基于生物特征的汽车防盗系统设计报告

1、（汽车行业）基于生物特征 的汽车防盗系统设计报告20xx年xx月多年的企业咨询豉问经验.经过实战验证可以落地机行的卓越管理方案，值得您下载拥有嵌入式系统综合训练课程设计系别： 计算机系专业： 计算机科学和技术年级： 07 级姓名： 林嵩泳学号： 0702012120班级： 科学和技术3 班组员： 秦能2010 年 6 月 29 日目录1 . 整体介绍错误! 未定义书签。1.1 发展前景11.2 总体设计12 .硬件部分 12.1 硬件元器件12.2 分工过程 23 .软件部分23.1 指纹管理模块23.2 语音管理模块23.3 gprs 管理模块 34 .指纹管理模块的具体工作34.1 发展前

2、景34.2 技术困难34.3 总体设计方案45 .基于方向图的动态阀值指纹图像二值化方法46 .指纹识别系统的硬件设计56.1 硬件结构56.2 电路设计57 .项目心得67.1 系统的不足或可改进部分67.2 感受及收获68 .参考文献6整体介绍8.1 发展前景汽车防盗器就是壹种安装在车上，使汽车不会丢失的装置，目前防盗器按其结构和功能可分四大类：机械式、电子式、芯片式和网络式，四者各有优劣，但汽车防盗的发展方向是向智能程度更高的芯片式和网络式发展。目前已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、声音识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别等，但其中壹部分技术含量高的生物识别手段仍处于实验阶段。使用

3、有生物特征的汽车防盗器在国内市场正处于起步阶段。汽车的大量普及数字化的不断提高，使用生物特征的防盗方式将取代传统的防盗方式。中国的国民经济正飞速向上增长，这意味着巨大的市场空间，使用具有生物特征的汽车防盗系统将拥有十分良好的市场前景。总体设计我们的基于生物特征识别的汽车防盗报警系统，主要以凌阳 spce061a单片机作为主芯片，采纳凌阳spce061a单片机具有的连接喇叭而发声的扬声模块，连接能够录制声音的麦克风，连接fps200的指纹模块，连接发送无线网络的mc35i芯片的gprs报警模块。我们当下模拟壹下这个系统的运作：车主来到汽车面前，首先对车主的指纹进行识别和验证，然后车主用语音开启车

4、门，系统录制后，和数据库中的备份语音进行核对，语音正确，则系统打开车门，然后系统自动挂变，关闭控制车门的模块，车主进入汽车后由手动锁车门，以及用车主钥匙启动发动机。 如果在验证车主时， 验证失败3次后，就马上启动系统中的 gprs 报警系统，通知车主和警察。硬件部分硬件元器件支持功能所需硬件模块2 2 分工过程语音识别凌阳 spce061a我负指纹识别指纹模块fps200责凌阳61agprsgprs 模块 mc35i单片机的喇叭，麦克风指纹识另模块和gprs模块，我的组员秦能负责凌阳61a单片机的链路连接模块和语音识别模块。3 .软件部分总体软件系统设计思想，我们是采用模块化设计思想，系统能够

5、划分为指纹管理模块、语音管理模块和gprs管理模块。3.1 指纹管理模块指纹管理模块具体的是将车主的指纹备份，在发动机验证启动模块验证车主指纹，验证成功后，启动发动机；验证不成功，要求重新输入指纹。3.2 语音管理模块语音管理模块也就是车门开启模块。车门开启流程是：输入开门语音，若语音正确则开车门锁，否则无反应。车主进入汽车后，系统挂变，且且关闭系统。3.3 gprs管理模块报警流程是报警装置初始化后，若汽车发动机非法启动而又没有通过指纹识别时，则点火装置分离、gprs短信通知车主等相应的警报状况。4 .指纹管理模块的具体工作4.1 发展前景20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这俩项技术的革新

6、，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别能够在其他领域中得以应用，比如代替ic卡。当下（90年代后期）,低价位取像设备的引入及其飞速发展，可靠的比对算法的发现为个人身份识别应用的增长提 供了舞台。相对于其他身份鉴定技术，指纹识别技术之所以优于其他身份鉴定技术而被广泛采用的原 因：指纹是独壹无二的，俩人之间不存在着相同的指纹；指纹是相当固定的，不会随年龄、 健康状况的变化而改变；指纹样本易于采集，难以伪造，便于开发，实用性强；每人十指的 指纹皆不相同，可利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性；指纹识别中使用的模板且非最初的指纹图像，而是由图像提取的关键特征，减小所需存储的信息量，

7、且在实现异地确认时，可大大减少网络传输负担，支持网络功能。能够见出，指纹识别技术相对于其他识别方法有许多独到之处，具有很高的实用性和可行性。4.2 技术困难指纹图像其实是比较复杂的，它有着许多不同于其他图像的特征。和人工处理不同，现代的 生物识别技术且不直接存储指纹的图像，而是记录从指纹源图像中提取到的特征，指纹识别 算法最终都归结为在指纹图像上找到且比对指纹的特征。我们定义了指纹的俩类特征来进行 指纹的验证：总体特征和局部特征。总体特征是指那些用人眼直接就能够观察到的特征，包 括：基本纹路图案：环型，拱型，漩涡型。其他的指纹图案都基于这三种基本图案。仅仅依 靠图案类型来分辨指纹是远远不够的，

