《門(mén)禁系統(tǒng)答辯》PPT課件.ppt

門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主講人：崔乃康 組員：褚學(xué)保 程丹 鐘俊健,目錄,引言 方案（設(shè)計(jì)思路） 原理與器件 產(chǎn)品分析與評(píng)估 交流,一、引言,出入口門(mén)禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機(jī)械，光學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門(mén)出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。適用各種機(jī)要部門(mén)，如銀行、賓館、車場(chǎng)管理、機(jī)房、軍械庫(kù)、機(jī)要室、辦公間，智能化小區(qū)，工廠等。,我們本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是設(shè)計(jì)一整套更完善的門(mén)禁系統(tǒng)，提高安全管理的效率。當(dāng)然，根據(jù)不同人群的需要，我們還會(huì)提供一些定制的高端產(chǎn)品，它們的造價(jià)成本高，安全性能更好，針對(duì)用戶的不同需求采取不同的技術(shù)。更大程度上滿足大家的需求，拓寬產(chǎn)品的市場(chǎng)領(lǐng)域。 同時(shí)，我們還會(huì)提供幾款我們創(chuàng)新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，雖然，有些領(lǐng)域現(xiàn)在還不能實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)，不能立即投入到生產(chǎn)銷售中去。但是我們希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)的交流，能有相關(guān)領(lǐng)域研究的人員能夠看到，使門(mén)禁系統(tǒng)更加完善，更好的為人們的生產(chǎn)生活服務(wù)。,二、方案設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)包括四個(gè)主要部分，這四個(gè)組成部分是相對(duì)來(lái)講比較容易達(dá)到，并且成本不是很高的技術(shù)融合體。最大的有點(diǎn)在于根據(jù)用戶需求，每個(gè)部分可獨(dú)立建立系統(tǒng)?？煞挚珊?，將是這套系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)。方案設(shè)計(jì)主要包括五個(gè)部分，識(shí)別對(duì)象分別是聲紋識(shí)別，體溫識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，腦電波檢測(cè)。層次鮮明，每一層都應(yīng)用到自己相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，我們會(huì)在原理部分重點(diǎn)為大家呈現(xiàn)。,三、原理呈現(xiàn),門(mén)禁系統(tǒng)按進(jìn)出識(shí)別方式可分為以下三大類： 密碼識(shí)別：通過(guò)檢驗(yàn)輸入密碼是否正確來(lái)識(shí)別進(jìn)出權(quán)限。,卡片識(shí)別：通過(guò)讀卡或讀卡加密碼方式來(lái)識(shí)別進(jìn)出權(quán)限,人像識(shí)別：通過(guò)檢驗(yàn)人員生物特征等方式來(lái)識(shí)別進(jìn)出,其余幾種分類方式,門(mén)禁系統(tǒng)按設(shè)計(jì)原理可分為以下兩類： （1）控制器自帶讀卡器（識(shí)別儀） （2）控制器與讀卡器（識(shí)別儀）分體的 門(mén)禁系統(tǒng)按與微機(jī)通訊方式可分為以下兩類： （1）單機(jī)控制型(RS458) （2）網(wǎng)絡(luò)型,根據(jù)以上的眾多優(yōu)缺點(diǎn)和能利用的資源，現(xiàn)有的技術(shù)可以達(dá)到的范圍，我們將我們的本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要集中在對(duì)生物識(shí)別的利用上，通過(guò)生物識(shí)別的相關(guān)知識(shí)，加上我們可以利用的現(xiàn)有光電子知識(shí)，數(shù)學(xué)知識(shí)，還有計(jì)算機(jī)知識(shí)來(lái)進(jìn)行我們的方案闡述。,1.聲紋識(shí)別,聲紋（voiceprint）是指通過(guò)專用的電聲轉(zhuǎn)換儀器聲譜儀語(yǔ)圖儀等將聲波特征繪制成的波譜圖形它是各種聲學(xué)特征圖譜的集合。在辭典中的注釋為“用儀器描錄的因人而異的聲波紋”。聲紋是人體的一張身份證，是長(zhǎng)期穩(wěn)定的特征信號(hào)。聲紋識(shí)別是把未知人語(yǔ)音材料（檢材）與已知人語(yǔ)音材料（樣本）分別通過(guò)電聲轉(zhuǎn)換儀器繪成聲紋圖譜 再根據(jù)圖譜上的語(yǔ)音聲學(xué)特征進(jìn)行比較和綜合分析以得出兩者是否同一的判斷過(guò)程。