基于TMS320DM642靜脈識(shí)別的儲(chǔ)物柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李玉廣，陳金國(guó)，彭喬

(宜昌測(cè)試技術(shù)研究所，宜昌 443000)

基于TMS320DM642靜脈識(shí)別的儲(chǔ)物柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李玉廣，陳金國(guó)，彭喬

(宜昌測(cè)試技術(shù)研究所，宜昌 443000)

在現(xiàn)有靜脈識(shí)別算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于TMS320DM642的靜脈識(shí)別控制儲(chǔ)物柜的方法。該系統(tǒng)主要由電磁鎖、電鎖控制器和中央處理器組成。存儲(chǔ)過(guò)程中采集靜脈，生成的ID需要與儲(chǔ)物柜號(hào)綁定，柜門打開(kāi)；取出過(guò)程中，需要靜脈驗(yàn)證，打開(kāi)與其綁定的柜門并刪除對(duì)應(yīng)的靜脈信息。在原有的基礎(chǔ)上，靜脈驗(yàn)證取代條形碼，這種方法比條形碼驗(yàn)證更安全，不易丟失。

靜脈識(shí)別；TMS320DM642；中央處理器；電鎖控制器；語(yǔ)音模塊

引 言

靜脈識(shí)別與虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別都是利用紋理的信息進(jìn)行身份識(shí)別[1-2]。指紋識(shí)別易盜取，外在環(huán)境影響大，尤其對(duì)于長(zhǎng)期接觸水和化學(xué)制品的人及皮膚干燥的老年人特別不易驗(yàn)證，驗(yàn)證效率一般，且使用者心理抵觸較大；虹膜識(shí)別通過(guò)非接觸式傳感器抽取眼睛虹膜模式比對(duì)，雖然驗(yàn)證效率較高，但使用者的抵觸心理大；靜脈驗(yàn)證識(shí)別精度非常高，使用者的抵觸心理小，不易偽造，不易受外在環(huán)境影響，而且只有活體才能驗(yàn)證。

手指靜脈識(shí)別技術(shù)是一種新的生物特征識(shí)別技術(shù)[1-2]，它是依據(jù)人類手指中流動(dòng)的血液可吸收特定波長(zhǎng)的光線，而使用特定波長(zhǎng)光線對(duì)手指進(jìn)行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學(xué)特征，將實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取的影像進(jìn)行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特征，再將得到的手指靜脈特征信息與事先注冊(cè)的手指靜脈特征進(jìn)行比對(duì)，從而確認(rèn)登錄者的身份。

本文主要介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、中央處理器設(shè)計(jì)和基于靜脈驗(yàn)證的儲(chǔ)物柜軟件框架設(shè)計(jì)。以靜脈驗(yàn)證算法為基礎(chǔ)，利用DSP進(jìn)行靜脈圖像獲取和處理[3-4]，研究了基于靜脈識(shí)別的儲(chǔ)物柜的方案，該方案具有可行性和實(shí)用性，并在相關(guān)場(chǎng)所得到應(yīng)用。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

由圖1可知，系統(tǒng)主要由中央處理器、電鎖控制器、電鎖機(jī)械開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)物柜門和電鎖等組成。中央處理器可以掛載多個(gè)電鎖控制器，控制多個(gè)儲(chǔ)物柜的打開(kāi)或關(guān)閉。電鎖機(jī)械開(kāi)關(guān)連接在電鎖控制器芯片的不同引腳上，依次確定不同儲(chǔ)物柜號(hào)。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

中央處理器與電鎖控制器之間采用RS485通信方式。每個(gè)電鎖控制器定時(shí)向中央處理器傳遞儲(chǔ)物柜號(hào)和狀態(tài)信息，一旦儲(chǔ)物柜的狀態(tài)發(fā)生改變，立即向中央控制器反饋儲(chǔ)物柜號(hào)和狀態(tài)信息。

每個(gè)電鎖控制器定時(shí)向中央處理器傳輸心跳報(bào)文，已確認(rèn)電鎖系統(tǒng)工作正常，不同電鎖控制器不能相互接收對(duì)方的報(bào)文。

中央處理器進(jìn)行靜脈采集、識(shí)別和驗(yàn)證過(guò)程。靜脈驗(yàn)證通過(guò)，中央處理器給電鎖控制器發(fā)送一個(gè)開(kāi)儲(chǔ)物柜信號(hào)，控制器停止向電磁鎖供電，彈簧自動(dòng)把儲(chǔ)物柜彈開(kāi)。

儲(chǔ)物柜門上有一個(gè)固定的圓柱彈簧，儲(chǔ)物柜門手動(dòng)關(guān)閉，彈簧擠壓電鎖開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)信號(hào)量傳給電鎖控制器，給電磁鎖供電，同時(shí)向中央處理器傳遞一個(gè)關(guān)閉儲(chǔ)物柜狀態(tài)；儲(chǔ)物柜門打開(kāi)時(shí)，控制器停止供電，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，同時(shí)向中央處理器傳遞一個(gè)開(kāi)儲(chǔ)物柜狀態(tài)。

2 中央處理器設(shè)計(jì)[5]

由圖2可知，中央處理器主要由DSP(TMS320DM642)、CPLD、FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器、觸摸模塊、顯示模塊、攝像頭采集模塊和電源組成。

