一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，包括鼠標(biāo)本體和電子元件；所述鼠標(biāo)本體上設(shè)有采集窗、觸發(fā)窗，鼠標(biāo)本體內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊、觸發(fā)模塊；結(jié)合傳感器技術(shù)、模式識別技術(shù)和可靠性原理，以電腦鼠標(biāo)為載體進行設(shè)計。本實用新型首先存儲并傳輸使用者的掌紋信息，判定手掌放在鼠標(biāo)上人的身份，根據(jù)判定完成對電腦的解鎖操作；開創(chuàng)了電腦人機交互的新體驗，增強了鼠標(biāo)作為一種電腦外設(shè)的安全性。
【專利說明】
一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，屬于電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]智能信息化生活的到來使得電腦的普及度越來越高，在私人或者商用電腦中寄存著重要的價值信息，由此帶來巨量的安全隱患。傳統(tǒng)的加密手段一般采取的是普通密鑰加密，直接在電腦上設(shè)置密碼進行加密。這樣的加密方式必然導(dǎo)致大量重復(fù)地輸入密匙，安全性與便捷性已漸漸落后于這個時代。電腦外設(shè)作為電腦中不可缺少的部件，更便于承擔(dān)必要的新興功能。鼠標(biāo)作為電腦最重要的外設(shè)之一，能夠結(jié)合生物特征識別加密技術(shù)滿足電腦加密的要求。而掌紋識別的可靠性與便捷性決定了其更易于運用在電腦外設(shè)領(lǐng)域。
[0003]將掌紋識別加密運用的鼠標(biāo)中主要有兩個問題:1、成本限制；2、系統(tǒng)的可靠性。眾所周知，專業(yè)的掌紋采集設(shè)備價格高昂，根本不適合運用在普通的私人設(shè)備中，所以若要設(shè)計出能夠應(yīng)用于實際的生物特征加密的電腦外設(shè)，必須選取低成本的信息采集硬件。針對這個問題，研究人員舍棄了傳統(tǒng)的掃描采集掌紋的方法，改用低成本的攝像頭直接獲取掌紋圖像。而這一選擇又必然帶來掌紋圖像的模糊，紋理特征會因此丟失。接著研究人員采用非接觸式掌紋識別的方法，然而非接觸式系統(tǒng)也存在固有缺陷，如采集時由于手掌的擺放位置，導(dǎo)致手掌處于景深之外而產(chǎn)生離焦模糊，以及采集設(shè)備的物理特性不好而導(dǎo)致圖像出現(xiàn)散焦模糊現(xiàn)象等，這些都會導(dǎo)致識別系統(tǒng)性能的降低。在識別系統(tǒng)中圖像的模糊是一項較為新穎的問題，具有較大的研究價值，對于模糊圖像識別的相關(guān)問題國內(nèi)外的研究成果較少。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型旨在提供一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，將生物特征識別技術(shù)運用到鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品領(lǐng)域，主要解決了使用鼠標(biāo)情境下使用者掌紋的無障礙采集的問題，采集掌紋后數(shù)據(jù)的存儲與傳輸問題，模糊掌紋的處理與分析識別的問題以及本實用新型的可靠性設(shè)計與驗證。
[0005]本實用新型采用基于V0分解模型的掌紋識別法進行掌紋特征的提取與匹配解決了掌紋圖像模糊的問題。模糊的掌紋圖像可通過V0分解模型分解為紋理圖與結(jié)構(gòu)圖，通過實驗分析，舍棄紋理圖，采用結(jié)構(gòu)圖作為匹配的模板圖像。為了提高特征的可區(qū)分性，采用分塊的梯度方向直方圖提取結(jié)構(gòu)層中的穩(wěn)定特征，最后采用歸一化相關(guān)性分類器度量特征間的相似度。可靠性的加強主要通過修復(fù)系統(tǒng)算法以及設(shè)計合理的傳感器模型實現(xiàn)。
