一種安全電子鎖及開鎖方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物識別技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種安全電子鎖及開鎖方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物認證技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)獲得廣泛認可，并且已經(jīng)通過國家認證機構(gòu)的認證，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。指紋由于其具有終生不變性、唯一性和方便性，已經(jīng)幾乎成為生物特征識別的代名詞。指紋是指人的手指末端正面皮膚上凹凸不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結(jié)合點和分叉點稱為指紋的細節(jié)特征點。然而現(xiàn)有的指紋識別存在以下缺陷:(1)某些人或某些群體的指紋特征少，難以成像；(2)每一次使用指紋時都會在采集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋印痕存在被用來復(fù)制指紋的可能性，如某電器商城里的指紋套和指紋膜等；(3)指紋是用戶的重要個人信息，某些應(yīng)用場合用戶擔(dān)心信息泄露，埋下重大安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全電子鎖及開鎖方法，要實現(xiàn)電子鎖開鎖，需要先后進行原始圖像驗證、手指活體驗證以及密碼驗證等多重驗證，大大提尚了電子鎖的安全性能。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種安全電子鎖，包括指紋靜脈采集驗證裝置和電子鎖本體，指紋靜脈采集驗證裝置包括外殼、信號處理部、設(shè)置在外殼內(nèi)部的腔體、設(shè)置在腔體和外殼之間的圖像采集器和用于驅(qū)動圖像采集器旋轉(zhuǎn)的電機，信號處理部包括微處理器和數(shù)字信號處理器，圖像采集器包括支撐部，外殼內(nèi)壁和支撐部內(nèi)壁上均設(shè)有襯底層，支撐部內(nèi)壁的第一側(cè)面上設(shè)有圖像傳感器和第一光源，第一光源傾斜設(shè)置在圖像傳感器的四周，支撐部內(nèi)壁的第二側(cè)面上設(shè)有第二光源，支撐部內(nèi)壁的第一側(cè)面和第二側(cè)面相對，圖像傳感器、第一光源、第二光源、電機和數(shù)字信號處理器均與微處理器連接，微處理器與電子鎖本體連接。
[0005]所述圖像傳感器、第一光源和第二光源的安裝座表面設(shè)有襯底層。
[0006]所述襯底由啞光材料或黑色磨砂材料制成。
[0007]所述支撐座呈四岔爪型或筒套型。
[0008]所述腔體由透明材料制成。
[0009]所述外殼設(shè)有腔體門。
[0010]—種安全電子鎖的開鎖方法，包括以下步驟:
51.原始圖像采集步驟:圖像采集器圍繞手指進旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中采集手指的原始特征圖像，直到完成手指360度的原始特征圖像采集，該原始特征圖像包括指紋圖像、表皮靜脈圖像和透視靜脈圖像，并將原始特征圖像存儲到第一加密儲存芯片的臨時緩沖區(qū)；
52.原始圖像預(yù)處理步驟:與第一加密儲存芯片綁定的數(shù)字信號處理器訪問該第一加密儲存芯片的臨時緩沖區(qū)，對原始特征圖像依次進行濾波、圖像二值化和細化處理；然后，微處理器對第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像與注冊時留在第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，將第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像轉(zhuǎn)存到第一加密存儲芯片的加密數(shù)據(jù)區(qū)，直到將手指的原始特征圖像采集完畢；
