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人脸识别与RFID相结合的身份认证系统的设计与实现

作　者: 钟海林
导　师: 王宜怀
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 身份认证人脸识别 RFID 嵌入式以太网
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 208次
引　用: 2次
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内容摘要

身份认证需求充斥着社会生活的各个方面,人们对身份认证的安全性和人性化要求也越来越高。传统的身份认证通过密码匹配、刷卡等方式实现,具有架构简单、成本低等优点;但存在安全性不高、密码易遗忘等缺点。近年来,基于生物特征的人脸识别技术身份认证因其具有自然、安全性高、符合人类认知习惯等优点,成为国内外研究热点;但人脸识别身份认证也存在识别性能和稳定性有待提高等问题。鉴于上述因素,本文提出了结合人脸识别与RFID技术、采用Freescale高可靠以太网解决方案MCF52233作为主控芯片的设计方案,实现了人脸识别与RFID结合的身份认证系统(FRAS),综合了传统认证和生物认证两者的优点又尽量克服它们各自的不足,具有认证方式组合灵活多变、安全等级可伸缩和支持对未成功识别人脸图像进行自学习等优点。论文在对现有的人脸检测识别方法归类分析的基础上,选择基于Adaboost算法的人脸检测方法和基于EHMM的人脸识别方法应用于本系统人脸检测识别软件设计,实现了PC方人脸检测识别功能。结合模块化思想进行系统软硬件设计,给出了各硬件模块电路与接口的详细设计方案,通过软硬结合测试验证了硬件模块及其驱动的正确性。针对系统应用需求,设计了一个精简的TCP/IP协议栈,适用于无操作系统支持的嵌入式以太网应用,实现了嵌入式以太网通信功能;在此基础上设计了系统的数据通信协议,确保了大量数据网络传输的可靠性。文中重点阐述了人脸检测识别软件的设计与实现、图像采集及射频信息读取的实现。详细探讨了软硬件设计与实现过程中遇到的问题。最后给出了系统的应用实例设计,验证了软硬件设计的正确性和可靠性,表明系统具有良好的身份识别性能,为同类产品的研发提供了借鉴。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 设计思路与技术要点  11-12
    1.2.1 设计思路  11-12
    1.2.2 技术要点  12
  1.3 课题意义  12-13
  1.4 论文工作及论文结构  13-15
    1.4.1 论文工作安排  13-14
    1.4.2 论文结构  14-15
第二章 FRAS 系统人脸识别算法选取与设计  15-30
  2.1 人脸检测方法概述  15-17
    2.1.1 基于特征的方法  15-16
    2.1.2 基于模板匹配的方法  16
    2.1.3 基于统计学习的方法  16
    2.1.4 对人脸检测算法的选择与思考  16-17
  2.2 基于 AdaBoost 算法的人脸检测  17-21
    2.2.1 AdaBoost 算法的原理  17-18
    2.2.2 Like-Haar 矩形特征与积分图像  18-20
    2.2.3 利用级联分类器进行人脸检测  20-21
  2.3 人脸识别主要方法概述  21-24
    2.3.1 基于几何特征的方法  21
    2.3.2 基于子空间分析的方法  21-22
    2.3.3 基于模板匹配的方法  22
    2.3.4 基于神经网络的方法  22-23
    2.3.5 基于隐马尔科夫模型的方法  23
    2.3.6 对人脸识别算法的选择与思考  23-24
  2.4 基于嵌入式隐马尔科夫模型的人脸识别  24-29
    2.4.1 嵌入式隐马尔科夫模型  24-27
    2.4.2 观察向量提取及 EHMM 模型训练  27-28
    2.4.3 基于嵌入式隐马尔科夫模型的识别过程  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 FRAS 硬件设计  30-44
  3.1 FRAS 系统硬件模块化设计  30
  3.2 主控制器电路设计  30-34
    3.2.1 主控芯片选型  31-32
    3.2.2 主控制器最小系统电路  32-34
  3.3 外围模块  34-41
    3.3.1 图像采集模块  34-35
    3.3.2 RFID 模块  35-37
    3.3.3 网络模块  37
    3.3.4 LCD 模块  37-38
    3.3.5 时钟模块  38-39
    3.3.6 语音模块  39-40
    3.3.7 开关量输出模块  40
    3.3.8 运行指示模块  40-41
  3.4 硬件设计测试及体会  41-43
    3.4.1 硬件模块测试  41-42
    3.4.2 硬件设计体会  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 FRAS 软件设计  44-67
  4.1 FRAS 系统软件总体设计  44
  4.2 MCU 方软件设计  44-56
    4.2.1 图像采集二次开发程序设计  44-46
    4.2.2 RFID 程序设计  46-50
    4.2.3 MCF52233 以太网驱动设计及 TCP/IP 协议移植  50-56
  4.3 PC 方软件设计  56-64
    4.3.1 数据通信设计  57
    4.3.2 人脸数据库管理模块  57-59
    4.3.3 人脸检测  59-60
    4.3.4 人脸识别  60-62
    4.3.5 系统识别测试实验及分析  62-64
  4.4 软件设计中遇到的问题及体会  64-65
    4.4.1 软件设计遇到的问题  64-65
    4.4.2 软件设计体会  65
  4.5 本章小结  65-67
第五章应用实例设计与分析  67-76
  5.1 人脸识别与二代证相结合的门禁系统  67-73
    5.1.1 需求分析  67-68
    5.1.2 系统设计  68
    5.1.3 系统实现  68-73
  5.2 应用扩展  73-74
    5.2.1 人脸识别考勤管理系统  73-74
    5.2.2 基于 RFID 的机房管理系统  74
  5.3 实例分析  74-75
  5.4 本章小结  75-76
第六章总结与展望  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果  81-82
附录  82-85
  附录A MCF52233 最小系统原理图  82-83
  附录B 硬件模块驱动文件列表  83-84
  附录C 实物图  84-85
致谢  85-86

人脸识别与RFID相结合的身份认证系统的设计与实现

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