【正文】 模塊 ................................................................................... 43 系統(tǒng)總體工作流程 .......................................................................................... 44 各模塊工作流程 .............................................................................................. 45 指紋?？旃ぷ髁鞒? ................................................................................ 45 GSM 模塊工作流程 ............................................................................... 48 本章小結(jié) .......................................................................................................... 49 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 51 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................. 52 附 錄 A MATLAB 處理指紋圖像程序 ..................................................................... 55 附 錄 B 英文文獻(xiàn)原文及中文翻譯 ............................................................................. 57 致 謝 ...................................................................................................................... 75 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1緒論 汽車指紋識(shí)別及防盜系統(tǒng)背景介紹 根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù) :19952021年間 ， 中國(guó)汽車產(chǎn)量從 1995年的 145萬(wàn)輛增長(zhǎng)到了 2021年的 510萬(wàn)輛 ， 增長(zhǎng)了 ， 年均增長(zhǎng)率達(dá) 15%。2021年全國(guó)汽車生產(chǎn) 567萬(wàn)輛 ， 2021年 700萬(wàn)輛 ， 2021年達(dá)到 1000萬(wàn)輛。根據(jù)中國(guó)公安部統(tǒng)計(jì) ， 2021年上半年 ， 中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá) ， 跟 2021年保有量相比較 ， 增加 %， 其中汽車保有量超過(guò) 5300萬(wàn)輛 ， 預(yù)計(jì)到 2021年 ，中國(guó)的汽車保有量將超過(guò) 7000萬(wàn)輛 [1]。 這說(shuō)明未來(lái)汽車將成了人們生活中不可或缺的交通工具 。 正是由于汽車的數(shù)量與日俱增，汽車被盜案件頻繁發(fā)生，汽車安全問(wèn)題已然成為一個(gè)社會(huì)所關(guān)注的問(wèn)題了。為應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象，市場(chǎng)上也有許多防盜系統(tǒng)的問(wèn)世，常見(jiàn)的防盜系統(tǒng)有以下幾類 [2]： (l)機(jī)械式防盜器； (2)電子防盜器； (3)網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)； (4)指紋識(shí)別防盜系統(tǒng)。 生物識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 由于人體和身體特征具有不可復(fù)制的特點(diǎn) ， 人們希望通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)來(lái)應(yīng)付現(xiàn)行系統(tǒng)安全所面臨的各種挑戰(zhàn) ， 要把人體的特征用于身份識(shí)別 ， 這些特征必須具有唯一性和穩(wěn)定性。研究和經(jīng)驗(yàn)表明 ， 人的指 紋、掌紋、面孔、發(fā)音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等都具有唯一性和穩(wěn)定性 ， 即每個(gè)人的這些特征都與別人不同 ， 且終生不變 ， 因此可以據(jù)此識(shí)別出人的身份。