基于GSM报警模块的嵌入式人脸识别门禁系统设计与实现

申 静，胡 霞，李 聪

（湖南邮电职业技术学院，湖南长沙410015）

嵌入式人脸识别门禁系统[1-2]是将嵌入式软件、硬件系统与人脸识别技术相结合的应用系统，是新型的安全监控系统。近年来，基于生物特征的身份认证技术迅速发展，门禁系统也得到了飞跃式的发展，其中，利用人脸特征进行身份验证又是最自然、最直接的手段[3-5]。但在网络连接被切断时，嵌入式人脸识别门禁系统的前端报警信息不能达到门禁后端，造成一定程度的安全隐患。随着通信技术的发展，短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到广泛应用[6-7]。它不用拨号建立连接或铺设数据专线，主动地把报警信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心再发给最终的目的地址。且GSM网络具有使用资费低、抗干扰性好、实现简单等优点。

因此本文采用GSM模块TC35，设计实现了利用GSM网络传输短消息的嵌入式人脸识别门禁系统。报警模块的报警类型包括胁迫报警、黑名单报警、前端震动报警、外电源截断报警、与管理端通信截断报警等。当此模块开启，监管人员不局限于通过管理端掌握门禁的安全情况，此外安全级别高的场合可以配置发报警信息于警方。

1 系统的体系架构

基于GSM报警模块的人脸识别门禁体系结构包括门禁前端和门禁后端，如图1所示。门禁前端用于完成视频显示、用户交互等任务，门禁后端用于完成处理人脸识别算法、控制门禁控制器以及管理端通信等任务。当前端用户人脸识别成功时，后端将开门信号发送给门禁控制器，控制电锁开门，在开门保持时间达到后自动关门；当有报警信号产生时，后端将会立即通过网络和启动TC35短信模块两种方式发送报警消息给管理员，从而实现监管者的远程实时监控。

图1 嵌入式人脸识别门禁系统体系结构

其中，硬件平台主要由CPU、存储器、网络接口等部分组成，CPU选用TI公司的TMS320DM6446开放架构的双核处理器，该处理器包括一个297MHz的ARM926E-J内核和一个594MHz的C64x DSP内核，与其他CPU相比，DSP内核可高效运行该门禁系统的人脸检测和人脸识别算法并具有达芬奇技术的数字媒体(SoC)、ARM核可以完成上层UI任务。软件平台中嵌入式操作系统选用Linux，应用Qt作为GUI框架。

2 系统的软件设计

基于GSM报警模块的人脸识别门禁软件系统包括内核及驱动、业务支撑层和应用层，如图2所示。业务支撑层主要在DSP内核上运行人脸检测和人脸识别算法，同时完成单片机上报警模块和控制模块的初始化。Qt应用层在ARM上运行，负责GUI框架、操作数据库等。

3 报警模块的外围硬件设计

TC35是个标准的GSM移动终端模块，该模块工作在GSM 900MHz和1800MHz频带范围内，工作电源为3.3 V～5.5 V，提供RS232接口，波特率为 300 Kb/s～115 Kb/s，在 1200 Kb/s～115 Kb/s为自动波特率配置，数据传送采用AT命令集，外围工作电路如图3所示[8]。

图3 TC35模块外围工作电路

4 系统的实现

4.1 发送短信流程

当人脸识别门禁系统收到报警消息后，首先判断报警类型，根据类型准备报警数据，对数据进行处理，做出相应的应急相应，最后启动短消息发送流程。系统发送短消息详细流程如图4所示。

4.2 关键代码实现

在Qt应用程序中要开辟新的线程，可以继承QThread类，并重新定义run()方法。启动这个线程时，需构建这个自定义类，并执行start()方法。在run()方法中不断接收单片机从串口发送的命令，判断命令类型并做出相应处理。

void CDeviceEvent：：HandleCmd(const CMD＆ cmd){

uchar param[]= {0x01,1,1};switch(cmd.m_Cmd[CMD_ADR]){

case CMD_R_ALARM：

SEND_CMD(CMD_S_OUTPUT,param,sizeof(param));

switch(cmd.m_Cmd[P0_ADR]){

case 1：

g_Menu.m_CamImgShow -＞SynSaveRecord(ALARM_HD_BREAK,CTRL_PANEL,NULL,NULL,NULL);

