蓝牙指纹仪

1.一种蓝牙指纹仪，其组成包括:CPU 主板，其特征是: 所述的CPU 主板与传感器板通过FPC 连接线连接，所述的CPU 主板包括电源电路、USB 接口、蜂鸣提示器、蓝牙模块、芯片复位电路、CPU 芯片，所述的CPU 芯片分别与所述的电源电路、所述的芯片复位电路、所述的蜂鸣提示器、所述的蓝牙模块、所述的USB 接口连接；
所述的电源电路包括稳压器A、稳压器B、电源指示LED 灯，所述的稳压器A 分别与所述的电源指示LED 灯、所述的稳压器B、所述的USB 接口、所述的CPU 芯片连接，所述的稳压器B 与所述的CPU 芯片连接；
所述的蓝牙模块与工作状态指示LED 灯连接，所述的工作状态指示LED 灯、所述的电源指示LED 灯依次安装在外壳上，所述的外壳具有指肚型凹槽，所述的传感器板安装在所述的指肚型凹槽内，所述的USB 接口与USB 连接线连接；
CPU主板采用AS602 芯片，是通用32 位RISC 处理器，除了配备零开销循环指令、单周期乘加指令等常用DSP 指令之外，AS602 还配有并发数据流指令、大数乘除法指令以及卷积运算加速器；
传感器采用AES2510 型传感器，只能够识别活体指纹，并且采集的指纹图像为手指的真皮层图像；
指纹算法先对原始图像的类型进行分析辨识，并对扭曲变形的图像进行修正，针对不同类型的指纹图像采用不同的图像处理策略，其处理过程包含图像二值化生成和二值化图像细化两个部分，保证了原始图像信息的完整性；
利用干、湿手指在指纹图像上的区别，智能图像处理技术在辨识指纹图像的类型后，确定该指纹图像属于何种指纹类型，对于干、湿手指类型的图像，采用图像处理算法进行处理，对指纹图像进行修正，使指纹图像能够获得正确的特征点信息；
AS602芯片用3.3V 和1.8V 两种电源，分别为处理器的I/O 口和内核供电，这就要用到两个稳压器分别对5V-3.3V 和3.3V-1.8V 进行转换，其中，稳压器A 对5V-3.3V 进行转换，稳压器B 对3.3V-1.8V 进行转换，用SEIKO 的正电压稳压器S-1132B33 和TOREX 的正电压调整器XC6206-1V8；
复位电路选用AME8500 复位芯片，对CPU 完成上电复位功能；
AS602 配合传感器芯片AES2510，完成指纹信息的采集、特征点的提取、比对、分析；
选用HC05 蓝牙模块，将最终分析得到的指纹图像和特征通过蓝牙通信模块传输到相连的上位机。

蓝牙指纹仪\n[0001] 技术领域：\n[0002] 本发明涉及一种蓝牙指纹仪。\n[0003] 背景技术：\n[0004] 指纹仪是利用手指指纹特征“人各不同，终生不变”的特点进行身份识别的一种电子仪器，该仪器工作原理包括采集指纹图像、提取指纹特征、保存数据和进行指纹比对四个功能。其中读取指纹图像是指纹仪最基本最重要的功能。传统的指纹仪采集手指表层指纹信息，不能保证指纹信息的真实、有效，使得假手指、死手指、指纹膜等被采集到图像，易发生指纹造假现象；传统的指纹仪不能对扭曲变形的图像进行修正，针对不同类型的指纹图像采用不同的图像处理策略，导致在处理特殊图像时，处理效果不好，影响特征点提取；传统的指纹仪对断裂纹手指的信息采集只能获得到很少的特征点，甚至无法获得特征点信息，给指纹比对带来问题。\n[0005] 发明内容：\n[0006] 本发明的目的是提供一种蓝牙指纹仪。