專利名稱：一種指紋識別系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及指紋識別，更具體地講，涉及一種兼有聯機式和獨立式的實用型指紋識別系統。
背景技術：
指紋識別技術是生物識別技術中的一種，因其具有惟一性和不變性的特點，能夠很好地用于身份識別。目前指紋識別不僅用于刑事偵查，而且隨著指紋采集系統的價格越來越低，電子和計算機技術的發展，指紋識別已經趨向民用化，在金融系統、門禁/考勤系統、文件與信息保密、遠端認證、戶籍管理、社會保險等系統中得到了越來越多的應用。目前指紋應用系統仍未能普及的原因是
(I)識別性能錯誤拒識率(FRR)和錯誤接受率(FAR)是評價一個指紋系統性能的主要指標，目前該兩項指標還沒有達到理想的指標。由于人的指紋受環境的影響比較大，例如干冷的氣候使得指紋收縮，濕熱的氣候使得指紋擴張，以及手指的破裂都給指紋系統的識別性能提出了挑戰。(2)價格以指紋考勤為例，傳統的射頻卡考勤系統比指紋考勤系統價格要低很多。(3)用戶觀念由于長期以來指紋識別系統用于刑事偵察領域，所以對于指紋識別用戶普遍有一種厭惡心理，這也成為影響指紋識別系統普及的一個因素。目前指紋識別系統從工作模式上看分為聯機式、獨立式、嵌人式指紋識別系統。聯機式指紋識別系統需要將指紋數據發送給服務器，所以終端和服務器之間必須采用高速連接，一般為USB或者以太網連接。基于USB的指紋識別系統具有如下特點硬件只需一個指紋采集器，成本較低；將采集器作為計算機的一個外設，不作任何的數據處理和指紋識別，必須專門配備一臺計算機；長時間運行。另外由于USB連接線的最長距離是5m，所以指紋采集器材只能放在計算機的附近，這限制了它的應用領域。該識別系統一般適合于在戶籍管理、金融等領域的指紋錄人或者在已經配備一臺計算機的情況下使用。基于以太網連接的聯機式指紋識別系統通過以太網將多個指紋識別終端和中央服務器連接，指紋識別終端將采集的指紋數據通過以太網絡發送到服務器，服務器運行指紋識別模塊，將采集的指紋和數據庫中的指紋進行比較，將比較結果反饋給終端。在該系統中一個中央服務器可以同時連接上百臺指紋識別終端。指紋識別終端只需要進行指紋的采集和網絡數據包的發送，不需要進行指紋識別和存儲，簡化了硬件設計的復雜度降低了成本。另外由于局域網的范圍相對基于USB的聯機系統的5m的范圍大很多,這樣大大擴展了指紋識別應用的領域。該方案適合于指紋識別應用比較密集的領域，例如賓館的門禁系統、公司企業的考勤管理等。另外基于以太網的指紋識別系統有利于數據的統一管理。該系統的缺點是如果網絡癱瘓、中央服務器出問題，則系統不能夠工作。獨立式指紋識別系統指的是在終端機內部可以運行指紋算法，整個指紋識別過程可以在終端獨立完成。該系統一般需要在終端中安裝DSP指紋識別模塊。該系統克服了聯機式方案中必須通過網絡連接中央服務器的限制問題，但是由于終端DSP識別模塊的運算能力和存儲能力相對服務器比較低，所以運算速度會慢一些，并且難以存儲大量的指紋數據庫。本系統結合了聯機式和獨立式指紋識別系統的優點。

發明內容
本發明的目的在于提供了一種實用型指紋識別系統，本系統結合了聯機式和獨立式指紋識別系統的優點在網絡和中央服務器工作正常的情況下首先使用聯機式結構，在網絡癱瘓和服務器出現問題情況下啟用終端本地的指紋識別模塊。為了解決上述技術問題，本發明提供一種兼有聯機式和獨立式的實用型指紋識別系統，包括如下順序的模塊連接
SI:查看網絡連接；
S2:如果連接有效則轉入聯機工作模式；
S3:如果連接無效則轉入獨立式工作模式。進一步，聯機模式的順序模塊包括
S201:用戶首先在終端的指紋傳感器上按下手指，終端檢測到手指按下，觸發指紋采