[0006]本實用新型提供了一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，包括鼠標(biāo)本體和電子元件;所述鼠標(biāo)本體上設(shè)有采集窗、觸發(fā)窗，鼠標(biāo)本體內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊、 觸發(fā)模塊；
[0007]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、數(shù)據(jù)預(yù)存儲器、電壓跟隨電路、反射光路和補光電路;所述攝像頭設(shè)置在鼠標(biāo)的內(nèi)部中心，與采集窗對應(yīng)設(shè)置;所述數(shù)據(jù)預(yù)存儲器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與存儲芯片，存儲芯片通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與攝像頭相連;所述電壓跟隨電路是一個用三極管構(gòu)成的共集電路，所用三極管為可調(diào)三極管;所述反射光路包括反射鏡與鏡架，反射鏡與采集窗呈60?90度角且反射鏡能夠?qū)⒉杉吧淙氲墓饩€反射到攝像頭內(nèi)；所述補光電路由LED燈與感光電阻串聯(lián)組成；在光線不足的情況下感光電阻阻值減小，LED分得的電壓增大從而使得燈更亮補足光線；
[0008]攝像頭的主要作用是拍攝掌紋，盡量得到較為清晰的掌紋圖像;數(shù)據(jù)預(yù)存儲器主要是暫時存儲圖像數(shù)據(jù)，尤其是在注冊過程中，必然要連續(xù)多次采樣，這些數(shù)據(jù)暫時由其存儲；電壓跟隨電路主要保證工作電壓不受噪聲波動;考慮到手掌覆蓋鼠標(biāo)時，會使采集窗口形成暗室，所以添加補光電路使掌紋能夠順利采集。
[0009]所述數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊為無線收發(fā)模塊，包括DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與超再生接收模塊，DF發(fā)射模塊主要由電感、電容、電阻、三極管組成的振蕩電路，超再生接收模塊主要由 LM358芯片以及電容、電阻組成，無線發(fā)射模塊位于鼠標(biāo)內(nèi)掌托處，位置偏右，無線收入模塊單獨成一個器件可插在電腦USB接口上;主要對采集的數(shù)據(jù)進行接收，以及實現(xiàn)鼠標(biāo)與電腦的通信。
[0010]所述觸發(fā)模塊在數(shù)據(jù)采集窗口設(shè)置，觸發(fā)模塊包括以光電傳感器與溫度傳感器為主的電路，模塊與攝像頭的供電電路串聯(lián)；
[0011]整個設(shè)計功耗最大的是攝像頭，讓攝像頭一直處于工作狀態(tài)不符合低功耗的設(shè)計傳統(tǒng)。掌紋識別的部分也并不需要一直處于開機狀態(tài)，所以需要在數(shù)據(jù)采集窗口安放觸發(fā)模塊。當(dāng)手掌初次覆蓋數(shù)據(jù)采集窗時，數(shù)據(jù)采集模塊啟動，完成數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)設(shè)定N秒后待機。
[0012]本實用新型提供的鼠標(biāo)，通過V0模型處理掌紋圖像:采集后的圖像直接通過無線模塊傳入電腦，進行R0I提取;R0I圖像使用V0圖像分解模型得到模糊掌紋的結(jié)構(gòu)層圖像，采用分塊的梯度方向直方圖提取結(jié)構(gòu)層中的穩(wěn)定特征;將結(jié)構(gòu)圖進行分塊，通過BH0G穩(wěn)定特征提取法提取出每塊的掌紋特征，將每一 ?^8進行并聯(lián)，獲得最終的掌紋的特征向量。
[0013]本實用新型的有益效果:本實用新型結(jié)合傳感器技術(shù)、模式識別技術(shù)和可靠性原理，以電腦鼠標(biāo)為載體進行設(shè)計。該設(shè)計的基礎(chǔ)功能是存儲并傳輸使用者的掌紋信息，判定手掌放在鼠標(biāo)上人的身份，根據(jù)判定完成對接電腦的解鎖操作;本實用新型開創(chuàng)了電腦人機交互的新體驗，增強了鼠標(biāo)作為一種電腦外設(shè)的安全性?！靖綀D說明】
