指紋算法在旅游客運(yùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

指紋算法在旅游客運(yùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1系統(tǒng)算力平臺(tái)的選擇該系統(tǒng)包含許多技術(shù)技術(shù)，如指紋、身份訪問、數(shù)據(jù)庫等。平臺(tái)選取上綜合應(yīng)用場景、大小、成本、性能開銷等考慮，采用樹莓派3B+作為系統(tǒng)的核心算力平臺(tái)。傳感器采用FPC1020AM電容式半導(dǎo)體傳感器，操作系統(tǒng)移植官方操作系統(tǒng)，對(duì)UART進(jìn)行驅(qū)動(dòng)配置完成。2算法設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)采用樹莓派三代開發(fā)板作為訪客門禁的開發(fā)平臺(tái)，使用QT5為系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面以及核心程序。硬件傳感器方面，在QT5中，分別設(shè)計(jì)指紋識(shí)別算法和身份證讀取算法，并完成相關(guān)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。軟件及UI方面，在QT5中設(shè)計(jì)出管理員界面、用戶界面，同時(shí)完成相關(guān)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。最終實(shí)現(xiàn)能夠通過鼠標(biāo)鍵盤已經(jīng)在屏幕引導(dǎo)用戶完成上下班打卡、門禁開關(guān)、訪客信息登記、以及相關(guān)信息的文本導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)集成打卡、門禁、訪客三系統(tǒng)合一的訪客指紋門禁打卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3生物識(shí)別技術(shù)生物識(shí)別技術(shù)被廣泛運(yùn)用在日常生活中，研究的系統(tǒng)應(yīng)用于打卡、門禁以及訪客登記，故采用傳統(tǒng)技術(shù)手段即可，而指紋識(shí)別技術(shù)是目前廣泛使用的生物識(shí)別技術(shù)之一3.1圖像的特征提取指紋的兩類可用于識(shí)別的特征包括總體、局部特征，需要提取三叉點(diǎn)特征、中心點(diǎn)特征以及三角點(diǎn)特征3.2基于特征匹配的匹配指紋匹配算法多種多樣，各有優(yōu)劣。可以根據(jù)指紋圖像細(xì)節(jié)特征進(jìn)行匹配，常見的方法有基于三角點(diǎn)的匹配、基于奇異點(diǎn)的匹配、基于圖的匹配等，亦可通過識(shí)別的數(shù)量進(jìn)行匹配。其中細(xì)節(jié)特征匹配的方法適用于圖像質(zhì)量高的場景，但其并未充分運(yùn)用指紋紋理的結(jié)構(gòu)信息。充分運(yùn)用指紋紋理信息的算法更可靠，同時(shí)也犧牲了更多的時(shí)間。同時(shí)又有點(diǎn)模式匹配的方法，時(shí)間占用極小，但運(yùn)用的特征點(diǎn)也少，提取的信息也少。通過文獻(xiàn)查閱，采取利用質(zhì)心域分叉點(diǎn)作為匹配基點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后通過界限盒原理對(duì)指紋圖像和指紋庫中的指紋進(jìn)行匹配并判斷是否來自同一根手指，實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的功能4指紋算法優(yōu)化IDWD1020是一款基于半導(dǎo)體的指紋識(shí)別模塊。相比對(duì)光學(xué)指紋模塊，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)小巧，同時(shí)該模塊支持目前常見多大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)，桌面系統(tǒng)等，支持范圍廣泛。模塊支持USB和UART兩種通信協(xié)議通信，內(nèi)部自帶SDK開發(fā)包。利用模塊設(shè)計(jì)指紋算法時(shí)，需根據(jù)不同的平臺(tái)對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化。如果選擇不優(yōu)化，那么必然放棄了算法的效率，其將會(huì)導(dǎo)致指紋識(shí)別時(shí)間長，反應(yīng)慢，最終嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。針對(duì)不同的處理器、開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行程序優(yōu)化，這樣能達(dá)到優(yōu)化用戶體驗(yàn)的目的。其中影響其效率較大的有命令發(fā)送后，等待返回的時(shí)間。合理地設(shè)置該時(shí)間能極大程度上減少指紋識(shí)別所需要的時(shí)間，整體表現(xiàn)為指紋識(shí)別反應(yīng)更快，從而達(dá)到優(yōu)化用戶體驗(yàn)的目的。4.1波特率的參數(shù)數(shù)據(jù)采取一發(fā)一收原則，通信方式采取串行異步方式傳送。串行通信所用參數(shù)包含1bitstartbit,8bitdatabit,1bitstopbit,paritybit以及波特率。指紋圖像格式為分辨率500DP，灰度256(8位）灰度。4.2Linux平臺(tái)驅(qū)動(dòng)由于指紋模塊采取了USB/UART兩種通信方式，這里選取了UART通信。Linux平臺(tái)下UART驅(qū)動(dòng)可分為用戶層、TTY層、TTY行規(guī)程則層和硬件層4層UART是設(shè)備是tty＿driver的有一層封裝，uart＿driver其實(shí)就是tty＿driver，在它的操作函數(shù)中，將操作轉(zhuǎn)入uart＿port.。UART在進(jìn)行寫操作時(shí)，首先會(huì)把數(shù)據(jù)放入環(huán)形緩存區(qū)，然后uart＿port從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)4.3讀卡芯片設(shè)計(jì)身份證中存儲(chǔ)的個(gè)人信息不能直接讀取，需要擁有“鑰匙”才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。這里所謂的“鑰匙”是指由國家公安部門所認(rèn)同的一款安全模塊，利用這個(gè)安全模塊才能完成對(duì)身份證信息的順利讀取。同時(shí)，需要與之匹配的天線板可通過調(diào)整電容大小來獲得一個(gè)較好的讀取范圍。設(shè)計(jì)中讀卡芯片采用同方微電子的THM3040非接觸卡讀寫芯片，其提供IDR接口模式，用于與二代身份證安全模塊通信，實(shí)現(xiàn)讀卡操作。身份證讀卡通信庫代碼ABCVUtility.cpp、ABCVlib.cpp采用開源GPL授權(quán)許可協(xié)議，照片圖像解碼需采用公安專用授權(quán)許可協(xié)議。因此設(shè)計(jì)中只完成身份證文本信息的讀取，對(duì)身份證頭像暫未讀取。數(shù)據(jù)采取一發(fā)一收原則，采取串行異步方式傳送。串行通信所用參數(shù)包含1bitstartbit,8bitdatabit,1bitstopbit,paritybitandbaudrate。樹莓派與身份閱讀器采用命令/應(yīng)答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通信過程中，必須確保所有指令的發(fā)送、接收必須要遵循一發(fā)一收的原則。5指紋信息登記及門禁功能測試是將系統(tǒng)預(yù)期功能和完成功能作對(duì)比試時(shí)，首先在管理員界面進(jìn)行了員工身份登記，順序?yàn)椋核⑸矸葑C記錄身份信息->刷指紋記錄指紋信息->完成登記。然后開啟了用戶界面，已登記信息的員工分別測試身份證和指紋的打卡和門禁開啟功能。未登記的人員（訪客）首先采用指紋信息開啟門禁的方法，正常情況下應(yīng)該是無法開啟門禁并提示訪客請(qǐng)刷卡，然后訪客測試刷卡方法。最后，返回管理員界面檢查是否存在完整