聲紋識(shí)別有著十分廣闊的應(yīng)用前景 在世界范圍內(nèi)正廣泛應(yīng)用于金融證券社保公安軍隊(duì)及其他民用安全認(rèn)證等領(lǐng)域 目前中國(guó)市場(chǎng)尚屬啟動(dòng)階段其發(fā)展空間更為廣闊。,聲紋識(shí)別的原理 （1）特征提取 語(yǔ)音信息通過(guò)濾波器組輸出，以合適的速率對(duì)輸出進(jìn)行抽樣得到譜包絡(luò)特征參數(shù)；基于發(fā)聲器官如聲門(mén)、聲道和鼻腔的生理結(jié)構(gòu)提取的特征參數(shù)，如基音輪廓、共振峰頻率帶寬及其軌跡等；以線性預(yù)測(cè)導(dǎo)出的特征參數(shù)，如線性預(yù)測(cè)系數(shù)、自相關(guān)系數(shù)、反射系數(shù)等；模擬人耳對(duì)聲音頻率感知的特性而得到的聽(tīng)覺(jué)特性參數(shù)，如Mel倒譜系數(shù)感知線性預(yù)測(cè)等。 （2）模式匹配 概率統(tǒng)計(jì)方法；動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整方法 ；矢量量化方法 ；隱馬爾可夫模型方法,舉例演示,紅外發(fā)射端采用具有在線下載功能的AT89S51芯片作為控制中心，與鍵盤(pán)掃描電路和發(fā)射電路共同構(gòu)成?？紤]到辦公人員多和變動(dòng)頻繁的特點(diǎn)，可采用矩陣式，這里采用4X4的，當(dāng)然，如果所需按鍵較多也可采用8X8的。門(mén)口播報(bào)部分發(fā)射端利用單片將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖信號(hào)，通過(guò)P2.7口發(fā)出，為了節(jié)省接口，優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)及與接收模塊SM0038的工作頻率相對(duì)應(yīng)，此脈沖信號(hào)為38kHz的矩形波，占空比為1/3，周期t=26S，并通過(guò)三極管8050功率放大后，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào) 。,鍵盤(pán)紅外發(fā)射端硬件電路原理圖,警務(wù)桌接收端硬件電路原理圖,2.體溫識(shí)別（紅外技術(shù)）,任何物體都會(huì)幅射紅外線，溫度越高輻射越強(qiáng)，光電管接收到這個(gè)信號(hào)就能測(cè)量出其溫度.最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法（見(jiàn)比色溫度計(jì)）。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。,人體溫度檢測(cè),紅外傳感器的性能參數(shù)： 芯片尺寸大?。?8 mm x 8 mm； 光孔大?。?4 mm x 14 mm； 電偶數(shù)：60對(duì)： 作用面積：O7 mmx07 ram； 內(nèi)阻：60 kn30； 電阻溫度系數(shù)：012/； 敏感度：65 VW30； 噪聲電壓：32 nVrms(典型值)； 探測(cè)靈敏度：14E08 emHz(1/2)W(典型值)； 時(shí)間系數(shù)：25 ms(典型值)； 電熱堆作溫度補(bǔ)償：R=100 k，溫度為25(R公差為3)，=3960 (公差為05)； 封裝型號(hào)：TO-46； 工作溫度：-20100； 存貯溫度：-40120。,3.人臉識(shí)別,紅外成像人臉識(shí)別是利用模式識(shí)別，圖形處理等方法對(duì)由熱紅外成像設(shè)備采集的紅外人臉圖像進(jìn)行分類識(shí)別的技術(shù)。就其技術(shù)本質(zhì)而言通過(guò)視頻采集設(shè)備獲取用戶的面部圖像，再利用核心的算法對(duì)其臉部的五官位置、臉型和角度進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)而和自身數(shù)據(jù)庫(kù)里已有的范本進(jìn)行比對(duì)，最后判斷出用戶的真實(shí)身份。,JPEG原理,單獨(dú)在MATLAB中測(cè)試人臉識(shí)別時(shí)，我們采用JPEG格式的圖片來(lái)模擬人臉數(shù)據(jù)的采集，這里就要對(duì)JPEG壓縮格式有一定的了解。 JPEG 是 Joint Photographic Experts Group 的縮寫(xiě)，即 ISO 和 IEC 聯(lián)合圖像專家組，負(fù)責(zé)靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的制定，這個(gè)專家組開(kāi)發(fā)的算法就被稱為 JPEG 算法，并且已經(jīng)成為了大家通用的標(biāo)準(zhǔn)，即 JPEG 標(biāo)準(zhǔn)。 JPEG 壓縮是有損壓縮，但這個(gè)損失的部分是人的視覺(jué)不容易察覺(jué)到的部分，它充分利用了人眼對(duì)計(jì)算機(jī)色彩中的高頻信息部分不敏感的特點(diǎn)，來(lái)大大節(jié)省了需要處理的數(shù) 據(jù)信息。,JPEG原理分析 JPEG 編碼中主要涉及到的內(nèi)容主要包括： . Color Model Conversion (色彩模型) DCT (Discrete Cosine Transform （離散余弦變換) . 