53.原始圖像驗證步驟:微處理器將經(jīng)過數(shù)字信號處理器預(yù)處理的原始特征圖像與注冊時留在第一加密存儲芯片的加密數(shù)據(jù)區(qū)的原始特征圖像進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，從經(jīng)過數(shù)字信號處理器預(yù)處理的原始特征圖像中提取特征數(shù)據(jù)，該特征數(shù)據(jù)包括指紋特征數(shù)據(jù)、表皮靜脈特征數(shù)和透視靜脈特征數(shù)據(jù)，然后對特征數(shù)據(jù)進行加密，并將加密后的特征數(shù)據(jù)存儲至加密數(shù)據(jù)臨時存儲區(qū)；
54.手指活體驗證步驟:當(dāng)原始圖像驗證成功后，微處理器將存儲在加密數(shù)據(jù)臨時存儲區(qū)的特征數(shù)據(jù)耦合成待驗證三維特征數(shù)據(jù)，并將該待驗證三維特征數(shù)據(jù)與存儲在加密存儲區(qū)的注冊三維特征數(shù)據(jù)進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，判斷手指為活體，微處理器發(fā)出開鎖信號；
55.開鎖步驟:電子鎖本體根據(jù)開鎖信號進行開鎖。
[0011 ] 步驟S4和步驟S5之間還包括密碼驗證步驟:當(dāng)密碼驗證成功后，微處理器將開鎖信號發(fā)送至電子鎖。
[0012]步驟S2中，當(dāng)驗證失敗時，微處理器為驗證失敗的原始特征圖像加上時間戳，并將該原始特征圖像轉(zhuǎn)存到第二存儲芯片的臨時數(shù)據(jù)區(qū)；在一定時間范圍內(nèi)，微處理器檢測到第二存儲芯片的臨時數(shù)據(jù)區(qū)存儲的同一生物的原始特征圖像的數(shù)量超過閾值時進行報警處理；當(dāng)臨時存儲區(qū)的存儲到原始圖像的數(shù)量超過閾值時進行報警。
[0013]步驟S2中，當(dāng)原始特征圖像采集未全部完成時，若發(fā)生驗證失敗，微處理器將存儲于第一加密存儲芯片的加密數(shù)據(jù)區(qū)的原始特征圖像徹底刪除。
[0014]步驟S4包括以下子步驟:
541.微處理器將存儲在加密數(shù)據(jù)臨時存儲區(qū)的特征數(shù)據(jù)采用3D數(shù)據(jù)擬合算法進行擬合，得到待驗證三維特征數(shù)據(jù)；
542.獲取待驗證三維特征數(shù)據(jù)中指紋中心點與所有靜脈的相對位置，并將該相對位置與注冊三維特征數(shù)據(jù)中指紋中心點與所有靜脈的相對位置進行對比驗證，當(dāng)兩者一致時，則驗證成功，判斷手指為活體；
543.微處理器發(fā)出開鎖信號。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明中要實現(xiàn)電子鎖開鎖，需要先后進行原始圖像驗證、手指活體驗證以及密碼驗證等多重驗證，大大提高了電子鎖的安全性能；
(2)本發(fā)明中進行手指活體驗證時，將采集得到的特征數(shù)據(jù)耦合成三維數(shù)據(jù)，在該三維數(shù)據(jù)中依據(jù)指紋中心點定位算法獲取指紋中心點，并通過指紋中心點與手指靜脈的相對位置來判斷手指是否為活體，從而防止他人偽造手指通過驗證，提高了電子鎖的安全性能；
(3)本發(fā)明的驗證速度快，從用戶放入手指進行驗證到驗證成功開鎖或驗證失敗的時間不超過2s。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明指紋靜脈采集驗證裝置的示意圖；
圖2為本發(fā)明中采集表皮靜脈圖像的示意圖；
圖3為本發(fā)明中采集透視靜脈圖像的示意圖；
圖4為本發(fā)明一種安全電子鎖的開鎖方法的流程圖；
圖5為本發(fā)明中3D數(shù)據(jù)擬合算法的一個實施例的示意圖；
