基于ARM 的指纹识别门禁系统的设计

　　1.概述

　　随着科学技术的不断进步，人们对现代化办公和生活场所提出了更高层次的安全管理需求，普通的门锁系统和手工出入管理已经不符合现代人的实际需求。由于安防业的智能化和网络化，为顺应智能楼宇、智能小区的发展，门禁系统也必须实现更可靠、更安全和更方便的智能系统。现代门禁系统综合利用了传感技术、数字信息处理、计算机技术、多媒体技术和网络技术，以实现门禁系统信息的采集、传输和处理。

　　目前智能门禁管理系统已广泛用于工厂、学校、写字楼宇、物业小区、商店、金融系统、电信系统、军事系统、宾馆等多种场合，大大提高了整体的工作效率、保障了系统安全，智能、安全和高效的现代化门禁系统已经成为社会发展的必然趋势，同时它也是现代化建筑的一个重要组成部分。

　　传统的机械钥匙、用户ID+密码以及智能卡等的保护措施存在着丢失、遗忘、复制以及被盗用的隐患，在这种情况下，最新发展的生物识别技术为上述方法的不足提供了一个很好的解决方案。由于指纹识别具有唯一性、不变性和贴身性的特点，成为了众多生物识别技术中备受青睐的一个。且随着生物识别技术和计算机技术的飞速发展，指纹识别算法已达到迅速、准确和可靠的水平，已越来越多的应用在现代智能门禁系统的前端信息采集部分。

　　目前使用较多的是指纹单机门禁系统，其采集、处理和识别都在一个控制系统中完成，只适用于小系统和安装位臵集中的单位，且通信线路专用，安装好后不易于更换管理中心的位臵。在大系统和安装位臵分散的单位，单机门禁系统必然耗费较大且效率不高。因此有必要采用TCP/IP的网络型门禁控制系统，实现网络控制和远程控制。

　　系统采用指纹采集作为门禁系统的前端部分，由于指纹识别具有唯一性、不变性和贴身性的特点，使它成为一种安全有效的身份验证方法。另外，系统采用基于TCP/IP协议的网络型门禁控制器是通过局域网传递数据的，管理中心随时可以变更，不需要重新布线，很容易实现网络控制和远程控制，并且指纹的处理和识别可以在运算速度更快的管理中心实现，这样控制器功能简单，而且多个控制器可以连接到一个服务器，提高了门禁系统控制和管理的效率。

　　1.1国内外研究现状和发展

　　据考古学家证实，公元前7000年-6000年，指纹作为身份鉴别的工具已经在叙利亚和中国开始应用。但是由于缺乏专门性研究，未能将指纹识别技术上升为一门科学。20世纪早期，指纹识别正式成为身份识别的方法并被法律部门用作身份鉴定的依据，并开始在世界范围内建立指纹识别机构和罪犯指纹档案。指纹识别的有关技术，包括指纹采集技术、指纹分类技术和指纹匹配技术都得到了较快发展。例如美国联邦调查局在1924年库存样本指纹就达到了81万枚。20世纪80年代，个人电脑、光学扫描等技术革新使得他们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用。随着取像设备的引入及其飞速发展，生物指纹识别技术的逐渐成熟，可靠的比对算法的发现都为指纹识别技术提供了更广阔的舞台。目前，利用计算机进行指纹识别的技术在国外已很成熟，并且已经开始大规模广。

　　智能安防的日益流行对于楼宇管理自动化和安全监控提出了更高的安全性和可靠性要求，基于指纹识别的智能门禁管理系统应用得越来越广泛，在一些发达国家已得到普遍的应用。面对规模已经越来越大的门禁控制系统，普通的单机门禁系统已经不适合，比如智能小区、景点门禁系统等。因此必须要开发进行远距离传输的TCP/IP的网络型门禁控制系统，由于网络型门禁控制系统很容易实现远程控制和分布式管理，还可以方便日后扩容和维护，日益变得重要。

　　1.2 本文的研究内容

　　论文的研究内容分为指纹识别的算法研究和ARM门禁控制器硬件实现两个部分。在以往算法的研究基础上，利用指纹图像灰度梯度和方差的结合对指纹分割方法进行改进，仿真实验证明本文中的改进算法鲁棒性好。论文在以ARMS3C2410为核心和嵌入式操作系统Linux的基础上，设计开发了基于指纹识别的以太网门禁控制系统。

　　本文具体内容主要有以下几个方面：

　　（1）系统整体方案概述和设计：根据系统功能要求，设计指纹识别以太网门禁系统，重点阐述了其中关键模块的硬件设计。

　　（2）指纹识别算法的理论分析和仿真：研究了指纹识别算法，主要包括指纹图像预处理以及指纹图像的特征提取和匹配两部分。

　　（3）系统软件总体设计：阐述了门禁控制系统软件的总体设计，然后对各模块进行应用编程，主要包括视频采集、指纹采集以及TCP/IP网络应用编程。