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一种基于射频识别技术的办公室智能门禁系统
摘要：射频识别技术—也称RFID，是一种通信技术，通常被当做电子标签。特定目标可以通过射频信号被识别，相关的数据可以通过非直接接触的方试被读取。近年来，随着生活日渐智能化，射频识别技术也在快速发展，广泛应用于身份证，门禁系统，供应链，库存跟踪，生产管理以及财务管理。
此论文主要分析基于射频识别技术的门禁系统的发展状况，并且给出基于RFID的智能门禁系统的设计方案，首先论文介绍了RFID技术的内容以及工作原理，然后将应用RFID的智能门禁与传统门禁控制进行比较，例如IC卡以及机械锁，以此更容易体现出应用RFID的智能门禁系统的优越性。然后文章除了详细叙述了智能门禁系统的基础功能外，还给出了这种门禁系统大致的一个设计方案，进一步探讨了硬件以及软件的设计原则以及流程。最终进行评价总结。
关键词：智能门禁系统，射频识别技术，门禁控制器
1.介绍
随着经济，科技的快速发展，射频识别技术也得到进一步的发展。它变得更加成熟，低成本简单易用，以及很多其他的优越性，需要更少的人力以及物力资源。基于射频是别的门禁系统成为住宅系统，银行系统，公司，图书馆以及其他一些系统中不可或缺的一部分。
射频卡利用空间电磁传播进行通信，以此来实现无线通信技术中的非接触试自动识别的目的。对比传统的IC卡以及磁卡，射频卡的显著特点是是非接触，特别是可以再一定距离之内利用射频识别技术通过非直接接触的方式进行通信。射频卡不易损坏，易于操作，不受外界环境材质干扰，除此之外，门禁系统可以自动化工作。至于生物识别门禁系统，它的安全性无可匹敌，但是技术十分繁琐，成本昂贵，仅在军事以及其他一些地方有所应用，不适合在通常场合使用。基于射频识别技术的门禁系统有许多优势，并且其安全性也可以满足日常需要。
2.RFID技术介绍
RFID（射频识别技术）是一种非接触试的识别技术，能够识别目标物体并访问相关信息，RFID主要包括电子标签，天线，读卡器以及通信网络系统，如图1。
图1
2.1 电子标签
电子标签用于存储数据，体积小，成本低，包含几组配件以及芯片。配件通常有天线，目标物体的数据存储器。每一张射频卡都是独一无二的，储存目标的属性，标志，身份以及一些其他的信息。
射频卡通信需要供能，根据过去能源的方式不同可以分为有源和无源射频卡。对于无源射频卡，卡内没有电池，用于传递数据的能量由读卡器提供，当射频卡进入读卡器的磁场范围内，射频卡内的天线接收读卡器发射出的电磁波信号。然后将工作电压转化为直流电，射频卡能够储存能量以便内部储存的信息能够传输给读卡器。在有源射频卡中包含一个微型电池，在传递数据的时候由电池供能，然而有源射频卡体积更大，不节能，更易损。在办公室以及一些其他的小型场所，用无源射频卡更加方便经济。
2.2 读写装置
这个装置包括一个射频模块，一个控制单元，和一些配件，也包含射频卡与通信网络系统之间传递的媒介。它读取射频卡的信息，并传输给通信网络进行数据处理，也能够将信息写入射频卡中。
2.3 天线
在读卡器以及电子射频卡中都含有天线，用于两者之间数据的发送以及接收。特征不同的天线将直接影响二者之间通信距离的远近。
2.4 通信网络系统
所有门禁系统中，通常由主机处理数据，不仅起到开关门的作用，还起到实时记录，信息查询，人机交互等一些功能。利用主机处理信息有利于记录和查询用户权限。
2.5 RFID工作流程描述
当射频卡进入到读卡器的电磁场范围内时，射频卡内的天线接收读卡器发射出的电磁波信号，转化为工作电源，最终射频卡进入工作状态，射频卡将信息传送给读卡器，读卡器通过内部天线进行接收，然后将数据传送给处理器，开始数据处理，进行判断，做出一系列相应动作。如图2所示。
图2
3. 门禁系统设计
3.1 设计方案
近年来门禁系统快速发展之后，智能门禁系统使用起来更加安全，也更加方便，基于射频技术的智能门禁系统应用于社会生活的各个领域。这个系统基于射频识别技术，并且根据办公室门禁系统的需求来构建设计方案，来实现自动开关锁，外来人员进入警报，记录随访查询以及一些其他功能。
