物联网环境下基于安全防控的智能锁系统的设计.docx

物联网环境下基于安全防控的智能锁系统的设计摘要在智能门锁和财产安全等领域，智能锁已得到了越来越多的应用。目前的智能锁主要采用密码，指纹，IC卡等多种手段来实现开锁。但是，这种方式不安全,容易丢失，不够智能。针对上述问题，国内外学者开展了一系列的研究工作。这种门采用了人脸识别和可见光通信的方式来实现，这样就可以实现安全、智能的开锁。其具体的实施思想是，使用K210的相机模块获取面部特征，并将数据传送至K210,对数据进行处理，并将其传送至STM32,执行对面部的输入或判定，从而对1.ED模块的点亮进行控制，随后，执行光学通讯，通过外部连接在K210上的光敏模块接收1.ED的亮度，在K210中执行数据的处理，如果1.ED的亮度熄灭可以达到期望的效果，那么K210就会控制光敏模块工作，以确认门锁开启。本文介绍了一种将人脸识别技术与可见光通信技术相结合而成的智能门锁。另外，采用可见光通信技术，可以有效地解决门锁与手机间的通信问题，具有较高的安全性和可靠性。将人脸识别技术与可见光通信技术相结合，在智能家居、门禁等方面都是一种全新的尝试，具有广泛的应用前景。关键词：人脸识别可见光通信智能锁系统第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景智能门锁是智能安全防范体系中的一个关键环节，它对提升住宅的安全与便捷起到了至关重要的作用。传统的访问控制系统是通过密码和指纹识别来实现的，但是这种方式也有可能被攻破。为提升门禁系统的安全与便利性，研究者们将人脸识别技术与可见光通信技术相结合，设计了一种新型的门禁控制系统。近几年来，人脸识别技术发展迅速，已成为智能安全防范的一项关键技术。利用人脸识别技术对用户进行身份认证，可以有效地防范非法入侵，增强访问控制的安全。可见光通信是一种以可见光通信为基础的无线通信技术，利用光通信来实现信息的传输，其安全、抗干扰素力强。本项目拟采用人脸识别与可见光通信等技术，对智能门锁进行双认证与遥控,极大地提升了门禁的安全性与便利性。另外，本项目所设计的智能门禁系统，也将在智慧家庭中得到广泛的应用。一条有益的道路。除此之外，还有一种更先进的开锁方法，那就是面部识别。因此，不管是为了人们的生活便利，还是为了相关科技的快速成熟，构建一种具备人脸识别功能的互动智能锁，已是势在必行。同时，本课题的研究也将有助于促进该领域的发展与应用。人脸识别技术在金融，医疗，交通等方面同样有着广阔的应用前景，因此，本项El拟将人脸识别技术引入到智能门禁系统中，对促进这一技术在其他领域的应用与创新具有重要的意义。另外，对智能门禁系统的研究，对推动行业的升级与转型具有重要意义。智能安全与智能家居是今后智能发展的必然趋势，将其引进到市场，对促进相关行业的升级与转型具有重要意义。本项目的研究成果对于推动物联网在安全、家庭等方面的应用，具有重要的理论意义和实用价值。此外，由于人们对安全的要求越来越高，智能化程度也越来越高，传统的机械式钥匙锁已不能很好地满足用户的需要，因此，智能门锁系统就是在这种情况下出现的。智能门锁是一种采用智能手机，密码，指纹，人脸识别的方法来开启的，它的使用方便，效率高，安全性高。然而，传统的门禁系统在低照度条件下，人脸识别准确率不高，钥匙和密码等信息易泄漏，影响了门禁的安全。所以，将可见光通信技术应用于门锁的设计中，不仅可以有效地改善门锁的安全性能，而且还能提高门禁的便捷性。可见光通信作为一种新型的无线通信技术，它以可见光为载体，能够有效地解决射频波段资源受限的难题，同时具备丰富的频谱资源、较强的抗干扰素力和较高的安全性。在智能门禁系统中引入可见光通信技术，能够达到高速数据传输,低功耗通信，防窃听等功能，从而增强了系统的安全与方便。本项目的研究成果将极大地促进我国智慧安防、智慧家庭等方面的发展，并有望在未来的安防、家庭等方面发挥主导作用。