第一章 绪论
1.1 选题背景
本论文是基于企业对现有门禁管理方式无法满足实际需求而开展的研究，目的是将生物识别技术与常规的门禁管理方式相融合，提高门禁安全系数方便。
基于深圳市智优电池集成技术有限公司为满足机房安全管理要求而开展的把人脸识别和指纹识别同时应用在门禁系统上，双重控制技术提高安全系数，使门禁管理的方式更科学。
目前，公司机房广泛应用的还是传统的机械式管理“人+钥匙”，给机房管理带来了很大的不方便性，这种管理方式存在着如下弊端：
1) 每次进出机房权限的申请流程繁琐。
2) 机房配置数把钥匙，对于钥匙的管理存在很大的风险性如遗失、被盗等。
3) 机房钥匙还要拿一个保险柜单独放置。
4) 还需要授权专人管理钥匙，实时记录每次的状态。
由于生物识别技术的快速发展和成熟，将指纹识别技术和人脸识别技术应用到门禁系统中已成为一种趋势，使用人脸识别和指纹识别的门禁系统可以通过制定权限规则，时间规则，对非法进的人员予以报警及记录人员信息来提高机房的安全保障也使管理更科学。真正实现机房对“人和钥匙”的管理方式。
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1.2 指纹识别和人脸识别门禁系统的现状
1.2.1 指纹识别门禁系统的历史和现状
指纹识别在我国出现相对较早，众所周知我国田契，签字画押都采用的是指纹按压，是指纹识别的初始雏形。
国外出现有使用指纹的记录在 16 世纪后期，认为人的指纹纹路是唯一的永久不变的。当时格兰医生 Henry Fauld[31]利用现场采集到的指纹来甄别犯罪份子方法在 1880 年 10 月 28 日在英国《Nature》上发表的论文。后来，William Hersche 也在《Nature》上发表了他多年以来关于指纹的研究成果。1892 年，英国 Sir Francis Galton 对指纹细节特征斗、箕、弧进行系统的研究。使得指纹作为一种识别方法让更多的人能够接纳和认可。正式进入科学化是由于 1901 年英国政府采用了英国Edward.Henry 在 1899 年建立的著名的 henry 指纹分类系统。
依托计算机的发展，指纹仪的普及与应用分为四个阶段，从 20 世纪 60 年代人们用计算机处理图形和图像，到了 80 年代，光学扫描和计算机的革新、取像设备和软件技术高速发展使取像变得更加简单。从而指纹识别在其他领域得以应用。90 年代，取像设备材料与生产工艺的巨大突破，电子集成制造技术广泛普及，个人计算机运算速度的飞速发展进行两枚指纹比对运算成为可能。到目前为止，人们对匹配算法的可靠性不断优化及提高，做了深入研究。使指纹识别技术的应用进入高速发展。
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第二章 相关技术介绍
2.1 人脸识别
是基于人们看得到的一些面部信息比如左边的眉毛、右边的眉毛、一双眼睛、两边的脸颊、面部中间的鼻子、面部下方的嘴巴等五官位置进行身份识别认证的一种生物识别技术，通过摄像头采集含有人脸特征点的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，对检测到的人脸利用计算机图像处理进行特征点提取，用生物统计学的原理分析建立人脸特征模板数据库。被检测者与数据库中的特征点进比对，通过相似值确定识别结果。人脸识别体系大致由脸部图像采集，人脸检测，人脸图像预处理、脸部特征比对几个部分组成，如图 2-1 所示：
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2.2 指纹识别
指纹识别原理是比较不同手指上末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。纹路有规律的排列形成不同的纹型，虽然指纹只是人皮肤的小部分，却蕴涵着大量的信息。指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。指纹宏观总体特征是指指纹纹路的类型，我们将其分为五种：拱形、尖拱形，左箕形、右箕形、斗形，如下图2-5 所示：局部特征即指纹上节点的特征，这些具有某种特征的节点，如指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点或断点被称为特征点，两枚总体特征一样的指纹，局部特征点完全不相同。
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第三章 系统需求分析与总体设计 .................................. 25
3.1 需求分析 ..................................... 25
3.1.1 硬件需求 ................................... 25
3.1.2 软件需求 .......................... 25
第四章 门禁系统硬件设计 .................................. 29
4.1 门禁闸机的工作原理 ...................................... 29
4.1.1 门禁闸机的简单介绍 ............................... 29
4.1.2 门禁闸机的通行控制 .............................. 29
第五章 门禁系统软件设计 .................................... 47
5.1 系统总体功能架构 ................................. 47
5.2 门禁应用软件 ................................. 47
5.3 人脸识别 .................................. 48
第六章 系统测试
6.1 软件注册功能实现
本软件启动后会自动下载数据库内的人脸特征数据和指纹特征数据到内存。 在摄像头对准人脸的前提下，指纹仪倍激活，手指按压一次指纹仪，在注册姓名文本框输入要注册人员的姓名，然后点击注册按钮如图 6-1 所示，此时后台先将合格的人脸数据进行特征提取 3 次后综合成一个适应度比较适中的脸部特征数据放入缓存，同时对指纹采集 2 次合成一个指纹数据。然后会对指纹和人脸进行采集可特征数据保存并更新到数据库。如果有重复注册将提示是否覆盖。
在检测到人脸的前提下，指纹仪倍激活，手指按压指纹，此时将会采集指纹并对比数据库内的指纹数据模型，对比成功后立即对比人脸特征数据，人脸特征数据对比成功后，并且想下位机发送开门指令。平均单次运行纵耗时大约为 102 毫秒。
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第七章 总结与展望
7.1 本文总结
本文是基于美国虹软（Arc Soft）的开源 SDK 与指纹仪自带的动态库的基础上进行的研究的，首先学习了常规人类与指纹仪识别/对比的理论与方法，从应用的角度对比了各种人脸及指纹识别的优势与不足。简要介绍了人脸识别与指纹识别的几种传统方法，并在最后给出了人脸识别/指纹识别的评价标准。
其次针对人脸检测与指纹检测，给出了几种有效的图像处理方法，接着针对人脸识别/指纹识别的准确率与运行效率进行了实验验证，也实现了模块化的功能封装。
最后，简要介绍了美国虹软（ArcSoft）的开源 SDK 所使用的各类 API 与数据结构，接着对指纹仪的动态库的 API 进行了介绍。本文的最后给出了实验的结果，证明该系统满足了高效率/高准确率/高安全性等要求。
参考文献（略）