\n[0007] 上述的目的通过以下的技术方案实现：\n[0008] 一种蓝牙指纹仪，其组成包括:CPU主板，所述的CPU主板与传感器板通过FPC连接线连接，所述的CPU主板包括电源电路、USB接口、蜂鸣提示器、蓝牙模块、芯片复位电路、CPU芯片，所述的CPU芯片分别与所述的电源电路、所述的芯片复位电路、所述的蜂鸣提示器、所述的蓝牙模块、所述的USB接口连接。\n[0009] 所述的蓝牙指纹仪，所述的电源电路包括稳压器A、稳压器B、电源指示LED灯，所述的稳压器A分别与所述的电源指示LED灯、所述的稳压器B、所述的USB接口、所述的CPU芯片连接，所述的稳压器B与所述的CPU芯片连接。\n[0010] 所述的蓝牙指纹仪，所述的蓝牙模块与工作状态指示LED灯连接，所述的工作状态指示LED灯、所述的电源指示LED灯依次安装在外壳上，所述的外壳具有指肚型凹槽，所述的传感器板安装在所述的指肚型凹槽内，所述的USB接口与USB连接线连接。\n[0011] 有益效果：\n[0012] 1.本发明的活体真皮层采集技术采用国际先进的传感器技术，解决了采集活体指纹这一难题。本发明所使用的传感器只能够识别活体指纹，并且采集的指纹图像为手指的真皮层（即活体层）图像，不会采集手指表层指纹信息，保证指纹信息的真实、有效。使得假手指、死手指、指纹膜等无法采集到图像，妨止指纹造假现象的发生。\n[0013] 2.本发明指纹算法先对原始图像的类型进行分析辨识，并对扭曲变形的图像进行修正，针对不同类型的指纹图像采用不同的图像处理策略。该技术原理是根据图像类型选用适当的图像处理参数（即不同的策略）对原始图像进行处理。其处理过程包含图像二值化生成和二值化图像细化两个部分。该图像处理技术的优点在于有效地保证了原始图像信息的完整性。传统的图像处理采用的是单一图像处理算法，处理过程中不会对原始图像类型做出判断，导致传统方法在处理特殊图像时，处理效果不好，影响特征点提取。而本发明的图像处理技术解决了上述问题，特征点提取的成功率比传统方法高很多。\n[0014] 3.本发明具有识别干手指、湿手指的能力，利用干、湿手指在指纹图像上的区别，智能图像处理技术在辨识指纹图像的类型后，确定该指纹图像属于何种指纹类型，对于干、湿手指类型的图像，采用特有的图像处理算法进行处理，对指纹图像进行修正，使指纹图像能够获得正确的特征点信息，解决了无法提取特征点及提取到伪特征点的问题，有效降低了指纹算法的拒真率。\n[0015] 4.由于断裂纹手指是一类特殊的指纹类型，这种类型的指纹图像与正常的指纹图像差别很大，采用常规的算法只能获得到很少的特征点，甚至无法获得特征点信息，给指纹比对带来问题。断裂纹信息同指纹一样，具有唯一和不改变的特点，本发明利用这一特点，将采集到的断裂纹信息作为指纹特征点的一部分进行存储，并参与特征比对，提高指纹算法的对断裂纹的适应能力。该技术的原理是先将指纹图像按照常规的特征提取算法提取特征值，然后再对指纹图像使用断裂纹特征提取算法提取断裂纹特征，将两次得到的特征点合并作为一个指纹特征进行存储。在进行特征比对时，分别进行常规特征比对和断裂纹特征比对，然后将两次比对结果的进行合并，获得最终比对结果。经过多年的市场验证，断裂纹识别技术是一种行之有效的指纹识别技术。\n[0016] 5.本发明具有360度特征比对技术，特征比对算法在比对两幅同一手指不同方向采集的指纹图像时，仍然可以得到正确的比对结果。该技术是指纹特征比对算法的一个突出特点。一般的特征比对算法，只能对两幅同一方向的指纹图像进行特征比对，当两幅同一手指的图像方向不一致时，一般的特征比对算法所比对的结果是两幅图不相同，而这一结果显然是错误的。\n[0017] 6.