集; S202:檢測網絡連接；
S203:如果連接正常，將指紋數據通過以太網發送到服務器，服務器將接收的指紋數據同數據庫中的已經登錄的指紋數據比較，判別是否為合法用戶；
S204:如果是合法用戶還需要進行用戶權限、開門時間等一系列規則的判斷。如果允許開門則向終端機發送一個開門命令數據包，否則報警。或者，獨立式工作模式的步驟包括
S301:用戶首先在終端的指紋傳感器上按下手指，終端檢測到手指按下，觸發指紋采
集;
S302:檢測網絡連接；
S303:如果是網絡連接斷開情況下，則終端檢測到網絡連接無效以后自動調用終端內部DSP指紋算法模塊。此外，優選的，為了在脫機方式下能夠實現指紋的匹配，需要在終端機本地保留一份服務器上的指紋數據庫的備份。本發明的工作原理在于
本系統結合了聯機式和獨立式指紋識別系統的優點在網絡和中央服務器工作正常的情況下首先使用聯機式結構，在網絡癱瘓和服務器出現問題情況下啟用終端本地的指紋識別豐旲塊;
具有聯機式系統的運算速度快、存儲容量大、信息容易匯總的特點，同時克服了聯機式易受網絡影響的缺點，提高了可靠性。該系統既克服了聯機式方案中受網絡和服務器穩定性限制的問題，提高了可靠性。同時克服了獨立式方案中運算速度慢、存儲量小、信息不易匯總等問題；
系統由MCU、指紋傳感器模塊、以太網接口模塊、DSP指紋算法模塊、液晶顯示模塊、鍵盤和控制輸出模塊等模塊組成。協議棧部分采用TCP協議，并采用運算速率較高的MCU。指紋算法模塊由指紋采集芯片、DSP、SRAM、FLASH存儲器及相應控制系統組成。該模塊具有獨立的采集、比對、存儲等功能。其中，指紋傳感器部分，具體步驟如下
1)讀取時，先指定行高階地址寄存器(RAH)和行低階地址寄存器(RAL)中的數據以指定待讀取的行；
2)再指定列地址寄存器(CAL)從而啟動行捕獲；
3)等待一段時間(行捕獲時間)后，連續讀取控制寄存器(CTRLA)，獲得某一點的指紋采樣值；
4)讀完后自動觸發下一次A/D轉換；
5)讀完一行后再寫人RAH、RAL以讀取下一行，直至最后一個像素。所述的網絡接口和TCP/IP協議棧部分，具體內容如下
由于UDP協議可以不進行TCP校驗和的計算使得對MCU速率的要求降低，但是UDP協議無法保證指紋數據無誤地傳送到服務器，而傳送錯誤必然大大影響系統識別性能。所以這里采用TCP協議，并采用運算速率較高的MCU所述的微控制器部分，具體內容如下
采用了 c805FoZo/022增強型51單片機。它采用Cygnal專利的CIP-51微控制器內核，具有標準8052內核部件，指令上和51兼容。但是它采用流水線結構，在系統時鐘頻率25MHz時，它的峰值速度可以達到25MIPS。該速度可以將指紋數據包的發送時間降低到O。55。另外C80551R)20有8個字節寬的端口 1/0，滿足了系統中10 口擴展的需要。所述的指紋傳感器部分，電容式傳感器由半導體晶片構成，表面集成了 100000來個電容傳感器陣列。當手指接觸傳感器表面時，手指構成了電容的另一極，由于手指的脊和谷相對于晶片表面的距離不同，形成不同的電容值，該電容值被轉化成8bit的數字信號。它具有體積小、價格低等特點。采用MBF200電容式指紋傳感器。


圖I是聯機式和獨立式指紋識別系統結構。圖2是指紋識別終端硬件框圖。圖3 BPM02通信的數據包格式。圖4終端程序流程簡圖。