[0014]圖1為本實用新型鼠標(biāo)的主視圖。
[0015]圖2為圖1的右視圖。
[0016]圖3為圖1的俯視圖。[〇〇17]圖4為DF發(fā)射模塊電路圖。[〇〇18]圖5為超再生接收模塊的電路圖。
[0019] 圖6為補光電路圖。[〇〇2〇] 圖7為電壓跟隨電路圖。
[0021]圖8為系統(tǒng)的電路連接圖。
[0022]圖中:1-鼠標(biāo)本體，2-補光燈，3-采集窗，4-反射鏡，5-傳感器，6-攝像頭，7-無線收發(fā)模塊，8-觸發(fā)窗，9-PCB板，10-電感元件，11-電阻，12-電容，13-三極管，14-晶振，15-感光電阻，16-LED燈，17-溫控閘開關(guān)，18為電源，19-運算放大器芯片，20-雙運算放大器，21-可變電感。【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例來進一步說明本實用新型，但不局限于以下實施例。[〇〇24] 實施例:
[0025]如圖1?3所示，一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，包括鼠標(biāo)本體1和電子元件;其特征在于:所述鼠標(biāo)本體1上設(shè)有采集窗3、觸發(fā)窗8,鼠標(biāo)本體內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊、觸發(fā)模塊；[〇〇26]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭6、數(shù)據(jù)預(yù)存儲器、電壓跟隨電路、反射光路和補光電路;所述攝像頭6設(shè)置在鼠標(biāo)的內(nèi)部中心，與采集窗3對應(yīng)設(shè)置;所述數(shù)據(jù)預(yù)存儲器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與存儲芯片，存儲芯片通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與攝像頭相連;所述電壓跟隨電路是一個用三極管構(gòu)成的共集電路，所用三極管為可調(diào)三極管;所述反射光路包括反射鏡與鏡架，反射鏡與采集窗呈60?90度角且反射鏡能夠?qū)⒉杉吧淙氲墓饩€反射到攝像頭內(nèi)；所述補光電路由LED燈16與感光電阻15串聯(lián)組成；
[0027]所述數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊為無線收發(fā)模塊7,包括DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與超再生接收模塊，DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊位于鼠標(biāo)內(nèi)掌托處，位置偏右，超再生接收模塊單獨成一個器件，插在電腦USB接口上；
[0028]所述觸發(fā)模塊在數(shù)據(jù)采集窗口設(shè)置，位于觸發(fā)窗8內(nèi)部，觸發(fā)模塊包括以光電傳感器與溫度傳感器為主的電路，模塊與攝像頭的供電電路串聯(lián)。[〇〇29]進一步地，所述DF發(fā)射模塊是由電感、電容、電阻、三極管組成的振蕩電路，所述超再生接收模塊由雙運算放大器芯片19、三極管13、電容12以及可變電感21組成。
[0030]具體的操作方法:模板采集階段是在設(shè)備運行之初。通過機械或者軟件激活，設(shè)定好預(yù)定的采集窗內(nèi)光線的參數(shù)，將手掌自然放在鼠標(biāo)上，手掌蓋住觸發(fā)窗，光線與溫度的變化使鼠標(biāo)的補光電路與攝像頭運行。補光電路將采集窗內(nèi)的光線調(diào)節(jié)到預(yù)定參數(shù)后，攝像頭開始采集10幅圖像，將圖像送入電腦，電腦通過V0模型算法求得10幅圖像的結(jié)構(gòu)圖，將結(jié)構(gòu)圖求平均得出最后的匹配模板。掌紋識別的流程與采集相似，手掌放在鼠標(biāo)上之后，手掌蓋住觸發(fā)窗，觸發(fā)窗內(nèi)光線與溫度發(fā)生變化，觸發(fā)鼠標(biāo)運行。LED補光電路將采集窗內(nèi)光線維持在預(yù)定水平，掌紋反射的光線通過反射鏡反射被小型相機接收。小型相機連拍10到20 張掌紋圖片，經(jīng)由處理器得出平均的掌紋圖像數(shù)據(jù)，通過無線發(fā)射端發(fā)射到電腦，電腦通過預(yù)先儲備的模板將兩者進行匹配，從而得出鼠標(biāo)使用者的身份。
