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嵌入式掌纹掌脉识别门禁控制系统的设计与实现
嵌入式掌纹掌脉识别门禁控制系统的设计与实现
随着物联网与智能化的发展，门禁系统也需要更加智能化、安全化。传统的门禁系统只需通过卡片或密码进行验证，但是这种验证方式比较容易被仿造和伪造，为保障人员和物质安全应用极其有限。随着科技的进步，嵌入式掌纹掌脉识别门禁控制系统应运而生。本文主要介绍嵌入式掌纹掌脉识别门禁控制系统的设计与实现。
一、设计思路
本系统主要分为四大模块：掌纹图像采集模块、掌纹特征提取存储模块、掌纹图像识别模块和门禁开关控制模块。
1.掌纹图像采集模块
掌纹图像采集模块是整个系统的基础，负责采集掌纹图像,并将图像通过USB接口上传到存储设备上。本设计中，采用CCD摄像头将芯片内置的LED光源照射到手掌上，获得的图像经过增强和预处理后转换成数字信号，然后存储在SD卡中，上传到存储设备上。
2.掌纹特征提取存储模块
掌纹特征提取存储模块是本系统中的核心模块，其主要任务是利用特征提取算法对采集的掌纹图像进行处理，提取出掌纹特征并将其存储到掌纹识别数据库中。在特征提取算法方面,本设计采用了Gabor小波变换和FingerCode算法，可有效区分不同的掌纹纹路特征。
3.掌纹图像识别模块
本设计中，掌纹图像识别模块通过与存储在掌纹识别数据库中的特征进行比对识别合法用户，使用MATLAB平台，基于SVM（支持向量机）算法进行图像识别，在此基础上，采用K最近邻的算法对特征数据进行映射和分类。
4.门禁开关控制模块
门禁开关控制模块是掌纹识别系统的最后一环，经过掌纹识别模块的身份验证，依托控制器，联通开关电源，控制开关执行开/关状态控制。在控制方面，本设计使用了单片机作为控制中心，连接红外传感器，实现在不接触的情况下的智能开关门。
二、实现过程
本设计使用了STM32F407嵌入式开发板，CCD摄像头，SD卡存储器和单片机等硬件，同时利用MATLABGUI作为软件开发平台，编写对应的图形用户界面，方便用户输入及一些操作。
1.图像采集与处理
首先，我们需要在硬件上连接CCD摄像头并设置其参数，然后通过计算机与STM32F407开发板连接，利用主控芯片承接给予传感器板的采集数据，将采集到的掌纹图像通过USB接口上传到SD卡存储设备上，并在上传后进行图像预处理及增强等操作。
2.特征提取存储模块的实现
在特征提取过程中，本设计首先采用Gabor小波变换算法对采集到的掌纹图像进行处理，提取出其特征，其中我们需要对Gabor小波变换的一些参数进行不断调整，以获得更好的特征提取效果。接下来采用指纹识别算法，对图像的特征进行分类映射，最终生成可供存储识别的掌纹特征数据。
3.掌纹图像识别模块的实现
在掌纹图像识别过程中，我们利用SVM将存储于掌纹识别数据库的掌纹特征数据与当前输入的掌纹特征进行比对识别。根据图像比对结果，判断是否是合法用户。在识别过程中，我们首先将输入图像进行预处理，然后提取出图像的特征向量，经过特定算法后生成对应的分类模型，利用输入向量与模型进行比对，即可得出图像的身份识别结果。
三、总结
本文主要介绍了嵌入式掌纹掌脉识别门禁控制系统的设计与实现。该系统不仅实现了身份验证，还提高了门禁系统的安全性和智能化。在设计过程中，我们采用了较为先进的特征提取算法，成功地实现了图像的身份验证。在实现过程中融合了硬件与软件，涉及的硬件和软件时现有技术的发展和进步，为实现跨家庭、居民区，乃至全社区电子设备的互联互通、智能化出了更实际应用的方法。