一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统技术领域
本发明涉及一种复合识别门禁系统的改进，特别是一种安全性高，升级换代成本较低，实用性高，计算速度更快的基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统。
背景技术
许多公司、宾馆、学校、写字楼等单位都安装门禁系统，提高了单位的进出人员智能管理水平，保障单位财物安全。现有以单片机为数据处理中心的磁卡、IC卡等门禁系统虽然给人们带来了很多便利，但是磁卡和IC卡的丢失或数据被人复制，给传统的磁卡、IC卡门禁系统使用带来诸多不便。随着生物识别技术、重力识别技术以及嵌入式技术的发展，相应地出现指纹门禁系统、掌纹门禁系统、语音门禁系统和重力识别门禁系统等各种识别技术。但是单一识别信息容易被人伪造，并且单片机升级换代需要整体更换硬件，给使用单位带来诸多困难。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种安全性高，升级换代成本较低，实用性高，计算速度更快的基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统，其特征在于：包括FPGA数据处理模块、指掌纹采集器、语音采集器、重量采集器、数据存取模块、显示模块、门禁控制器、门禁锁、扬声器、网络协议固件和门禁管理终端；所述指掌纹采集器、语音采集器、重量采集器将各自采集的指掌纹图像信息、语音信息和重量范围信息传输至FPGA数据处理模块，然后通过FPGA数据处理模块传输至数据存取模块保存或通过FPGA数据处理模块将采集到的信息与数据存取模块内保存的信息进行对比；当三种身份识别都为“一致”时，最终识别结果才为“通过”；当有身份识别“不一致”时，可通过网络协议固件将信息传送到门禁管理终端申请身份仲裁；最终判决结果“通过”与“不通过”的信息将通过FPGA数据处理模块输出到显示模块和扬声器；同时，当最终判决结果为“通过”时，通过FPGA数据处理模块控制门禁控制器打开门禁锁，最终判决结果为“不通过”时，门禁控制器关闭门禁锁。
优选的，FPGA数据处理模块优先第一级别处理指掌纹采集器上获取指掌纹图像，分别进行预处理、特征提取、指掌纹图像识别，指掌纹身份判别；然后第二级别处理语音采集器上获取语音，分别进行预处理、特征提取、语音识别，语音身份判别；最后第三级别处理重量采集器上获取重量信息，进行重量范围识别、重量身份判别；当身份判别当下正在处理级别的身份识别信息不一致时，可通过网络协议固件将信息传送到门禁管理终端申请身份仲裁；当身份仲裁为“通过”时，会将采集器获取的新数据信息存入到数据存取模块中；当“不通过”时，系统可提前终止下一级身份识别。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统，以FPGA为数据处理中心，采用多种信息复合识别技术可有效增加安全性；并且FPGA外部接口丰富，系统升级时硬件无需更换，只需软件更新即可，升级换代成本较低，实用价值更高；同时，设置优先级别身份识别，有利于提高计算速度。
附图说明
附图1为本发明的一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统的框架原理图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统，包含FPGA数据处理模块、指掌纹采集器、语音采集器、重量采集器、数据存取模块、显示模块、门禁控制器、门禁锁、扬声器、网络协议固件和门禁管理终端；所述指掌纹采集器、语音采集器、重量采集器将各自采集的指掌纹图像信息、语音信息和重量范围信息传输至FPGA数据处理模块，然后通过FPGA数据处理模块传输至数据存取模块保存或通过FPGA数据处理模块将采集到的信息与数据存取模块内保存的信息进行对比；当进入门禁系统人员首次使用该系统时，先采集本人的指掌纹图像信息、语音信息、重量范围信息等存入数据存取模块，作为以后身份识别时的样本匹配数据；当三种身份识别都为“一致”时，最终识别结果才为“通过”；当有身份识别“不一致”时，可通过网络协议固件将信息传送到门禁管理终端申请身份仲裁；最终判决结果“通过”与“不通过”的信息将通过FPGA数据处理模块输出到显示模块和扬声器；同时，当最终判决结果为“通过”时，通过FPGA数据处理模块控制门禁控制器打开门禁锁，最终判决结果为“不通过”时，门禁控制器关闭门禁锁；FPGA数据处理模块优先第一级别处理指掌纹采集器获取指掌纹图像，分别进行预处理、特征提取、指掌纹图像识别，指掌纹身份判别；然后第二级别处理语音采集器获取语音，分别进行预处理、特征提取、语音识别，语音身份判别；最后第三级别从重量采集器获取重量信息，重量范围识别、重量身份判别；当身份判别当下正在处理级别的身份识别信息不一致时，可通过网络协议固件将信息传送到门禁管理终端申请身份仲裁；当身份仲裁为“通过”时，会将采集器获取的新数据信息存入到数据存取模块中；当“不通过”时，身份判别者可提前终止下一级身份识别，可减少FPGA的运算量，提高计算速度。
所述FPGA数据处理模块分别与指掌纹采集器、语音采集器、重量采集器、网络协议固件、数据存取、显示模块、门禁控制器、扬声器和网络协议固件相连；所述门禁管理终端只与网络协议固件相连，可通过网络协议固件接受FPGA数据处理模块的信息或向FPGA数据处理模块发出信息；所述门禁锁与门禁控制器相连，接受来自门禁控制器的开关逻辑信息。
所述FPGA数据处理模块采用AlteraCycloneIV系列EP4CE15E17C8N，1.5万个逻辑单元，可承担预处理、特征提取、图像、语音和重量范围识别、判决等运算工作，256个IO口，接口丰富便于扩展升级；所述网络协议固件采用标准的TCP/IP协议，便于与门禁管理终端通信；所述数据存取模块采用FLASH，速度快存取量大，可存放预先采集的样本数据和程序；所述门禁管理终端采用PC终端或智能移动终端；所述显示模块为显示屏；所述指掌纹采集器为苏州XTY-G2指纹掌纹采集设备；所述语音采集器包括麦克风和WM8731芯片；所述重量采集器为重量传感器和模数转换AD7705芯片，且重量采集器安装在进出门禁两侧；采用重量识别技术，以防单位财物被盗；采用指掌纹和语音及重量识别技术，可提高身份识别的可靠性。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种基于FPGA的指掌纹和语音及重量复合识别门禁系统，以FPGA为数据处理中心，采用多种信息复合识别技术可有效增加安全性；并且FPGA外部接口丰富，系统升级时硬件无需更换，只需软件更新即可，升级换代成本较低，实用价值更高；同时，设置优先级别身份识别，有利于提高计算速度。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。