1.1.2研究意义首先，将人脸识别技术与可见光通信技术有机地结合起来，设计出一种新型的安全访问控制系统。传统的智能锁一般采用密码、指纹等方式来进行身份认证,但是这种方式有可能被攻破。而利用面部识别来实现个人身份认证，则能极大地增强系统的安全性能，并能有效地防范非法入侵。其次，将人脸识别与可见光通信技术结合起来，可以对智能门锁进行遥控。用户可以利用手机等移动终端实现远程开锁和查看门锁状态，大大提高了用户的便利性。另外，本项目还将利用该技术，将人脸识别技术与可见光通信技术有机地融合在一起，使其在智慧家庭中得到广泛的应用。比如，利用面部识别技术对住户进行身份识别，从而实现对家居设施的控制，从而提升居住的舒适度与便利性。本项目的研究成果将为实现智能安全防护提供新的思路。本项目的研究成果将促进该技术在我国的广泛应用与发展，并促进我国智慧安全的发展。所以，将图像识别技术与可见光通信技术有机地融合在一起，是一项非常有意义的研究课题。1.2国内外斫究现状1.2.1国内研究现状在我国，面部识别是一个热门的研究方向，它被广泛地用于身份认证和安全监测等方面。在我国，人们对人脸识别进行了大量的研究与应用。近几年来，以深度学习为基础的人脸识别方法在我国已被广泛采用，采用深度学习算法进行面部特征提取与分类，具有较高的精度与快速性。比如，利用深度学习技术，中国科学院自动化所李斌等人，在人脸识别方面表现出了良好的性能。目前，国内外的研究主要集中在多相机人脸识别、人脸表情识别、人脸年龄识别等方面。多相机人脸识别技术能够在同一时间对多个人脸进行识别，从而大大提高了识别的效率。脸部表情与年龄辨识可以为脸部辨识提供更丰富的资讯，并能更好地运用于复杂情形。从应用的角度来看，人脸识别在安全、金融和交通运输等领域有着广阔的应用前景。比如，在安全方面，人脸识别能够在公共安全、机场安检、银行保险等方面得到广泛的应用，从而达到快速、准确的身份认证。在金融业中，人脸识别可应用于身份认证、银行卡交易等诸多领域，使交易更加安全高效。在交通领域中，将人脸识别应用于公共汽车、地铁等场所的身份认证与管理中，可以有效地提升道路的安全与效率。综上所述，目前，我国对人脸识别技术进行了大量的研究与实践，并已取得了一些有意义的研究结果，对促进其进一步的发展与应用具有重大意义。在今后的研究中，随着科技的发展，人脸识别的应用范围会越来越广，并且会越来越精确，越来越快速。我国在可见光通信方面的研究与应用正逐步深入，已有一些结果。目前，我国在可见光通信领域开展了一系列的研究，主要集中在调制、信道建模、传输等方面，并取得了一定的成果。此外，在室内照明，户外广告，智能交通，室内定位等方面，可见光通信具有广阔的应用前景。以上几种不同的应用场合，均具有广泛的市场与应用前景。同时，我国正在积极推进相关标准的制订与执行，为我国未来可见光通信的发展提供标准支撑与保障。但是，由于受光照条件、光源稳定性等因素的影响，可见光通信系统在实用化过程中仍面临着诸多问题。因此，本项目拟在前期工作基础上，对该问题进行深入研究，以提升其可靠性与稳定性，促进其更广泛的应用。此外，还需进一步加强与其他无线通信技术的合作，使其能够在更广阔的应用场景中充分利用可见光通信的优势。总体而言，我国在可见光通信领域的研究与应用是一片光明的，但也存在着一定的挑战与机遇，有待于深入的探讨与研究。针对这一问题，我国学者将人脸识别与可见光通信相结合，设计了一种新型的具有高安全性和便捷性的智能锁。比如，将摄像机安装到智能门锁中，使用面部识别技术进行身份验证，然后利用可见光通信进行开锁等。1.2.2国外研究现状目前国际上的研究多是基于深度学习与卷积神经网络（CNN）的应用。深度学习算法能够充分利用海量样本，通过对海量人脸图像的学习与训练，提升识别精度与鲁棒性。CNN是一种具有自主知识产权的神经网络，它可以自动地从图像中抽取特征，并利用所学的特征来进行识别，从而大大提高了人脸识别的准确性。