圖2 中央處理器框圖

DSP主要運(yùn)行靜脈采集和靜脈識(shí)別算法，其外部擴(kuò)展FLASH存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序，SDRAM存儲(chǔ)器用于二值化圖像對(duì)比識(shí)別中間結(jié)果的存儲(chǔ)。

DSP接收到觸摸信號(hào)，向CPLD下達(dá)啟動(dòng)攝像頭的指令，CPLD輸出3.3 V攝像頭控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)DC-DC，輸出5 V控制攝像頭采集模塊，DSP向攝像頭采集模塊發(fā)出取圖像指令，攝像頭采集模塊進(jìn)行攝像采集傳給DSP，DSP進(jìn)行中值濾波、灰度化處理、二值化圖像處理等過(guò)程，根據(jù)得到的圖像，提取靜脈分布圖像，利用算法得到特征圖。將以上得到的特征圖與數(shù)據(jù)庫(kù)中的原始模版進(jìn)行比較，計(jì)算相關(guān)性。如果相匹配則通過(guò)，不匹配則被拒絕。

DSP擴(kuò)展了串口電路，通過(guò)串口電路與液晶屏通信，把每一個(gè)儲(chǔ)物柜的狀態(tài)(滿、空、關(guān)閉和打開(kāi))或調(diào)試過(guò)程中間狀態(tài)發(fā)送到液晶屏上實(shí)時(shí)顯示，便于可視化。DSP的數(shù)據(jù)線、地址總線和讀寫(xiě)等功能引腳分別與CPLD的輸入/輸出連接，在CPLD內(nèi)部產(chǎn)生各種寄存器和相應(yīng)的控制時(shí)序。

3 軟件流程設(shè)計(jì)

若儲(chǔ)物柜滿，則電磁鎖控制器返回一個(gè)真值給中央處理器；若儲(chǔ)物柜不滿，則電磁鎖控制器返回一個(gè)假值給中央處理器。若未點(diǎn)擊“存”或“取”按鍵，放入手指操作沒(méi)有任何反應(yīng)。

軟件設(shè)計(jì)包括3個(gè)流程，這3個(gè)流程互不干擾。

若點(diǎn)擊“存”按鍵，進(jìn)入存流程。在中央處理器內(nèi)依次判斷儲(chǔ)物柜的返回狀態(tài)，若都是真值，則播放語(yǔ)音“儲(chǔ)物柜已滿”。若發(fā)現(xiàn)一個(gè)儲(chǔ)物柜狀態(tài)是假值，則播放語(yǔ)音“請(qǐng)放入手指”，采集靜脈信息，與該儲(chǔ)物柜號(hào)綁定。中央處理器發(fā)送一個(gè)開(kāi)儲(chǔ)物柜信號(hào)，播放語(yǔ)音“幾號(hào)柜已打開(kāi)”，電磁鎖控制器返回一個(gè)真值給中央處理器。若多人進(jìn)行存放，按照開(kāi)始步驟2進(jìn)行操作；

圖3 儲(chǔ)物柜實(shí)物

若點(diǎn)擊“取”按鍵，進(jìn)入取的流程。播放語(yǔ)音“請(qǐng)放入手指”，采集靜脈信息，與存儲(chǔ)器內(nèi)靜脈進(jìn)行逐一比對(duì)識(shí)別，得到的特征值與閾值進(jìn)行比較，若都不匹配，則播放語(yǔ)音“驗(yàn)證失敗，請(qǐng)重新驗(yàn)證”，直至驗(yàn)證通過(guò)。若與某一靜脈匹配成功，則讀取綁定的儲(chǔ)物柜號(hào)，發(fā)送開(kāi)儲(chǔ)物柜信號(hào)，播放語(yǔ)音“幾號(hào)柜已打開(kāi)”，刪除與其對(duì)應(yīng)的靜脈信息，返回一個(gè)假值給中央處理器。若出現(xiàn)突發(fā)情況或儲(chǔ)物柜遺留物品，無(wú)法打開(kāi)儲(chǔ)物柜，可以采用應(yīng)急措施，進(jìn)入應(yīng)急流程?，F(xiàn)場(chǎng)管理負(fù)責(zé)人有一個(gè)遙控器，可以遙控打開(kāi)某一個(gè)儲(chǔ)物柜。

下班后，需要清理儲(chǔ)物柜，工作人員利用遙控器逐一按鍵，打開(kāi)儲(chǔ)物柜，清理完畢后，再打開(kāi)下一個(gè)，直至完成。

在實(shí)際的研制中，靜脈驗(yàn)證控制了9個(gè)箱子的打開(kāi)與關(guān)閉，如圖3所示。運(yùn)行

System Design of Lockers Based on TMS320DM642 Vein Recognition

Li Yuguang,Chen Jinguo,Peng Qiao

(Yichang Testing Technology Research Institute,Yichang 443000,China)

A design method of vein recognition system controlling lockers based on TMS320DM642 is proposed based on the existing vein recognition algorithm.The system is mainly composed of the electromagnetic locks,the electromagnetic locks controller and a central processing controller.During the stored procedure,the generated ID number is required to bind with the number of lockers,then the door is open.During the removed procedure,it needs to verify the vein in order to open the locker,then removes vein information finally.On the basis of original,the vein recognition replaces the barcode.This approach is safer than the verification of barcode,and it is not easy to lose.

vein recognition;TMS320DM642;central processing controller;electric lock controller;voice module

TP14

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