具體實施例方式 圖I所示為該指紋識別系統在門禁系統中的應用。多臺門禁終端可以通過以太網訪問中央服務器，門禁終端和服務器采用客戶端/服務器結構。在網絡連接正常的情況下(圖I中的門禁一和門禁二)，采用聯機式方案。系統工作原理如下當用戶開門時，用戶首先在終端的指紋傳感器上按下手指，終端檢測到手指按下，觸發指紋采集，并將指紋數據通過以太網發送到服務器，服務器將接收的指紋數據同數據庫中的已經登錄的指紋數據比較，判別是否為合法用戶。如果是合法用戶還需要進行用戶權限、開門時間等一系列規則的判斷。如果允許開門則向端機發送一個開門命令數據包，否則報警。如果是網絡連接斷開情況下(圖I中的門禁三)，則終端檢測到網絡連接無效以后自動調用終端內部DSP指紋算法模塊。為了在脫機方式下能夠實現指紋的匹配，需要在終端機本地保留一份服務器上的指紋數據庫的備份。圖2是指紋識別終端硬件框圖。指紋識別終端是指紋識別硬件系統的主要部分。根據聯機式和獨立式兼有的特點，終端應該兼有以太網連接模塊和指紋算法模塊。圖2所示為系統的終端的硬件框圖。系統由MCU、指紋傳感器模塊、以太網接口模塊、DSP指紋算法模塊、液晶顯示模塊、鍵盤和控制輸出模塊等模塊組成。圖3 BPM02通信的數據包格式。其中開始位及結束位分別為0xfb和0xf7，命令碼包括發送指紋對比結果、發送指紋特征值數據、查詢已登錄總用戶數、查詢已登錄用戶的指紋特征值數據等。圖4終端程序流程簡圖。終端的軟件大部分采用c51語言編寫，采用前后臺程序結構，即程序初始化完畢以后進人查詢狀態，并等候中斷觸發。為了支持聯機式和獨立式兩 種工作模式，系統啟動以后則查看網絡連接，如果連接無效則轉人獨立式工作模式。終端軟件流程圖如圖4所不。表I為BPM02模塊性能參數。DSP指紋算法模塊在脫機的狀態下使用。采用BPM02型DSP指紋模塊，它由指紋采集芯片、DSP、SRAM、FLASH存儲器及相應控制系統組成。該模塊具有獨立的采集、比對、存儲等功能。BPM02模塊性能參數如表I所示。表I BPM02模塊性能參數
權利要求
1.一種指紋識別系統，包括如下順序的模塊連接 SI:查看網絡連接； S2:如果連接有效則轉入聯機工作模式； S3:如果連接無效則轉入獨立式工作模式。
2.根據權利要求I所述的指紋識別系統，其特征在于所述的聯機工作模式的順序模塊包括 S201:用戶首先在終端的指紋傳感器上按下手指，終端檢測到手指按下，觸發指紋采集; S202:檢測網絡連接； S203:如果連接正常，將指紋數據通過以太網發送到服務器，服務器將接收的指紋數據同數據庫中的已經登錄的指紋數據比較，判別是否為合法用戶； S204:如果是合法用戶還需要進行用戶權限、開門時間等一系列規則的判斷； 如果允許開門則向終端機發送一個開門命令數據包，否則報警。
3.根據權利要求I所述的指紋識別系統，其特征在于所述的獨立式工作模式的步驟包括 S301:用戶首先在終端的指紋傳感器上按下手指，終端檢測到手指按下，觸發指紋采集; S302:檢測網絡連接； S303:如果是網絡連接斷開情況下，則終端檢測到網絡連接無效以后自動調用終端內部DSP指紋算法模塊。
4.根據權利要求I所述的指紋識別系統，其特征在于為了在脫機方式下能夠實現指紋的匹配，還需要在終端機本地保留一份服務器上的指紋數據庫的備份。
全文摘要
本發明提供了一種兼有聯機式和獨立式的實用型指紋識別系統，在聯機式工作模式下，終端通過以太網和中央服務器連接，將指紋算法的運行、指紋數據庫的存儲放在服務器端，該系統具有存儲量大、運算速度快、功能強等特點，但是一旦網絡癱瘓則系統無法工作；獨立式指紋識別系統能夠在終端識別指紋，不依賴網絡。通過將兩者結合起來，解決了指紋識別系統中性能和可靠性的矛盾。
文檔編號H04L29/06GK102750524SQ20121020466
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者蘇淳 申請人:太倉博天網絡科技有限公司