除深度学习、卷积神经网络外，国外学者也在不断探索其他新方法，包括基于深度学习的三维人脸重建、多模态人脸识别等。这为人脸识别的研究开辟了新的途径和途径。可见光通信作为一门新兴的通信技术，在国际上引起了人们的极大兴趣。从技术角度看，国外学者的研究重点是：首先，针对可见光通信系统中的信道进行建模与特征分析，提出了一系列的模型与算法，以进一步提升可见光通信系统的数据传输率与可靠性。比如，针对光照变化、多径效应、噪声等环境因素，本课题组通过对可见光信道特征的分析,设计了多种不同的光通信调制与信道均衡方案。其次，利用多根天线、多载波等方法，提升可见光通信的传输率与带宽，是当前国际上研究的热点。在此基础上，本项目拟从改善光源光谱分布、设计光学滤光片等方面，进一步改善可见光通信的信噪比与传输距离。此外，国内外已有相关研究成果，如室内定位、车联网、可穿戴设备等。可见光通信以其高速率和高安全性为特点，可以适应不断增加的数据传输要求。近年来，国际上对可见光通信的研究已经有了很大的发展，但是要实现它的实用化还存在很多问题。然而，在实际应用中，存在着许多问题，如光通信通道不稳定、传输距离受限、光源频谱受限等。因此，本项目拟对上述问题进行深入研究，以促进可见光通信的发展与应用。1. 3论文内容及章节安排为实现这种融合了可见光通信和人脸识别的智能锁系统，通过查阅有关文献,发现K210可以很好地完成面部识别，并且在可见光通信方面，可以使用1.ED模块和光敏模块来实现，但同时还需要另外一个开发板来控制这些模块，因此，本项目计划使用STM32作为开发板，通过与K210的串口通信来完成该设计。第一章：引言。这一章主要是对本文所涉及的问题进行了阐述，并对本课题的研究背景和意义进行了阐述。本章首先对本课题的研究背景进行了阐述，然后阐述了本课题的研究意义。第二章：该系统的组成和工作原理.这一部分是本文的主体，在此部分对此设计的基本原理和思想进行了介绍，并对有关元件的原理和应用进行了介绍，其中还包括了软件的设计思想和流程。第三章：系统的调试和测试.这一节是针对总体设计进行的检验，在本节中可以查看试验的结果和有关资料。第四章：对本文的结论和前景进行了分析。这篇文章的主要内容，就是对这篇文章的一个结论，以及对这篇文章的展望。第二章系统构成及原理2.1系统构成本系统由K210,STM32,1.ED模块，光敏模块组成。大概的过程是，先用K210的摄像模块，用摄像头记录面部信息，再获取面部特征，把有关的数据传送到K210,此时K210使用处理器对数据进行处理和分析，并将其传送到STM32,执行对人脸的输入或判定，从而对1.ED模块的亮灭进行控制，再通过外部连接在K210上的光敏模块接收1.ED的亮度，在K210中执行数据的处理，如果1.ED的发光熄灭可以达到期望的配置，那么K210就控制感光模块工作蜂鸣器。大致框架如图2.1o图2.1系统构成框架图2. 2硬件原理部分2. 2.1STM32模块对于这个设计来说主控制器主要还是由STM32F4进行总体的控制。STM32F4作为一个高性能的微控制器，它是基于ARM&reg；Cortex-M4为内核并且他还对于NVM工艺以及ART有着很大的要求，达到了90纳米。正因为这样，其能够在程序不用等待就能够进行启动以及执行，而且对于程序的执行以及运行效率大幅的优化以及提升，并且他已经把这个原本的内核已经优化到很高的地步，因此STM32F4系列可以访问210DMPS16168mz。并且对于实时自我调整加速器提供CorteXtm-M4核的全部性能；当CPU在所有允许的频率（少于168MHZ）运行时，闪存程序可以实现零等待周期的功能，他对于其他外来的部件来说也是可以提供非常多的接口，对于很多的总线服务以及内存读写都有着很不错的速度以及效果。2. 2.2K210模块K210模组包括一块主板，一块2.4英寸的屏幕，还有一个摄像头。K210的