//防拆报警同步到管理端if(m_bIsTC35Start)

//判断是否开启短信报警

g_Menu.m_TC35 -＞sendSMS(ALARM_HD_BREAK,SAFE_LEVEL_3,To110 |ToADmin);

//向报警模块发送报警类型，安全等级，接收人类型。

break;…….//省略其他类型判断。}

......//省略其他类型判断。

default：

qDebug("HandleCmd Not handle cmd%x" ,cmd.m_Cmd[CMD_ADR]);

break;

}

}

以下是TC35模块发送报警信息关键代码：void SendMsg(void)

{

unsigned char*p,i=10;

SendToTc35(AT_Tc35,3); //"AT＋"

SendToTc35(Send_Tc35,sizeof(Send_Tc35)-1);

SendASC(F_POWER_OFF);//发送报警信息

SendToTc35(Mp1.Hand,sizeof(Mp1.Hand));

SendASC(F_POWER_OFF);

SendASC(OVER);

ES=1;

While(i--)

{//等待接收"＞"

Delay(100);

P=strstr(RsBuf,SK);if(p!=NULL) {

ClrRsBuf(RsBuf,sizeof(RsBuf));

Delay(150); //等待收到"＞"

break;

}

}

}

5 实验结果与分析

为了验证方法的有效性，我们将与无GSM报警模块的人脸识别门禁系统在设备测试环境、随机报警时间以及随机报警类型相同条件下，分别在理想成功响应次数为100、200、300、400的情况下进行对比测试，测试结果如表1所示。其中成功响应是指报警信息发出后的在规定时间内报警接收人做出相应的报警处理，相反如果信息发送失败或报警接收人未查收进行处理则为失败响应。

从表1中不难看出，在相同的测试条件下，无GSM模块报警成功率随着测试次数的增多而微弱下降，而有GSM报警模块的报警成功率相对平稳。由于GSM无线发送报警数据有效应对了电源截断、通信线路截断、报警接收人未在管理端等不能正常接收报警信息的情况，有GSM模块的人脸识别门禁系统成功响应率高于无GSM模块人脸识别门禁系统成功响应次数，其发送时间t＜1.5S，达到较好实时效果，提高了人脸识别门禁系统的安全性。

6 结束语

本文采用TC35模块的GSM短消息方式与嵌入式人脸识别门禁相结合，设计并实现出一种基于GSM报警模块的嵌入式人脸识别门禁系统。该系统稳定可靠，给系统管理员带来便捷，特别是在网络连接被切断时，前端报警信息不能达到后端，该系统仍能实现有效报警，提高了人脸识别门禁系统的实时安全性。

[1]Wang Xueguang,Du Xiaowei.Study on algorithm of access control system based on face recognition[J].Sanya：Computing,Comm-unication,Control and Management,2009,336-338.

[2]Lang Liying，Hong Yue.Study on Access Control System Based on Face Recognition[J].Computer Science and Software Engineering,2008 International Conference on Computer Science and SoftwareEngineering,2008.

[3]李外云.基于ARM架构的嵌入式人脸识别技术研究[D].武汉：华中科技大学,2008,2-6.

[4]范兴隆,霍玲玲,镇维.嵌入式人脸识别系统的设计与实现[J].微计算机信息,2010,6(2)：44-45.

[5]See John,Fauzi.Neighborhood.Discrim-inative Manifold Projection for face recognition in video[J].Pattern Analysis and Intelligent Robotics,2011,13-18.

[6]Wu Yunna,Chen Jian,Ba Xi.Application and Implementation of SMS Platform in Project Management Information System Approval Workflow[J].Software Engineering,2010,77-80.

[7]Firdaus bin Haji Sidek.The development of the shortmessaging service(SMS)application for the schoolusage[J].Information Technology,2010,1382-1386.

[8]田丰，敦旭锋，孙小平，吕鸣.基于TC35的无线传感器网络远程监控系统[J].计算机工程,2008,34(23)：106-109.