基于PC/104平台和人脸识别技术的门禁系统设计

　　一、引言

　　近年来，随着科学技术的不断发展，作为一种新型的现代化安全管理技术的门禁系统得到了快速的发展与完善。从起初的密码式，发展到今天的卡片式和生物特征识别式，门禁系统的功能和安全性都有了较大的提高。目前门禁系统正朝着数字化、网络化、智能化的方向发展。

　　常用的门禁系统主要由信息采集单元、传输单元、信息辨识单元等3个部分组成。按照信息通信与处理方式可以分为单机型门禁系统和网络型门禁系统。其中单机型的信息处理与采集单元合成在一起，两者之间不需要远距离的信息传输，常用于小系统或安装位置较为集中的系统；网络型的信息处理与采集单元之间往往不在一起，两者之间通过光纤、双绞线等实现信息传输，常用于大系统或安装位置较为分散的场合。前者的投资小，安装方便，但信息处理功能简单，安全性较低，不能实现异地监控，虽然目前出现了一些可以进行生物特征识别的单机型门禁系统，但其后台往往需要一台微型计算机常年运行，可靠性较低；后者技术含量高，可以进行生物特征识别，安全性较高，易于实现网络控制和异地监控，但由于受到网络性能的影响，不易适用于人员频繁进出的场合。

　　笔者针对上述两种门禁系统的缺点，提出了一种基于PC/104嵌入式平台和人脸识别技术的单元门禁系统设计方案，可以进一步实现集分布识别、集中管理于一体的分布型门禁系统，既提高了单机型门禁系统的信息处理能力和安全性，又克服了因为网络原因造成的网络型门禁系统瘫痪的问题。
　
　　二、系统结构设计

　　1、智能小区门禁系统结构

　　根据居民小区规模和用户的需求，笔者所设计的门禁系统结构框图如图1所示。 

　　由图1可知，整个小区的门禁系统主要由各单元门禁系统和门禁管理系统组成；其中各单元门禁系统由主控制器、图像采集、电控锁、室内分机组成，并且每个单元门的门禁系统通过网络与门禁管理系统相连接。在该结构下，每个单元门分别在主控制器的控制下工作，克服了由于网络滞后带来的控制延时问题，提高了门禁系统控制的实时性。

　　2、门禁控制单元硬件结构

　　考虑到对主控制器的体积小巧和开发方便的要求，设计中采用PC/104嵌入式系统作为系统主控制器的开发平台。PC/104作为一种“堆栈型PC”已经被证明是一种能够广泛用于商业、工业以及军用领域的坚固的、可靠的及高性价比的嵌入式系统解决方案。成熟的桌面PC技术、丰富的PC软件资源使得PC/104嵌入式平台成为嵌入式开发最理想的选择之一。作为一种与传统PC兼容的系统，PC/104具有尺寸小巧、开放性好、可靠性高、功耗低、灵活方便的特点。

　　PC/104嵌入式模块系列为系统设计者提供了一整套低成本、高可靠性、能迅速配置成产品的结构化模块。利用这些模块构建的系统主控制器的框图如图2所示。 

　　考虑到主控制器各模块之间的兼容性，设计中各主要功能模块全部选用RTD公司生产的PC/104模块板，其中：

　　（1）CPU模块板。选用CME47786ER型CPU模块板，该模块时钟频率可达650MHz，带有256MB表贴内存、2个RS232端口、2个USB端口、1个10/100Base-T以太网口、EIDE控制器，支持TFT显示，最大功耗9W。
　　（2）视频捕获模块板。选用VFG7350ER型视频捕获板，该模块支持双通道同时捕获，带MPEG硬件压缩，利用双通道可以使系统同时从两路图像采集设备采集图像，扩大了系统适用人群，使其不仅适用于成人，还可适用于身高较低的儿童。
　　（3）数据模块板。选用DM7530HR-8型数据模块板，该模块支持8路差分模拟信号输入，2通道模拟信号输出，16路带缓存的数字I/O。通过该模块主控制器可以控制电控锁的开启与关闭。
　　（4）电源模块板。选用HPWR104HR-75W型电源模块板，该模块最大可提供75W的输出功率，利用该模块可以为系统其余模块提供稳定的电源保障。其余模块则可以根据需要选择一些成熟产品，如存储模块可以选择IBM公司生产的IC25N030ATCS04型6315mmEIDE硬盘，用于存储开发的程序、采集到的用户进出图像等；键盘则可以根据需要自行设计。