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基于ATmega162的指纹识别电子机械锁设计

作者:时间:2013-10-14来源:网络收藏


1.3 电子锁和机械锁的通信

电子锁和机械锁之间的通信是通过超外差发送和接收模块完成。机械锁发送如图3所示的信息,每位数据宽度为1 ms。由于噪声的影响,单片机只能通过查询方式接收。

前导码是由23位数据组成。数据码由FAH码、地址码以及KEY码组成,每个数据码有10位,分别由8位数据、起始位(1)和结束位(0)组成。

地址码就是机械锁的识别码,识别码是惟一的,每次读取KEY码,都会将当前地址码和存储的地址码进行比较,若相同才能读取KEY码,因此不会接收来自其他用户的锁发出的信息。
KEY码就是钥匙的编码,每个钥匙的编码是惟一的,因此可以记录用户家庭成员的开门信息,方便用户查询。应用在办公场合时,若发生偷窃情况,可以查询最近的开门信息,来确定怀疑对象;也可以查询特殊钥匙开门情况,比如保姆工作的具体时间。若发生非法开门时,KEY码为0x00,接收到该KEY码时,产生报警信号。

2 算法原理

2.1 算法

分为以下4个步骤如图4所示。

指纹图像预处理是最重要的一步,关系到后面提取的特征点的正确与否。

由于指纹采集设备的不完善性,对于干、湿、脏、老化、磨损的指纹,往往难以采集到清晰的图像,因此需要图像增强,是指纹图像预处理中重要的一步,采用Gabor滤波完成。根据指纹图像局部区域的纹线分布具有较稳定的方向和频率,设计相应的Gabor带通滤波器,能有效地在局部区域对指纹进行修正和滤噪。Gabor函数是惟一能达到时频测不准关系下界的函数,二维表达式为:

Gabor函数是二维高斯函数在空间频率域的平移函数,σx,σy为对应于x方向和y方向的角频率平移参数。二维Gabor函数的实部和虚部可各自表示为一个函数,分别称为偶Gahor和奇Gabor函数。偶Gahor函数适于增强目标物体,而奇Gabor函数适于增强物体边缘。
Gabor滤波器系数分量为:

式中:x=mcosφ+nsinφ;y=-msinφ+ncosφ;(i,j)为当前点的坐标,φ为当前点(块)的方向,f为当前块(整体)的正弦平面波的频率;(m,n)取值范围与指纹图像的坐标(i,j)取值范围相同。σx,σy增大,对噪声的适应能力增强,但有可能会产生伪纹线;减小,消除噪声的作用减弱。

对于每一点,根据其方向、频率,求出Gabor滤波器系数,然后根据式(3)计算当前点滤波后的值:

从图5可很明显地看出,经过Gabor滤波处理后,图像对比增强,纹理清晰,特征明显,提高了后续提取指纹特征点的正确率。


2.2 指纹识别模块的通信协议

指纹识别模块作为从设备,通过串口,由主芯片发送相关命令对其进行控制。
命令接口:19200b/s 1起始位1停止位(无校验位)。

主芯片发送的命令及指纹模块的应答数据长度为8 B,数据格式如下:

CMD:命令/应答类型;P1.P2,P3:命令参数;Q1,Q2,Q3:应答参数;CHK:校验和,为第2字节到第6字节的异或值;Q3用于返回操作的有效性信息,表示操作是否成功,数据是否存在,采集指纹超时等。


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