门禁设置：设置公司员工进入权限，系统会对授权员工做出响应，电子锁打开，同时发出响声；对于未授权人员，电子锁不会动作，显示信息错误并发出警报。倘若员工定弄丢了射频卡或者卡片受损严重无法继续使用，系统会排除员工的卡片权限使得这张卡失效。
发卡供能：当公司来了新员工，新的个人信息将会被添加到通信网络系统中，给员工授权。
存储供能：当有人入侵系统时，系统会记录这个人的特征以及他的其他信息，系统也可以储存公司员工在一段时间内的出入记录以及对应的时刻以便于日后查询。
3.2 系统硬件设计
（1）门禁管理系统：负责个人信息管理，授权，数据收集，统计以及分析等。
（2）门禁控制器：门禁控制器需要接收门禁系统的结构参数，包括员工的工号，性别，名字，休假信息，还要接收远程控制指令。
（3）读卡器：持卡人需要快速的将卡片在读卡器感应区域内晃过，读卡器能够感应并将卡片信息传送给主机，主机检测卡片的合法性，然后决定是否开门。
（4）过门机制：主要用于检测现在门禁系统的状态，门是开着的状态还是闭合的状态。
（5）电子锁：系统的执行机构，主要负责执行顺序，控制电子门的开关。
（6）警报系统：当有人非法进入时，人个人信息逾期，卡片被冻结以及其他特殊情况发生，系统会发出警报。当员工进入到读卡范围内，读卡器进行读卡，射频卡的信息将会通过读卡器被传送到门禁系统，进一步判断卡片是否仍然在有效期内，或者扔然具有权限。当信息处理过程完成，将会进行一系列动作，电子锁开始响应，门会打开或者关闭。同时所用的正在处理的数据处理结果都将会被记录，传送给管理中心作为历史记录，方便日后查询。如图3所示。
图3
3.3 系统软件介绍
（1）门禁软件设计：
门禁控制器主要用于读取射频卡信息，接收无线组元信息，发送与操作信息，还应能够接收远程控制指令，主要的程序流程如图4所示。
图4
（2）通信网络系统：
权限管理模块，通信处理模块，控制器管理模块，射频卡管理模块，这些组成了通信网络系统。它们使用SQL存储数据库实现数据之间的操作。
3.4 功能函数
（1）智能识别
RFID利用射频识别技术来识别目标，获取相关信息，一旦电子标签被检测，电子标签所携带的数据将会被发送到门禁控制器中进行处理，然后门禁控制器会给出一条响应指令。
（2）权限修改
是否为公司员工，是否在职，是否规定时间内，或者卡片是否失效，丢失或冻结，都能通过识别信息进行修改。
（3）开关门程序
当权限有效性检测结束之后，如果相关信息能够被识别，门锁会自动打开。
(4)警报程序
当卡片信息不正常，系统不会执行开门指令，警报会响起，安全人员能够进行紧急检查。
（5）信息记录查询功能
系统也可以实现实时监控以及一些其他功能。被收集到的信息将全部被下载至系统中，在日后任何时间都能够获取人员信息以及访问时间，因此信息收集需要包含在内。
4.总结
随着科技的快速发展，智能门禁系统也变得越来越受欢迎，基于射频识别技术的智能门禁系统让公司在人员管理方面更加方便，同时有着相对较高的安全性和可靠程度。同时，基于RFID技术的门禁系统成本较低，更适合做像家庭社区这样的小场合的门禁系统。现如今，射频识别与脸部识别相结合的门禁系统的研究尚处于原始阶段，成本较高，技术也不够成熟。我相信在不久的将来，智能门禁系统将会更加成熟，我们的生活以及工作将会更加安全可靠。
自动指纹识别中的图像预处理算法研究
摘要:本文介绍了一种有效的指纹图像预处理方法。实验结果表明，该算法能有效地消除指纹传感器在记录指纹时传感器表面残留的指纹痕迹。与此同时,它可以将有效区与噪声区分离,并进一步增强指纹的脊线和谷线，以使指纹更加清晰，连续,平滑和有更好的区分度,与此同时,处理速度较快,这种指纹图像预处理的时间可以被大大缩短。
关键词:指纹；图像预处理；分区；增强
1.前景
指纹是人类手指的一种带状条纹，具有独特性和稳定性，世界上不可能有完全相同的两
种指纹。此外，指纹在人的一生中都是不会变化的。因此，我们就可以将一个人与他的指纹
对应起来。通过将他的指纹与指纹库中预先保存的指纹进行比较，可以验证他身份的真实性