8、这只是壹个粗略的分类，但通过分类使得在大数据库 中搜寻指纹更为方便的。4.3 总体设计方案硬件平台大致能够分为 5个部分：成像系统（传感器fps200）、核心部分（at89s51单片机）、 ram、eeprom 等福件。工作原理：指纹经传感器采集后，由传感器直接转成rgb格式，且且数据传输到 mcu。mcu需要执行大量的模式识别和图像处理相关计算。固化的程序存储在eeprom中，这些指令控制了整个指纹识别系统的工作流程。ram为内存存储临时数据。这就构成数据通道。在指纹算法方面，研究了基于细节点特征指纹自动识别系统的各部分构成以及指纹图像的预 处理和细节特征提取。5 .基于方向图的动态阀值指纹

9、图像二值化方法二值化是指纹图像预处理中必不可少的壹步。常用的二值化方法仅仅利用了图像的灰度信 息，对指纹图像的二值化效果很不理想；现有的大部分指纹图像预处理方法都是经过滤波处 理后再进行二值化，这样就需要对图像进行俩次扫描，不利于处理速度的提高。特征点的八邻域图方框y方向是该块陷必， 曲线，可得到近似in而时图。将指纹图像自身的方向结构特点和源图像灰度值变化特点结合起来，确定对图像中每壹像素 点二值化的动态阀值。这种方法取代了壹般指纹图像预处理中无效区域分割、滤波、增强、 二值化等步骤，壹次完成图像的二值化功能。实验结果也表明，该方法得到的二值化图像能 够基本保持源图像上的特征点不丢失，确保了

10、以后的特征提取和比对的正确性和可靠性。x卜平鼻去线方向m向上各像素点的灰度值做壹i nofc波形舱kw指纹图像的脊线（指纹图像中 暗的纹线），而波峰则对应指纹图像的谷（指纹图像中亮的纹线）。若所考察的当前像素点恰好 落在波谷上，则该点就是指纹脊线点，若所考察的当前像素点恰好落在波峰上,则该点就是指纹图像在结构上和像素算小小的方向；指纹谷点，而谷点至骗声灰 灰度变化上的这些牛小电出 1,将图像分成大小l'n»n的 2.对图像中的每壹点，以其所在块的方向作为该像素点的方向，且以该点为中心在其法方n8均，具体公式为3,对中极大点或极卜向上取（壹般为奇数）的矩形窗，计算矩形窗内指纹方

11、向每壹列中像素点在法方向上的加权平4 .找出极大点和极小点位置及对应的值，对极大值极小值求平均，将此平均值作为该点二值化门限，称其为动态阀值c5 .将当前像素点的加权平均灰度值和动态阀值进行比较，若小于动态阀值，同时，当前像 素点在波形图极小点壹个有限的邻域内，则当前像素点为脊线点，否则为谷点。本算法在具体实现中可利用同壹块中所有像素有同样方向的条件，推导出快速算法，防止壹些点的重复扫描，大大缩短处理时间。6 .指纹识别系统的硬件设计6.1 硬件结构指纹识别系统主要包括：单片机最小系统、指纹采集部分、串口通信电路、外部存储部分、开关按钮，供电系统组成。指纹识别系统中， 单片机采用 at89s5

12、1 单片机， 它是整个控制器的核心部件。 max232 作为接口芯片用于实现指纹传感器串口的 rs-232 信号和 89s51 串行口的 ttl 信号的相互转换。6.2 电路设计本系统采用 at89s51 作为指纹识别系统的核心处理器，使用单片机内部的 4k 程序存储器，接 +5v 电源。复位电路则采用简单rc 复位电路，同时又可和壹些需要复位的外围电路相连，达到复位和单片机同步。串口通信接口设计采用 max232 实现 ttl 和 rs-232 的转换，实现和计算机通信。7 .项目心得7.1 系统的不足或可改进部分目前指纹识别技术仍有很多困难。例如：当三维的指纹被指纹录入设备扫描成二维的数字

13、图像时，会丢失壹部分信息，手指划破、割伤、弄脏、不同干湿程度以及不同的按压方式，仍会导致指纹图像的变化，这给可靠的特征提取带来了相当地困难。传统的基于细节点的识别方法，是依靠提取指纹脊线上的细节点，然后对其位置和类型进行匹配，来识别指纹的，而噪声会影响特征提取准确度，增加错误的特征点或丢失真正的特征点。传统的基于细节点识别算法的不足之处，因为它只利用了指纹图像中的壹小部分信息细节点位置和方向，作为特征进行匹配，丢失的蕴涵在图像中的其他丰富的结构信息。不难想象，基于这种方法的识别算法，很难全面适应指纹的变化。对于指纹管理模块中的指纹套取和验证，我组成员暂时不能将这个模块灵活运用，指纹管理模块中，

14、 最大的困难就是不能将指纹很明确的套取出来， 然后在启动发动机时验证车主指纹。7.2 感受及收获这个基于生物特征识别的汽车防盗报警系统的课题，在指导老师的指导下，和组员对这课题做了不少调研后，学了很多东西，了解了凌阳 61a 单片机的运作过程，了解怎样通过且行口和 usb 口下载需要的程序代码， 然后在对其代码进行修改， 直至机器运行起来。 在做这个课题时，我仍比较深入地去了解了指纹的套取，储存以及验证，将身边的信息转变成计算机二进制代码存到自己的计算机系统之中，这对学计算机专业的我来说，是很重要的壹种学习方式。8 参考文献1 、阮秋琦，数字图像处理学，电子工业出版社， 20012 、 tms320vc5409datasheet3 、 fps200solid-statefingerprintsensordatasheet4 、陈跃峰，指纹图像特征提取的新方法，计算机工程和应用，20015 、李建华，基于方向图的动态闽值指纹图像二值化方法，大连理工大学学报， 20026、冯星奎，壹种新的指纹图像细化算法，中国图像图形学报，19997 、刘文