生物識(shí)別技術(shù)是根據(jù)人體自身的特征如指紋、聲音等來(lái)識(shí)別個(gè)人的身份的技術(shù)。生物識(shí)別技術(shù)的研究幾十年來(lái)一直為各國(guó)科學(xué)家和政府所關(guān)注 ， 美、日、歐等相繼投入了大量的資金和人員 ， 加快此技術(shù)的研究和應(yīng)用。生物識(shí)別技術(shù)具有非凡的理論意義和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這里 ， 簡(jiǎn)單地介紹一下幾種生物識(shí)別技術(shù) [3]。 （ 1）虹膜識(shí)別技術(shù) 虹膜是一種在眼睛中瞳孔內(nèi)的織物狀的各色環(huán)狀物 ， 每一個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的基于像冠、水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、凹、射線、皺紋和條紋北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 等特征的結(jié)構(gòu) ， 據(jù)稱 ， 沒(méi)有任何兩個(gè)虹膜是一樣的。虹膜識(shí)別技術(shù)是通過(guò)一個(gè)全自動(dòng)照相機(jī)拍攝眼睛的虹膜 ， 通過(guò)對(duì)所采集到的 ， 虹膜特征進(jìn)行對(duì)比 ， 而實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別的。虹膜的組織結(jié)構(gòu)在胎兒的中胚葉發(fā)育階段就己經(jīng)定型了。它具有唯一性并終生不變。虹膜隔離于外部環(huán)境而且不能通過(guò)手術(shù)修改。從理論上講 ， 虹膜的這些特性使得虹膜識(shí)別可以成為防偽性能最好的生物特征識(shí)別手段之一。這一技術(shù)在身份識(shí)別中簡(jiǎn)單、有效 ， 它有潛力成為將來(lái)生物特征識(shí)別技術(shù)的主流。幾年前 ， 美國(guó)的 IriScan 公司已經(jīng)推出了基于虹膜的生物特征識(shí)別系統(tǒng) ， 并聲稱可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確率。虹膜識(shí)別技術(shù)的發(fā)展主要存在幾個(gè)方面的困難： 雖然從理論上講 ， 虹膜是具有唯一性的生物特征 ， 但它不象指紋那樣使用歷史悠久 ， 人們還需要一定的時(shí)間去認(rèn)可和接受它。 由于采集虹膜圖像時(shí) ， 要將一束強(qiáng)光投射到人的眼睛上 ， 使人們感到不舒服 ， 從而接受起來(lái)有些困難。 采集虹膜圖像時(shí) ， 對(duì)人和采集設(shè)備的距離有比較嚴(yán)格的要求。 （ 2）視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù) 視網(wǎng)膜也是一種被用于生物識(shí)別的特征 ， 某些人認(rèn)為視網(wǎng)膜是比虹膜更為唯一的生物特征 ， 視網(wǎng)膜識(shí)別 技術(shù)要求激光照射眼球的背面以獲得視網(wǎng)膜特征的唯一性。在生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域 ， 視網(wǎng)膜識(shí)別指的是利用視網(wǎng)膜上的血管分布模式進(jìn)行身份識(shí)別。將一束低亮度光線照向人的眼球 ， 即可通過(guò)相應(yīng)設(shè)備采集到視網(wǎng)膜圖像。視網(wǎng)膜識(shí)別與瞳孔識(shí)別具有很大的相似性。它也具有唯一性、隔離干外部環(huán)境并不能通過(guò)手術(shù)修改等特性。視網(wǎng)膜的這些特性使這一識(shí)別技術(shù)具有很好的防偽性能 ， 也有潛力成為將來(lái)生物特征識(shí)別的主流手段之一。 （ 3）面部識(shí)別技術(shù) 面部識(shí)別技術(shù)通過(guò)對(duì)面部特征和它們之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行識(shí)別 ， 識(shí)別技術(shù)基于這些唯一的特征時(shí)是非常復(fù)雜的 ， 這需要人工智能和機(jī)器知識(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng) ， 用于捕捉面部圖像的兩項(xiàng)技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)視頻和熱成像技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)視頻技術(shù)通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的攝像頭攝取面部的圖像或者一系列圖像 ， 在面部被捕捉之后 ， 一些核心點(diǎn)被記錄 ， 例如 ， 眼睛 ， 鼻子和嘴的位置以及它們之間的相對(duì)位置被記錄下來(lái)然后形成模板熱成像技術(shù)通過(guò)分析由面部的毛細(xì)血管的血液產(chǎn)生的熱線來(lái)產(chǎn)生北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 面部圖像 ， 與視頻攝像頭不同 ， 熱成像技術(shù)并不需要在較好的光源條件下 ， 因此即使在黑暗情況下也可以使用。