[0031]DF無線發(fā)射模塊具體組成見圖4 JF無線發(fā)射模塊主要搭建了聲表諧振電路，通過諧振效應(yīng)完成對數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0032]超再生接收模塊具體組成見圖5。超再生接受模塊實際上構(gòu)造了一個LC振蕩電路與一個放大電路，通過諧振作用接收信號，并將放大后的信號進行輸出。
[0033]補光電路的具體組成見圖6。當(dāng)手掌放在補光電路上，鼠標(biāo)表面溫度變化，觸發(fā)溫控開關(guān)，補光電路運行。當(dāng)電路供電電壓一定時，LED燈兩端的分壓受感光電阻影響，照射在感光電阻上的光照越大，感光電阻的電阻值越大，感光電阻兩端分壓越大，從而LED燈兩端的分壓變小，光亮調(diào)低。反之亦然。
[0034]電壓跟隨電路具體組成見圖7。通過對電阻參數(shù)的調(diào)整，使運放的輸入輸出電壓比無限接近1，從而達到電壓跟隨的作用。
[0035]鼠標(biāo)的各個模塊電路的鏈接見圖8。各個模塊并聯(lián)連接，相互協(xié)同工作，通過電壓跟隨隔離相互之間的影響。
【主權(quán)項】
1.一種基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，包括鼠標(biāo)本體和電子元件;其特征在于:所述鼠標(biāo)本 體上設(shè)有采集窗、觸發(fā)窗，鼠標(biāo)本體內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊、觸發(fā)模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、數(shù)據(jù)預(yù)存儲器、電壓跟隨電路、反射光路和補光電路； 所述攝像頭設(shè)置在鼠標(biāo)的內(nèi)部中心，與采集窗對應(yīng)設(shè)置;所述數(shù)據(jù)預(yù)存儲器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換 芯片與存儲芯片，存儲芯片通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與攝像頭相連;所述電壓跟隨電路是一個用 三極管構(gòu)成的共集電路，所用三極管為可調(diào)三極管;所述反射光路包括反射鏡與鏡架，反射 鏡與采集窗呈60?90度角且反射鏡能夠?qū)⒉杉吧淙氲墓饩€反射到攝像頭內(nèi)；所述補光電 路由LED燈與感光電阻串聯(lián)組成；所述數(shù)據(jù)接收發(fā)射模塊為無線收發(fā)模塊，包括DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與超再生接收模塊，DF 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊位于鼠標(biāo)內(nèi)掌托處，位置偏右，超再生接收模塊單獨成一個器件，插在電腦 USB接口上；所述觸發(fā)模塊在數(shù)據(jù)采集窗口設(shè)置，觸發(fā)模塊包括以光電傳感器與溫度傳感器為主的 電路，模塊與攝像頭的供電電路串聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊掌紋識別的鼠標(biāo)，其特征在于:所述DF發(fā)射模塊是由 電感、電容、電阻、三極管組成的振蕩電路，所述超再生接收模塊由雙運算放大器芯片、三極 管、電容以及可變電感組成。
【文檔編號】G06F3/0354GK205594601SQ201620377902
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】趙偉強, 申林杰, 肖凱, 鐘瑞, 孫寶林, 秦帥, 王 華
【申請人】肖凱