基于TMS320DM642静脉识别的储物柜系统设计

李玉广，陈金国，彭乔

(宜昌测试技术研究所，宜昌 443000)

基于TMS320DM642静脉识别的储物柜系统设计

李玉广，陈金国，彭乔

(宜昌测试技术研究所，宜昌 443000)

在现有静脉识别算法的基础上，提出了一种基于TMS320DM642的静脉识别控制储物柜的方法。该系统主要由电磁锁、电锁控制器和中央处理器组成。存储过程中采集静脉，生成的ID需要与储物柜号绑定，柜门打开；取出过程中，需要静脉验证，打开与其绑定的柜门并删除对应的静脉信息。在原有的基础上，静脉验证取代条形码，这种方法比条形码验证更安全，不易丢失。

静脉识别；TMS320DM642；中央处理器；电锁控制器；语音模块

引 言

静脉识别与虹膜识别、指纹识别都是利用纹理的信息进行身份识别[1-2]。指纹识别易盗取，外在环境影响大，尤其对于长期接触水和化学制品的人及皮肤干燥的老年人特别不易验证，验证效率一般，且使用者心理抵触较大；虹膜识别通过非接触式传感器抽取眼睛虹膜模式比对，虽然验证效率较高，但使用者的抵触心理大；静脉验证识别精度非常高，使用者的抵触心理小，不易伪造，不易受外在环境影响，而且只有活体才能验证。

手指静脉识别技术是一种新的生物特征识别技术[1-2]，它是依据人类手指中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到手指静脉的清晰图像。利用这一固有的科学特征，将实现对获取的影像进行分析、处理，从而得到手指静脉的生物特征，再将得到的手指静脉特征信息与事先注册的手指静脉特征进行比对，从而确认登录者的身份。

本文主要介绍系统硬件设计、中央处理器设计和基于静脉验证的储物柜软件框架设计。以静脉验证算法为基础，利用DSP进行静脉图像获取和处理[3-4]，研究了基于静脉识别的储物柜的方案，该方案具有可行性和实用性，并在相关场所得到应用。

1 系统硬件设计

由图1可知，系统主要由中央处理器、电锁控制器、电锁机械开关、储物柜门和电锁等组成。中央处理器可以挂载多个电锁控制器，控制多个储物柜的打开或关闭。电锁机械开关连接在电锁控制器芯片的不同引脚上，依次确定不同储物柜号。

图1 系统硬件框图

中央处理器与电锁控制器之间采用RS485通信方式。每个电锁控制器定时向中央处理器传递储物柜号和状态信息，一旦储物柜的状态发生改变，立即向中央控制器反馈储物柜号和状态信息。

每个电锁控制器定时向中央处理器传输心跳报文，已确认电锁系统工作正常，不同电锁控制器不能相互接收对方的报文。

中央处理器进行静脉采集、识别和验证过程。静脉验证通过，中央处理器给电锁控制器发送一个开储物柜信号，控制器停止向电磁锁供电，弹簧自动把储物柜弹开。

储物柜门上有一个固定的圆柱弹簧，储物柜门手动关闭，弹簧挤压电锁开关，开关信号量传给电锁控制器，给电磁锁供电，同时向中央处理器传递一个关闭储物柜状态；储物柜门打开时，控制器停止供电，开关断开，同时向中央处理器传递一个开储物柜状态。

2 中央处理器设计[5]

由图2可知，中央处理器主要由DSP(TMS320DM642)、CPLD、FLASH存储器、SDRAM存储器、触摸模块、显示模块、摄像头采集模块和电源组成。

图2 中央处理器框图

DSP主要运行静脉采集和静脉识别算法，其外部扩展FLASH存储器和SDRAM存储器，FLASH存储器用于存储程序，SDRAM存储器用于二值化图像对比识别中间结果的存储。

DSP接收到触摸信号，向CPLD下达启动摄像头的指令，CPLD输出3.3 V摄像头控制信号，经过DC-DC，输出5 V控制摄像头采集模块，DSP向摄像头采集模块发出取图像指令，摄像头采集模块进行摄像采集传给DSP，DSP进行中值滤波、灰度化处理、二值化图像处理等过程，根据得到的图像，提取静脉分布图像，利用算法得到特征图。将以上得到的特征图与数据库中的原始模版进行比较，计算相关性。如果相匹配则通过，不匹配则被拒绝。

DSP扩展了串口电路，通过串口电路与液晶屏通信，把每一个储物柜的状态(满、空、关闭和打开)或调试过程中间状态发送到液晶屏上实时显示，便于可视化。DSP的数据线、地址总线和读写等功能引脚分别与CPLD的输入/输出连接，在CPLD内部产生各种寄存器和相应的控制时序。

3 软件流程设计

若储物柜满，则电磁锁控制器返回一个真值给中央处理器；若储物柜不满，则电磁锁控制器返回一个假值给中央处理器。若未点击“存”或“取”按键，放入手指操作没有任何反应。

软件设计包括3个流程，这3个流程互不干扰。

若点击“存”按键，进入存流程。在中央处理器内依次判断储物柜的返回状态，若都是真值，则播放语音“储物柜已满”。若发现一个储物柜状态是假值，则播放语音“请放入手指”，采集静脉信息，与该储物柜号绑定。中央处理器发送一个开储物柜信号，播放语音“几号柜已打开”，电磁锁控制器返回一个真值给中央处理器。若多人进行存放，按照开始步骤2进行操作；

图3 储物柜实物

若点击“取”按键，进入取的流程。播放语音“请放入手指”，采集静脉信息，与存储器内静脉进行逐一比对识别，得到的特征值与阈值进行比较，若都不匹配，则播放语音“验证失败，请重新验证”，直至验证通过。若与某一静脉匹配成功，则读取绑定的储物柜号，发送开储物柜信号，播放语音“几号柜已打开”，删除与其对应的静脉信息，返回一个假值给中央处理器。若出现突发情况或储物柜遗留物品，无法打开储物柜，可以采用应急措施，进入应急流程。现场管理负责人有一个遥控器，可以遥控打开某一个储物柜。

下班后，需要清理储物柜，工作人员利用遥控器逐一按键，打开储物柜，清理完毕后，再打开下一个，直至完成。

在实际的研制中，静脉验证控制了9个箱子的打开与关闭，如图3所示。运行

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

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