一個(gè)算法和一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加上一個(gè)轉(zhuǎn)化機(jī)制就可以將一副指紋圖像變成數(shù)字信號(hào) ， 最終產(chǎn)生匹配或不匹配信號(hào) ， 實(shí)現(xiàn)識(shí)別。 （ 4）簽名識(shí)別技術(shù) 簽名作為身份認(rèn)證的手段己經(jīng)用了幾百年了 ， 而且我們都很熟悉在銀行的格式表單中簽名作為我們身份的標(biāo)志。將簽名數(shù)字化是這樣一個(gè)過(guò)程 ， 測(cè)量圖像本身以及整個(gè)簽名的動(dòng)作 — 在每個(gè)字母以及字母之間的不同速度、順序和壓力簽名識(shí)別和聲音識(shí)別一樣 ， 是一種行為測(cè)定學(xué)。利用簽名進(jìn)行身份識(shí)別有兩種方式 靜態(tài)方式； 動(dòng)態(tài)方式。靜態(tài)方式己為人們所熟知，它是利用手寫簽名的靜態(tài)幾何特征來(lái)進(jìn)行辨識(shí)的。動(dòng)態(tài)方式則要對(duì)簽名的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和采樣，記錄筆畫每處的加速度、速度、運(yùn)筆方向、順序等動(dòng)態(tài)信息，并結(jié)合簽名筆跡的靜 態(tài)幾何特征進(jìn)行綜合辨識(shí)。 使用手寫體進(jìn)行身份識(shí)別有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)使用手寫體作為身份識(shí)別的手段已有很長(zhǎng)的歷史，為人們所廣泛接受。 雖然筆跡可以模仿，但要獲取一個(gè)人簽名的動(dòng)態(tài)信息卻十分困難，因?yàn)檫@需要專用的設(shè)備。但由于手寫體識(shí)別技術(shù)本身的復(fù)雜性，要想達(dá)到很高的準(zhǔn)確率難度很大。 （ 5）聲音識(shí)別技術(shù) 與簽名識(shí)別相同 ， 聲音識(shí)別也是一種行為識(shí)別技術(shù)，聲音識(shí)別設(shè)備不斷地測(cè)量、紀(jì)錄聲音的波形和變化。聲音識(shí)別是較早開始研究的生物特征識(shí)別手段之一，又稱為聲紋識(shí)別 。 聲音識(shí)別分為依賴內(nèi)容和不依賴內(nèi)容兩種方式。依賴內(nèi)容的聲音 識(shí)別是預(yù)先規(guī)定好待識(shí)者的說(shuō)話內(nèi)容，而不依賴內(nèi)容的聲音識(shí)別則允許待識(shí)者隨意選擇說(shuō)話的內(nèi)容。顯然，后一種方式實(shí)現(xiàn)的技術(shù)單獨(dú)要高。聲音識(shí)別基于將現(xiàn)場(chǎng)采集到的聲音同登記過(guò)的聲音模板進(jìn)行精確的匹配 。 聲音識(shí)別的主要困難存在于兩個(gè)方面： 雖然從理論上講 ， 聲音具有唯一性 。 但在實(shí)際應(yīng)用中 ， 因?yàn)榭陀^存在很多人聲音非常相象的情況 ， 作到完全正確區(qū)分非常北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 困難 ， 幾乎難以達(dá)到象指紋或視網(wǎng)膜識(shí)別那樣高的準(zhǔn)確率 。 聲音識(shí)別對(duì)背景噪聲比較敏感 ， 而這一點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中有很難控制 。 （ 6）指紋識(shí)別技術(shù) 指紋識(shí)別作為識(shí)別技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了 ， 有 著堅(jiān)實(shí)的市場(chǎng)后盾 ， 指紋識(shí)別技術(shù)通過(guò)分析指紋的全局特征和局部特征 ， 特征點(diǎn)如脊、谷和終點(diǎn)、分叉點(diǎn)或分歧點(diǎn) ， 從指紋中抽取的特征值可以非常的詳盡 ， 以便可靠地通過(guò)指紋來(lái)確認(rèn)一個(gè)人的身份。每人都有十個(gè)獨(dú)一無(wú)二的指頭 ， 都是唯一的識(shí)別代碼 ， 它杜絕了通過(guò)模具取得他人指紋 ， 仿冒他人身份的可能性 ， 這種代碼成本為零 ，安全系數(shù)高 ， 終身可用。同時(shí) ， 由于指紋的使用和采集都很方便 ， 這使得百姓樂(lè)于使用它。 下面就這幾種識(shí)別方法做一個(gè)全方位的比較，如表 所示。 表 不同生物特征識(shí)別技術(shù)的比較 鑒別方法 獨(dú)特性 持久性 采集性 性能 接受性 防偽性 指紋 高 高 中 高 中 高 面部 低 中 高 低 高 低 簽名 中 低 中 中 中 低 虹膜 高 高 中 高 低 高 視網(wǎng)膜 高 中 低 高 低 高 語(yǔ)音 低 低 中 低 高 低 上圖可知 ， 從綜合性能講 ， 指紋識(shí)別要優(yōu)于其他幾種技術(shù)。