圖中，1-外殼，2-支撐部，3-腔體，4-第四光源，5-第一光源，6-圖像傳感器，7-第二光源，8-第三光源。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，一種安全電子鎖，包括指紋靜脈采集驗證裝置和電子鎖本體，指紋靜脈采集驗證裝置包括外殼1、信號處理部、設(shè)置在外殼1內(nèi)部的腔體3、設(shè)置在腔體3和外殼1之間的圖像采集器和用于驅(qū)動圖像采集器旋轉(zhuǎn)的電機，信號處理部包括微處理器和數(shù)字信號處理器，圖像采集器包括支撐部2，外殼1內(nèi)壁和支撐部2內(nèi)壁上均設(shè)有襯底層，支撐部2內(nèi)壁的第一側(cè)面上設(shè)有圖像傳感器6和第一光源5，第一光源5傾斜設(shè)置在圖像傳感器6的四周，支撐部2內(nèi)壁的第二側(cè)面上設(shè)有第二光源7，支撐部2內(nèi)壁的第一側(cè)面和第二側(cè)面相對，圖像傳感器6、第一光源5、第二光源7、電機和數(shù)字信號處理器均與微處理器連接，微處理器與電子鎖本體連接。
[0019]所述支撐部2內(nèi)壁的第三側(cè)面上設(shè)有第三光源8，所述支撐部2內(nèi)部的第四側(cè)面上設(shè)有第四光源4，第三光源8和第四光源4均與微處理器連接。第一光源5、第二光源7、第三光源8和第四光源4均包括近紅外LED燈和白色LED燈，微處理器根據(jù)圖像傳感器6采集的需要點亮不同的近紅外LED燈或白色LED燈。
[0020]所述圖像傳感器6、第一光源5和第二光源7的安裝座表面設(shè)有襯底層。所述襯底由啞光材料或黑色磨砂材料制成，減小襯底反射光對圖像采集的影響，改善采集到的圖像的質(zhì)量，有利于提高后續(xù)特征識別的正確率。
[0021]所述支撐座2呈四岔爪型或筒套型。
[0022]所述外殼1上設(shè)有腔體門，該腔體門的開啟信號是由接近檢測的光敏電阻及另一發(fā)明中的貓眼控制的，在檢測到人體靠近時，腔體門自動打開。
[0023]所述腔體3由透明材料制成。
[0024]進一步的，還包括盤式滑環(huán)，圖像傳感器6、第一光源5、第二光源7、第三光源8和第四光源4均通過盤式滑環(huán)與微處理器連接，盤式滑環(huán)用于在圖像采集器高速旋轉(zhuǎn)的情況下，保證圖像采集器能及時準確的將采集到的原始特征圖像傳輸至信號處理部。
[0025]本裝置的工作原理為:圖像采集器圍繞手指進旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中采集手指的原始特征圖像，直到完成手指360度的原始特征圖像采集，該原始特征圖像包括指紋圖像、表皮靜脈圖像和透視靜脈圖像，并將原始特征圖像存儲到第一加密儲存芯片的臨時緩沖區(qū)；與第一加密儲存芯片綁定的數(shù)字信號處理器訪問該第一加密儲存芯片的臨時緩沖區(qū)，對原始特征圖像依次進行濾波、圖像二值化和細化處理；然后，微處理器對第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像與注冊時留在第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，將第一加密存儲芯片的臨時緩沖區(qū)的原始特征圖像轉(zhuǎn)存到第一加密存儲芯片的加密數(shù)據(jù)區(qū)，直到將手指的原始特征圖像采集完畢；微處理器將經(jīng)過數(shù)字信號處理器預(yù)處理的原始特征圖像與注冊時留在第一加密存儲芯片的加密數(shù)據(jù)區(qū)的原始特征圖像進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，從經(jīng)過數(shù)字信號處理器預(yù)處理的原始特征圖像中提取特征數(shù)據(jù)，該特征數(shù)據(jù)包括指紋特征數(shù)據(jù)、表皮靜脈特征數(shù)和透視靜脈特征數(shù)據(jù)，然后對特征數(shù)據(jù)進行加密，并將加密后的特征數(shù)據(jù)存儲至加密數(shù)據(jù)臨時存儲區(qū)；當(dāng)原始圖像驗證成功后，微處理器將存儲在加密數(shù)據(jù)臨時存儲區(qū)的特征數(shù)據(jù)耦合成待驗證三維特征數(shù)據(jù)，并將該待驗證三維特征數(shù)據(jù)與存儲在加密存儲區(qū)的注冊三維特征數(shù)據(jù)進行對比驗證，當(dāng)驗證成功時，判斷手指為活體，微處理器發(fā)出開鎖信號電子鎖本體根據(jù)開鎖信號進行開鎖。
[0026]如圖4所示，一種