，这种技术被称为指纹识别。在指纹自动匹配中，在指纹自动匹配中，快速准确地提取输入
指纹图像的指纹特征是关键。指纹特征提取主要取决于采集到的指纹图像的质量。采集到的
指纹图像通常会受到各种噪声的干扰，其质量较差，不能直接提取其特征。因此采集到的灰
度指纹图像必须经过预处理，去除各种噪声，使其成为清晰的二值化图像，可以方便、准确
地提取指纹特征。但目前常用的均值滤波、中值滤波、图像二值化等算法在指纹预处理中不
能满足人们的需要，影响了系统的特征提取和系统的实时性。鉴于此，本文提出了一种有效
的预处理算法:标准化、指纹图像分割、增强、方向滤波、二值化和二值化后的噪声滤波等
，一方面可以提高指纹识别系统的误接收率，提高系统的正确接收率；另一方面，它可以缩
短预处理时间同时，提高了指纹自动识别系统的实时性。
2.指纹图像预处理的
一般来说，由指纹采集器采集的指纹质量比较差，噪声比较大。因此，通过对采集到的
灰度指纹图像进行预处理，可以将具有较大噪声的灰度指纹图像转换成黑白双特征的指纹图
像，且不存在粘连、断裂和少量或不存在虚假的细节。指纹图像预处理是指纹自动识别系统
的基础，是指纹特征提取和指纹识别的重要环节。良好的预处理方法可以提高特征提取的精
度，为细节匹配提供更可靠的特征数据，提高匹配的识别率。
2.1 标准化
标准化处理是对初始灰度指纹图像上的每个像素点进行操作，并对其灰度值进行人工修
改。它可以消除指纹采集时传感器表面残留下的大量指纹痕迹所带来的噪声，以及指纹采集
时力度的不均匀导致的图像差异。你可以将整个图像分割成wXw(16X16)的子块，计算每个子块的灰度平均值(M)和灰度方差(Vi)，如下列公式所示
I(x,y)表示子块中像素点(x,y)的灰度值，子块标准化的目的是将平均值和方差值调整
到一个期望范围。将点I(x,y)替换为G (i,j),一号像素点标准化之后的灰度值为：
然后将灰度值用0替换，将其作为背景进行处理，这种算法可以有效地消除由传感器表面残留的指纹噪声带来的影响。以上是正式所谓的改进标准化算法。
M为期望平均值，Varo为方差，M1为实验中得到的阈值。这导致初始方差点变化更大，导致完全完全相反；灰度值大于或小于平均值的点，经过标准化处理后可以继续大于或小于一个有意义的平均值。标准化是一种点操作，它不能改变指纹图像的纹理。
2.2 指纹方向场计算
目前，计算方向场有四种算法:(1)梯度法;(2)切缝法;(3)抽样法;(4)投影法。
但是梯度法是最简单和常用的。
梯度法的计算步骤：
① 将指纹图分割为wxw子块图像。
② 计算子块中每个像素点的X以及Y方向的梯度,记为Gx,Gy。
③ 计算整个子块的方向。
2.3 指纹图像分割
首先，对采集到的指纹图像进行完整的分割，即将指纹图像分为有效区和非有效区。其目的是将白色背景区域和背景区域分割开来，保留前景部分。并尝试将恢复部分保留在模糊区域内，以便在图像后处理中有效地固定有效区域，既提高了特征提取的精度，又大大缩短了指纹预处理的时间。目前来说，通常的指纹图像分割方法：一个是基于inage灰度特征的灰度平均值分割，可以很容易地去除指纹的有效部分，但保留打孔区；另一种是基于灰度方差的阈值分割，这种方法不能适应低对比度图像；三是基于指纹纹理的方向，利用方向场对指纹纹理进行分割。各种方法的分割效果取决于计算的点和子块的方向场的可靠性,它对灰度的高低差异以便能够不敏感,但对于不连续的脊和单身灰度等等,它不能达到令人满意的效果,对于不能正确地进行估计的区域,如中心,三角形，圆形和方向场变化剧烈区域,使用这种方法并不能得到满意的结果。本文采用改进的指纹图像分类、分割算法，能很好地解决上述
问题。
(1)前景区域;(2)背景区域；(3)模糊地带；另外一种是白色背景区，在指纹图像中不
包含指纹脊线的白色边缘区，需要将其去除，为了正确划分四种区域，正确的去除白色背景
和背景区域，在前景区域和模糊区域保留可恢复区域。将整个过程分为三个阶段，并将图像
划分为不相交的16x
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