什么是自动指纹识别系统及其工作原理？

自动指纹识别系统 - 模块和应用

指纹识别系统或指趾镜检查是一种独特的识别过程，通过比较个人的指纹印象 .它利用了没有两个人的手指图案相似的事实。它是用于获取人的详细信息的广泛使用的技术之一，并且是识别人的简单方便的方法。

图1：指纹类型

每个人的手指皮肤都有黑线（脊）和它们之间的白线（谷）图案。山脊结构发生变化的点称为细节。每个人的手指都有不同的脊纹。这些图案可以是拱门（山脊在同一侧进出）、环（山脊从一侧进出从另一侧）和螺纹（圆形或不同图案的混合）

可以使用两种方法获取指纹——化学和自动识别方法

在前者中，表面喷涂不同的化学物质，如氰基丙烯酸酯、茚三酮、磁粉等，然后可以使用透明胶带去除指纹图案。在后者中，指纹图像由不同的传感器获取，例如电容传感器（根据指纹脊的电容获取像素值）、光学扫描仪（使用棱镜检测每个脊或谷的光反射率变化）和热扫描仪（测量温度随时间的变化以创建数字图像）。

指纹识别中数字图像处理的基本步骤包括获取、存储和分析指纹数据。

第一步是从不同的传感器获取指纹图像，例如光学传感器或电容传感器。存在于光学扫描仪中的电荷耦合装置由光敏二极管组成，当被照射时会发出电信号。这些小点在击中目标点时形成像素，而像素阵列则形成图像。将手指放在显示器上后，通过照亮手指的脊部来获取图像。

第二步涉及使用以下给定步骤存储和处理图像。

第三步涉及分析图像，从处理后的图像中提取细节细节，然后将这些细节与已经存储的模板进行比较。这是通过计算八连通邻域中的像素对之间的交叉数（差异总和的一半）来实现的。这为指纹的每个特征提供了唯一的标识。

使用单片机实现指纹识别，可以使用两种指纹模块——SM630 和 R305 .

让我们对这两者有一个简单的了解。

图2：R305指纹扫描仪

它是一个4pin，晶体管晶体管逻辑（TTL）兼容模块，通过串行UART通信与单片机通信。TD管脚连接单片机的RXD管脚，RD引脚与微控制器的 TXD 引脚相连。支持半双工异步串口通信，默认波特率57600bps（可接受的波特率在9600~115200bps之间）。

传输的帧是10 位帧，低电平起始位，8 位命令或数据和停止位。通电后，初始化大约需要 500 毫秒。系统资源包括一个512字节的内存，设置为记事本和两个512字节的字符文件缓冲区。

图3：SM630指纹扫描仪

在引脚配置和使用的通信技术方面与R305相似。独特的特点包括自主开发的指纹算法、自适应参数调整机制、低成本和低功耗、易于使用和便携的集成设计。它由768个指纹模板组成。

这里我们将使用 Sunrom 的 R305 指纹传感器，它连接到接口板 1125。它由三个按钮组成 - ADD、EMPTY 和 SEARCH。可以使用这些按钮，也可以从微控制器向电路板发送外部命令。

在下面的电路中，我们通过串行通信将指纹传感器板连接到8051微控制器AT89S51。识别过程的结果显示在液晶显示屏上。

一旦从微控制器发送ADD命令，指纹就被添加到数据库中，并且相应的ID被发送回微控制器并显示在LCD上。如果发生错误，将发送代码（0xFF）并在 LCD 上显示错误消息。

从微控制器发送 EMPTY 命令后，所有添加的指纹都会从数据库中删除。响应码0xCC表示执行成功，响应码0xFF表示出错。

微控制器发出SEARCH命令后，微控制器会发送与指纹对应的匹配ID作为响应码，并将ID显示在LCD上。万一出错，返回响应码0xFF。

犯罪现场：指纹识别系统的主要应用是识别涉及任何犯罪的罪犯。从犯罪现场搜出的最重要的证据之一是发现物品上的指纹。这有助于根据指纹找到罪犯。
组织：此技术用于根据组织成员的唯一身份号码来识别其成员。这确保只有授权人员才能进入组织的安全区域，而不是任何入侵者。它还会计算个人的出勤率和在该场所内花费的时间。
杂货店：这种技术有助于识别已注册用户的信用卡或借记卡并为其计费。

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