本发明防止假指纹，指纹传感器的识别原理只对人的真皮皮肤有反应，从根本上杜绝了人造指纹的问题；解决了干手指、出汗手指、油脂手指、粗糙手指、浅纹理手指、老年手指、脱皮手指或裂痕手指、灰尘手指、带泥手指、油墨手指等特殊困难指纹识别率低的问题；成功登录率达到99.5%，保证了指纹采集的速率；大面积指纹采集区，轻触式指纹采集过程，轻松易用；特别适应于在干燥容易起静电地区，搞静电能力是15KV；适合特别寒冷或特别酷热的地区；独立完成指纹的采集，指纹的比对，指纹储存等。\n[0018] 附图说明：\n[0019] 附图1是本发明的结构框图。\n[0020] 附图2是本发明的外形结构示意图。\n[0021] 附图3是本发明的CPU芯片电路原理图。\n[0022] 附图4是本发明的USB接口电路原理图。\n[0023] 附图5是本发明的测试点电路原理图。\n[0024] 附图6是本发明的传感器接口电路原理图。\n[0025] 附图7是本发明的电源模块电路原理图。\n[0026] 附图8是本发明的蜂鸣器模块电路原理图。\n[0027] 附图9是本发明的蓝牙模块电路原理图。\n[0028] 具体实施方式：\n[0029] 实施例1：\n[0030] 一种蓝牙指纹仪，其组成包括:CPU主板，所述的CPU主板与传感器板8通过FPC连接线连接，所述的CPU主板包括电源电路、USB接口2、蜂鸣提示器9、蓝牙模块10、芯片复位电路\n5、CPU芯片6，所述的CPU芯片分别与所述的电源电路、所述的芯片复位电路、所述的蜂鸣提示器、所述的蓝牙模块、所述的USB接口连接。\n[0031] 实施例2：\n[0032] 根据实施例1所述的蓝牙指纹仪，所述的电源电路包括稳压器A，件号：3、稳压器B，件号：4、电源指示LED灯1，所述的稳压器A分别与所述的电源指示LED灯、所述的稳压器B、所述的USB接口、所述的CPU芯片连接，所述的稳压器B与所述的CPU芯片连接。\n[0033] 实施例3：\n[0034] 根据实施例1或2所述的蓝牙指纹仪，所述的蓝牙模块与工作状态指示LED灯7连接，所述的工作状态指示LED灯、所述的电源指示LED灯依次安装在外壳上，所述的外壳具有指肚型凹槽，所述的传感器板安装在所述的指肚型凹槽内，所述的USB接口与USB连接线连接。\n[0035] 实施例4：\n[0036] 所述的蓝牙指纹仪，有电源供电及电池供电两种方式，用户可以在两种方式间任意切换。通过USB接口，可以连接到个人电脑作为有线指纹仪使用，这样极大方便了用户，有个人电脑的用户、有Android平板电脑及手机的用户，都可以用该设备完成认证的过程。\n[0037] 下面分别从主板和传感器板上所选用的元件来介绍此款指纹仪的功能：\n[0038] （1）主板\n[0039] 蓝牙指纹仪的CPU采用的是AS602芯片，是一款专为片上系统（SoC）设计的通用32位RISC处理器，采用晟元创新的“Cordis 5+”32位RISC处理器内核。该内核具有5级流水线，所有指令均可条件执行，具有丰富的寻址模式，16位和32 位指令可以混编。除了配备零开销循环指令、单周期乘加指令等常用DSP指令之外，AS602还配有并发数据流指令、大数乘除法指令以及卷积运算加速器。在外围接口方面，AS602除了具有SDRAM ontroller，Flash Controller，Smartcard Controller，USB2.0 FS，以及 USART等常规接口之外，还配有4通道高速 SPI 接口，4通道Capture/Compare/PWM 单元，以及一个专用的CMOS Image Sensor接口。多达 99 根的GPIO，帮助用户灵活构建复杂而低成本的系统。