的方向； 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中 表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中 表示點集合P中第N個點的方向。
步驟2：設定匹配公式為：
;
其中 表示模板的細節點數據；所述 表示輸入指紋的細節點數目；所述 是通過疊加匹配的細節點個數得到的最大匹配得分；
通過該公式計算得出最終的匹配分數。
本發明實施例3中提供了一種智能家居指紋識別門禁系統及方法，系統結構圖如圖1所示：
一種智能家居指紋識別門禁系統，其特征在于，所述系統包括：用于進行指紋識別的指紋識別模塊；用于進行無線數據傳輸的無線數據傳輸模塊；用于控制系統運行的主控模塊；用于提供給第三方監控門鎖是否打開的郵件模塊；用于執行系統控制命令的執行機構；所述指紋識別模塊信號連接于無線數據傳輸模塊；所述無線數據傳輸模塊信號連接于主控模塊；所述主控模塊分別信號連接于無線數據傳輸模塊、郵件模塊和AVR單片機；所述AVR單片機信號連接于執行機構。
進一步的，所述指紋識別模塊包括：指紋采集單元、數據傳輸單元、DSP處理器、片外存儲器和電流管理裝置；所述指紋采集裝置信號連接于數據傳輸裝置；所述數據傳輸裝置信號連接于核心處理器；所述核心處理器信號連接于片外存儲器；所述電流管理裝置分別信號連接于片外存儲器和指紋采集裝置。
進一步的，所述指紋采集裝置采用電容式半導體傳感器件；所述電容式指紋傳感器采用反射式探測技術，采用平面式指紋傳感采集方法對指紋進行采集，其采集到的指紋為真皮層。
進一步的，所述電容式指紋傳感器采集指紋傳感由152×200個傳感器陣列組成，所述每一個陣列是一個金屬電極，充當電容器的一極，安在傳感面上的手指頭的對應點則作為另外一極；其電容量的計算方法遵循以下公式：
；其中，C為電容量；d為極板間距； 為真空介電常數； 為極板間介質的相對介電常數；s為極板的有效面積。
進一步的，所述電容式傳感器采集指紋的時候，指紋谷和指紋脊因為離傳感器陣列的距離不同，產生了不同的電容值C，經過運算放大電路，形成不同的電壓值，通過內部的A/D轉換，獲得數字指紋圖像。
一種智能家居指紋識別門禁系統的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
步驟1：系統初始化，串口初始化；
步驟2：根據用戶的選擇，判斷該用戶是對該用戶注冊還是對該用戶進行指紋識別；若需要對該用戶進行注冊，則執行步驟3；若需要對該用戶進行指紋識別，則執行步驟5；
步驟3： 對用戶的指紋進行采集，然后要求該用戶輸入其個人信息；若沒有輸入個人信息，重新執行本步驟；若輸入了個人的信息，則執行步驟4；
步驟4：對該用戶的指紋信息進行預處理和特征處理，然后將處理后的指紋存儲指紋數據庫中；
步驟5：運行門禁服務；對門的狀態進行查詢，然后對電流進行查詢；
步驟6：觸發匹配，然后對用戶的指紋進行采集，對采集到的指紋進行特征匹配；判斷匹配結果是否正確，如果是，則執行步驟7，如果不正確，則重新執行本步驟；
步驟7：控制模塊驅動執行機構驅動操作，同時郵件模塊發送標志位給遠程監控端。
進一步的，所述指紋特征匹配的方法包括以下步驟：
步驟1：設定通過光學傳感器獲取的指紋數據的經第一預處理單元處理后的點集合為：
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其中 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中表示點集合P中第N個點的方向； 表示點集合P中第N個點的X坐標；所述其中 表示點集合P中第N個點的Y坐標；其中 表示點集合P中第N個點的方向。
步驟2：設定匹配公式為：
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其中 表示模板的細節點數據；所述 表示輸入指紋的細節點數目；所述 是通過疊加匹配的細節點個數得到的最大匹配得分；
通過該公式計算得出最終的匹配分數。
步驟3：根據匹配分數的高低，對該指紋進行匹配。
本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。