基于TMS320DM642靜脈識別的儲物柜系統設計

李玉廣，陳金國，彭喬

(宜昌測試技術研究所，宜昌 443000)

基于TMS320DM642靜脈識別的儲物柜系統設計

李玉廣，陳金國，彭喬

(宜昌測試技術研究所，宜昌 443000)

在現有靜脈識別算法的基礎上，提出了一種基于TMS320DM642的靜脈識別控制儲物柜的方法。該系統主要由電磁鎖、電鎖控制器和中央處理器組成。存儲過程中采集靜脈，生成的ID需要與儲物柜號綁定，柜門打開；取出過程中，需要靜脈驗證，打開與其綁定的柜門并刪除對應的靜脈信息。在原有的基礎上，靜脈驗證取代條形碼，這種方法比條形碼驗證更安全，不易丟失。

靜脈識別；TMS320DM642；中央處理器；電鎖控制器；語音模塊

引 言

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

手指靜脈識別技術是一種新的生物特征識別技術[1-2]，它是依據人類手指中流動的血液可吸收特定波長的光線，而使用特定波長光線對手指進行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學特征，將實現對獲取的影像進行分析、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的手指靜脈特征進行比對，從而確認登錄者的身份。

本文主要介紹系統硬件設計、中央處理器設計和基于靜脈驗證的儲物柜軟件框架設計。以靜脈驗證算法為基礎，利用DSP進行靜脈圖像獲取和處理[3-4]，研究了基于靜脈識別的儲物柜的方案，該方案具有可行性和實用性，并在相關場所得到應用。

1 系統硬件設計

由圖1可知，系統主要由中央處理器、電鎖控制器、電鎖機械開關、儲物柜門和電鎖等組成。中央處理器可以掛載多個電鎖控制器，控制多個儲物柜的打開或關閉。電鎖機械開關連接在電鎖控制器芯片的不同引腳上，依次確定不同儲物柜號。

圖1 系統硬件框圖

中央處理器與電鎖控制器之間采用RS485通信方式。每個電鎖控制器定時向中央處理器傳遞儲物柜號和狀態信息，一旦儲物柜的狀態發生改變，立即向中央控制器反饋儲物柜號和狀態信息。

每個電鎖控制器定時向中央處理器傳輸心跳報文，已確認電鎖系統工作正常，不同電鎖控制器不能相互接收對方的報文。

中央處理器進行靜脈采集、識別和驗證過程。靜脈驗證通過，中央處理器給電鎖控制器發送一個開儲物柜信號，控制器停止向電磁鎖供電，彈簧自動把儲物柜彈開。

儲物柜門上有一個固定的圓柱彈簧，儲物柜門手動關閉，彈簧擠壓電鎖開關，開關信號量傳給電鎖控制器，給電磁鎖供電，同時向中央處理器傳遞一個關閉儲物柜狀態；儲物柜門打開時，控制器停止供電，開關斷開，同時向中央處理器傳遞一個開儲物柜狀態。

2 中央處理器設計[5]

由圖2可知，中央處理器主要由DSP(TMS320DM642)、CPLD、FLASH存儲器、SDRAM存儲器、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主要運行靜脈采集和靜脈識別算法，其外部擴展FLASH存儲器和SDRAM存儲器，FLASH存儲器用于存儲程序，SDRAM存儲器用于二值化圖像對比識別中間結果的存儲。

DSP接收到觸摸信號，向CPLD下達啟動攝像頭的指令，CPLD輸出3.3 V攝像頭控制信號，經過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出取圖像指令，攝像頭采集模塊進行攝像采集傳給DSP，DSP進行中值濾波、灰度化處理、二值化圖像處理等過程，根據得到的圖像，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據庫中的原始模版進行比較，計算相關性。如果相匹配則通過，不匹配則被拒絕。

DSP擴展了串口電路，通過串口電路與液晶屏通信，把每一個儲物柜的狀態(滿、空、關閉和打開)或調試過程中間狀態發送到液晶屏上實時顯示，便于可視化。DSP的數據線、地址總線和讀寫等功能引腳分別與CPLD的輸入/輸出連接，在CPLD內部產生各種寄存器和相應的控制時序。

3 軟件流程設計

若儲物柜滿，則電磁鎖控制器返回一個真值給中央處理器；若儲物柜不滿，則電磁鎖控制器返回一個假值給中央處理器。若未點擊“存”或“取”按鍵，放入手指操作沒有任何反應。

軟件設計包括3個流程，這3個流程互不干擾。

若點擊“存”按鍵，進入存流程。在中央處理器內依次判斷儲物柜的返回狀態，若都是真值，則播放語音“儲物柜已滿”。若發現一個儲物柜狀態是假值，則播放語音“請放入手指”，采集靜脈信息，與該儲物柜號綁定。中央處理器發送一個開儲物柜信號，播放語音“幾號柜已打開”，電磁鎖控制器返回一個真值給中央處理器。若多人進行存放，按照開始步驟2進行操作；

圖3 儲物柜實物

若點擊“取”按鍵，進入取的流程。播放語音“請放入手指”，采集靜脈信息，與存儲器內靜脈進行逐一比對識別，得到的特征值與閾值進行比較，若都不匹配，則播放語音“驗證失敗，請重新驗證”，直至驗證通過。若與某一靜脈匹配成功，則讀取綁定的儲物柜號，發送開儲物柜信號，播放語音“幾號柜已打開”，刪除與其對應的靜脈信息，返回一個假值給中央處理器。若出現突發情況或儲物柜遺留物品，無法打開儲物柜，可以采用應急措施，進入應急流程。現場管理負責人有一個遙控器，可以遙控打開某一個儲物柜。

下班后，需要清理儲物柜，工作人員利用遙控器逐一按鍵，打開儲物柜，清理完畢后，再打開下一個，直至完成。

在實際的研制中，靜脈驗證控制了9個箱子的打開與關閉，如圖3所示。運行

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

A