\n[0040] （2）传感器\n[0041] 蓝牙指纹仪的传感器采用的是Authentec公司的AES2510型传感器，此款传感器采用的是Trueprint技术，这是基于手指表皮下特征的传感器技术,所以,不需要担心会在传感器上留下潜影。它实际上生成的是手指表面下活组织层的图像,因此,“读取”非常干、非常脏或磨损的手指图像时不会存在困难,消除了因手指较脏或者过湿而导致的识别错误,而且,因为它使用的是手指皮肤下的活组织层,因此,传感器可以检测到是否是真正的手指。Authentec公司采用的是一种射频扫描技术,可以避免有人利用留下的指纹潜象来愚弄传感器。由于传感器实际扫描的是皮肤的活组织层,因此,它并不关心放在传感器表面上的其他图像。所以,它可探测到放在上面的是真的手指还是假的或死的手指。\n[0042] 实施例5：\n[0043] 所述的蓝牙指纹仪，系统采用两种供电方式。一种是采用两节7号电池直接供电，优点是更加便携和方便操作，但设备使用时间受到限制；另一种是采用USB供电方式。系统留有Micro-USB接口，可以通过连接线连接PC机的USB接口直接取电。这种接口目前被市面上大多数移动设备所采用，因此并不影响设备的便携性。优点是使用时间上没有限制，对不熟悉蓝牙指纹仪设备的老年人来说，更显人性化。另外，通过连接PC机的USB接口，可以对设备进行软件更新。\n[0044] 系统主处理器AS602需要3.3V和1.8V两种电源，分别为处理器的I/O口和内核供电。这就要用到两个稳压器分别对5V-3.3V和3.3V-1.8V进行转换，其中，稳压器A对5V-3.3V进行转换，稳压器B对3.3V-1.8V进行转换。本系统选用SEIKO的正电压稳压器S-1132B33和TOREX的正电压调整器XC6206-1V8。通过一个LED灯指示电源状态。\n[0045] 复位模块选用AME公司的AME8500复位芯片对CPU完成上电复位功能。AME8500体积小，外围电路简单，非常适用于便携设备。\n[0046] 系统处理器AS602配合传感器芯片AES2510，完成指纹信息的采集、特征点的提取、比对、分析等过程。\n[0047] 选用HC05蓝牙模块，配合指纹仪，将最终分析得到的指纹图像和特征通过蓝牙通信模块传输到相连的上位机，从而完成生存认证操作。通过LED灯指示模块当前工作状态。\n[0048] 实施例6：\n[0049] 所述的蓝牙指纹仪，传感器技术参数如表1所示：\n[0050] 表1\n[0051]\n[0052] 所述蓝牙指纹仪产品技术参数如表2所示：\n[0053] 表2\n[0054]\n外壳尺寸（L×W×H） 115 X61 X 27 mm\n抗磨损强度高 1百万次\n抗静电指标 ±15KV\n工作温度 -20℃~+55℃\n相对湿度 40%RH~85%RH（无凝露）\n供电方式 双电池或USB供电\n工作电压 DC（直流）3.3V\n平均工作电流 1.5A\n采集方式 平面采集\n有效采集面积 1.0 X10.30 mm\n指纹图像录入时间 <0.5秒\n认假率(FAR) <0.0001% (安全等级为3时)\n拒真率(FAR) <0.001%(安全等级为3时)\n对比时间 ≦1秒（结合实际情况）\n验证方式 支持指纹验证（1：1）和指纹搜索（1：N）\n特征文件 256字节\n模板文件 512字节\n人机界面 一个电源指示灯，一个工作状态灯，移动单音蜂鸣器，指示电源和操作状态无线通信协议 蓝牙2.0\n通信接口 USB+蓝牙\n安全等级 五级（从低到高：1,2,3,4,5）