量化 . RLE 編碼 . 范式 Huffman 編碼 . DC 的編碼,PAC算法,（1）PAC算法簡(jiǎn)介 主成分分析法(PCA)是模式識(shí)別判別分析中最常用的一種線性映射方法，該方法是根據(jù)樣本點(diǎn)在多維模式空間的位置分布，以樣本點(diǎn)在空間中變化最大方向，即方差最大的方向，作為判別矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的特征提取與數(shù)據(jù)壓縮的。從概率統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)可知，一個(gè)隨機(jī)變量的方差越大，該隨機(jī)變量所包含的信息就越多，如當(dāng)一個(gè)變量的方差為零時(shí)，該變量為一常數(shù)，不含任何信息。 （2）利用PCA進(jìn)行特征提取的經(jīng)典算法Eigenface算法 在利用PCA進(jìn)行特征提取的算法中，特征臉?lè)椒?Eigenface)是其中的一個(gè)經(jīng)典算法。特征臉?lè)椒ㄊ菑闹鞒煞址治鰧?dǎo)出的一種人臉識(shí)別和描述技術(shù)。特征臉?lè)椒ň褪菍四樀膱D像區(qū)域看作是一種隨機(jī)向量，因此可以采用K一L變換獲得其正交K一L基底。對(duì)應(yīng)其中較大特征值的基底具有與人臉相似的形狀，因此又稱為特征臉。利用這些基底的線性組合可以描述、表達(dá)和逼近人臉圖像，因此可以進(jìn)行人臉識(shí)別與合成。識(shí)別過(guò)程就是將人臉圖像映射到由特征臉張成的子空間上，比較其與己知人臉在特征空間中的位置 。,已知人臉在特征空間中的位置,初始化，獲得人臉圖像的訓(xùn)練集并計(jì)算特征臉，定義為人臉空間， 存儲(chǔ)在模板庫(kù)中，以便系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別; 輸入新的人臉圖像，將其映射到特征臉空間，得到一組關(guān)于該人 臉的特征數(shù)據(jù); 通過(guò)檢查圖像與人臉空間的距離判斷它是否是人臉; 若為人臉，根據(jù)權(quán)值模式判斷它是否為數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)人，并做 出具體的操作。,人臉識(shí)別是生物特征識(shí)別技術(shù)發(fā)展到一定階段后產(chǎn)生的新興技術(shù)，它的目的是利用人臉這一生物特征來(lái)實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別，從而防止密碼的丟失和證件的冒充。目前，隨著精神物理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息學(xué)、計(jì)算科學(xué)等各行各業(yè)的發(fā)展人臉識(shí)別技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，在商業(yè)界、法律界、以及智能環(huán)境很多方面有了初步的應(yīng)用。但是由于人臉識(shí)別自身的復(fù)雜性，現(xiàn)有的各種體系在適應(yīng)性方面仍然存在很多的問(wèn)題，人臉識(shí)別仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究課題。特征提取是人臉識(shí)別系統(tǒng)諸多功能中應(yīng)用最廣泛的一種。在眾多的特征提取算法中，PCA算法是引起最多討論的經(jīng)典算法，它能夠有效地進(jìn)行。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和壓縮，使得數(shù)據(jù)可以成功的投影到低維特征空間中去。但是基于PCA算法思想的傳統(tǒng)算法(Eigenface算法)大多存在著不能同時(shí)處理具有表情和光照的問(wèn)題。當(dāng)然這里提出的只是一種簡(jiǎn)單的人臉識(shí)別設(shè)計(jì)思想，要想實(shí)現(xiàn)高效率的識(shí)別，還有待算法的進(jìn)一步完善。,4.視網(wǎng)膜識(shí)別,視網(wǎng)膜也是一種被用于生物識(shí)別的特征，雖然有些人認(rèn)為視網(wǎng)膜是比眼虹膜更為唯一的生物特征，但這種識(shí)別技術(shù)要求激光照射到眼球的背面才可以獲得視網(wǎng)膜特征的唯一性。由于視網(wǎng)膜掃描設(shè)備要獲得視網(wǎng)膜圖像，使用者的眼睛與錄入設(shè)備的距離應(yīng)在半英寸之內(nèi)，并且在錄入設(shè)備讀取圖像時(shí)，眼睛必須處于靜止?fàn)顟B(tài)，使用者的眼睛在注視一個(gè)旋轉(zhuǎn)的綠燈時(shí)，錄入設(shè)備從視網(wǎng)膜上可以獲得400個(gè)特征點(diǎn)，同指紋錄入比較，指紋只能提供30到40個(gè)特征點(diǎn)用來(lái)錄入，創(chuàng)建模板和完成確認(rèn)。,用視網(wǎng)膜識(shí)別門(mén)禁的理由如下： 視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)是最具可靠，最具信賴的生物識(shí)別技術(shù)，但其使用難度較大。 人類眼球后部血管分布唯一性的理論，進(jìn)一步的研究的表明，即使是孿生子，這種血管分