指紋識(shí)別技術(shù)是目前生物檢測(cè)學(xué)中研究最深入、應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最成熟的技術(shù)。指紋是指手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋路 ， 這些紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同 ， 依據(jù)這些不同的特征 ， 就可以把一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來(lái) ， 通過(guò)將他的指紋特征與預(yù)先保存好的指紋特征進(jìn)行比對(duì) ， 就可驗(yàn)證其真實(shí)身份。 同其他識(shí)別方法比較指紋識(shí)別具有如下性質(zhì) [4]： （ 1）指紋可以提供獨(dú)一無(wú)二的個(gè)體特征 ， 并且特征的精確度和復(fù)雜度足以滿足高精度的鑒別需要。并且每個(gè)人的指紋特征是相當(dāng)穩(wěn)定的 ， 很難發(fā)北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 生變化。 （ 2）指紋樣本便于獲取 ， 易于開發(fā)識(shí)別系統(tǒng) ， 實(shí)用性強(qiáng)。目前已有標(biāo)準(zhǔn)的指紋樣本庫(kù) ， 方便了識(shí)別系統(tǒng)的軟件開發(fā)。另外 ， 指紋識(shí)別系統(tǒng)中完成指紋采樣功能的硬件部分也較易實(shí)現(xiàn)。 （ 3）一個(gè)人的十個(gè)指紋皆不相同 ， 因此不僅可以提供多個(gè)指紋樣本 ，還可以方便地利用多個(gè)指紋構(gòu)成多重口令 ， 提高系統(tǒng)安全性。同時(shí) ， 并不增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)。 （ 4）指紋識(shí)別中使用的模板并非最初的指紋圖像 ， 而是指紋圖像中提取的關(guān)鍵特征 ， 因而存儲(chǔ)量小 ， 同時(shí)具有不可恢復(fù)性 ， 即不能通過(guò)特征值獲得指紋圖像。另外 ， 對(duì)輸入的指紋圖像提取關(guān)鍵特征后 ， 可以大大減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān) ， 便于實(shí)現(xiàn)異地確認(rèn)。 （ 5）指紋的采集方式屬于非損傷性和非敏感性的采集 ， 易于被操作者接受 ， 并且采集設(shè)備較為簡(jiǎn)單 ， 容易小型化 ， 價(jià)格低廉。 研究意義 就目前市場(chǎng)上的安全防護(hù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其有著 共同的特點(diǎn)：功能比較單調(diào)、報(bào)警行為大多為報(bào)警鳴笛 ， 這已經(jīng)不能滿足人們生活著如此復(fù)雜變化多端的社會(huì)中的要求了 ， 現(xiàn)在考慮的是能否將網(wǎng)絡(luò)式報(bào)警的一部分與指紋識(shí)別系統(tǒng)兩者相結(jié)合的方式來(lái)降低汽車被盜地可能性， 所以本文介紹的是采用指紋識(shí)別系統(tǒng)與短消息通訊相結(jié)合的方式驗(yàn)證或報(bào)警的方式來(lái)完成電動(dòng)車防盜系統(tǒng)的基本框架設(shè)計(jì)。 而且 ， 指紋不隨年齡的增長(zhǎng)而發(fā)生變化 [6]。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性 ，可以將一個(gè)人和他的指紋對(duì)應(yīng)起來(lái) ， 通過(guò)對(duì)其指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較 ， 就能驗(yàn)證其真實(shí)身份。 由此可實(shí)現(xiàn)車輛與用戶指紋的唯一關(guān)聯(lián)，從源頭上解決了車輛不安全的因素。 其次、指紋識(shí)別方式的解鎖對(duì)于客戶而言也是一種方便。與傳統(tǒng)的解鎖方式相比，用戶再也不用擔(dān)心鑰匙 沒(méi)有帶在身上而非常麻煩的回去再取，倘北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 若該用戶住在二三十層的高樓，一去一回 將會(huì)損失大量的時(shí)間，這些時(shí)間說(shuō)不定就至關(guān)重要。然而具有指紋識(shí)別解鎖的汽車來(lái)說(shuō)，用戶再也不用擔(dān)心這樣的問(wèn)題出現(xiàn)了。 論文內(nèi)容結(jié)構(gòu) 本文主要是對(duì)目前汽車防盜系統(tǒng)做了進(jìn)一步的改進(jìn)，利用指紋識(shí)別技術(shù)以及 GSM 短信模塊來(lái)對(duì)汽車防盜進(jìn)行防治和