专利名称：基于指纹识别的智能排队系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于指纹识别的智能排队系统及其控制方法，该系统可实现对车站售票排队系统的智能控制，用于加强对售票系统的管理，便于售票过程的快速可靠的运行。
背景技术：
随着计算机技术与信息技术的不断发展，指纹识别技术的应用越来越广泛。现在人们出行首选的交通工具大部分还是火车和汽车，因此车站必须有一个智能、快速、便于管
理的售票系统。目前乘客在车站买票都是自觉排队，并依靠车站的警务人员来维持秩序和安全，但这并不能完全解决插队问题，由于插队可能引起不必要的混乱，这将严重影响售票系统的进行与秩序，造成极坏的影响，不仅耽误大批乘客的时间，同时还浪费了大量的人力。因此，有必要在车站的售票大厅应该安排一个智能售票系统来解决售票问题，以便发挥最大的效能。
发明内容
本发明目的是针对现在售票系统存在的缺陷，提供一种基于指纹识别的智能排队系统。该系统的特点是快速、方便、可靠，便于车站售票系统的使用与管理，实现了窗口队列之间的并列运行，互不干扰，并且由于指纹的唯一性，真正实现了 “一人一号”的排队买票。本发明的另一目的是提供基于指纹识别的智能排队其控制方法，该方法利于对排队乘客的管理，使车站的售票系统快速、方便、有效地进行，防止插队造成的不良影响，节省乘客的时间。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案:
本发明基于指纹识别的智能排队系统，其特征在于包括指纹录入取号单元和指纹验证购票单元，乘客只需根据每个窗口对应的液晶显示屏显示的当前排队人数，选择合适窗口进行排队操作，实现了窗口队列之间的并列运行，互不干扰。所述指纹录入取号单元中包含第一指纹采集卡、第一 DSP处理器、第一 CPLD逻辑控制芯片、第一 SRAM芯片、第一 FLASH芯片和液晶显示屏几部分，各部分分别与第一 DSP处理器通信连接；
所述指纹验证购票单元中包含第二指纹采集卡、第二 DSP处理器、第二 CPLD逻辑控制芯片、第二 SRAM芯片、第二 FLASH 芯片、语音芯片、扬声器、PC机和呼叫按钮几部分，各部分分别与第二 DSP处理器通信连接； 所述指纹录入取号单元的第一 DSP处理器和指纹验证购票单元的第二 DSP处理器通过串口线连接。其中第一、第二 SRAM芯片和第一、第二 FLASH芯片为数据存储芯片，第一、第二SRAM芯片用于加载程序及数据、暂存指纹采集卡采集的指纹图像数据和指纹图像数据对应的排队号码，第一、第二 FLASH芯片，用于存储程序、存储指纹特征值及指纹特征值对应的排队号码。指纹录入取号单元，每个窗口对应一个指纹录入取号单元，该单元各部件功能如下:
第一指纹采集卡，对乘客的指纹图像信息进行采集，并将指纹图像信息存储到第一SRAM芯片；
液晶显示屏，显示当前窗口的排队人数和当前的排队号码，指纹录入成功后显示乘客获得的排队号码；
第一 DSP处理器，用于对指纹采集卡进行设置，控制液晶显示屏的显示，指纹采集卡采集指纹成功后产生对应的排队号码；并对存储在第一 SRAM中的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化步骤后，提取指纹特征值，然后指纹特征值与对应的排队号码存储在第一 FLASH芯片中，同时第一 DSP通过串口将指纹特征值与对应的排队号码传输到指纹验证购票单元中的第二 FLASH存储芯片中，传输完成后删除第一 FLASH芯片中的指纹特征值与对应的排队号码而后第一 DSP处理器向第一 SRAM芯片发送命令，清除此次第一 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码；
第一 CPLD芯片作为接口和逻辑控制器件，主要的工作任务就是负责整个电路系统的片选、中断、通用I/O的配置，在本专利中将指纹传感器采集到得指纹数据传输到第一SDRAM芯片中，并且当采集完一副完整的指纹图像后通知第一 DSP处理器数据已经准备好，使第一 DSP处理器对存储在第一 SRAM芯片中的指纹图像进行数据处理；
第一 SRAM芯片用于加载程序及数据、暂存指纹采集卡采集的指纹图像数据和指纹图像数据对应的排队号码；
第一 FLASH芯片，用于存储程序、存储指纹特征值及指纹特征值对应的排队号码；指纹验证购票单元，每个窗口对应一个指纹验证购票单元，该单元各部件功能如下:第二指纹采集卡，乘客进行指纹验证时，对乘客的指纹图像信息进行采集，并将指纹图像信息存储到第二 SRAM芯片；
语音芯片与扬声器，该部分主要工作是对乘客进行语音提示，提示语音为“请窗口 X的第XXX号购票”。第二 DSP处理器，用于对纹采集卡进行设置，控制语音芯片，利用串口与指纹录入取号单元进行通信；并对存储在第二 SRAM芯片中要进行验证的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化步骤后，提取指纹特征值，然后将指纹特征值与之前存入在第二 FLASH芯片中的指纹特征值进行匹配，将匹配结果通过USB传输到PC机上供售票员参考，同时将第二 FLASH芯片中此次匹配的数据和第二 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码删除。第二 CPLD芯片、第二 SRAM芯片和第二 FLASH芯片功能与指纹录入取号单元基本一致。
呼叫按钮，用于产生一个低电平信号供DSP检测，当呼叫按钮被按下时扬声器提示音响起，提示下一位乘客购票。基于指纹识别的智能排队系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤:
a.)通过第一DSP处理器对第一指纹采集卡进行设置，当乘客进入售票大厅时，根据每个窗口对应的液晶显示屏显示的当前排队人数，选择适合的窗口进行指纹录入取号，通过第一指纹采集卡对乘客进行一次指纹采集，指纹采集成功后，在液晶显示屏上显示获取的排队号码，同时该步骤中第一指纹采集卡将所采集到的指纹数据由模拟形式转换成数字形式，并将转换后的数据和对应的排队号码一起暂时存储在第一 SRAM芯片中；
b.)第一CPLD逻辑控制芯片通知第一 DSP处理器对步骤a中存储在第一 SRAM芯片中的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化(细化处理是在指纹图像二值化之后，在不影响纹线连通性的基础上，删除纹线的边缘像素，直到纹线为单像素宽为止，并在此基础上进行细化纹线的修复，提取出图像的细节点，得到指纹图像的纹线骨架)步骤后，根据指纹提取算法，得到大小为256个字节的指纹特征数据，即指纹特征值，然后将指纹特征值与对应的排队号码存储在第一 FLASH芯片中，同时第一 DSP芯片通过串口将处理后的指纹特征值与对应的排队号码传输到指纹验证购票单元中的第二 FLASH存储芯片中，传输完成后删除第一 FLASH芯片中的指纹特征值与对应的排队号码，而后第一 DSP处理器向第一 SRAM芯片发送命令，清除此次第一 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码；
c.)当乘客听到扬声器提示“请窗口X的第XXX号购票”时，该乘客进入售票区域范围内，通过窗口 X对应的指纹验证购票单元中的第二指纹采集卡进行一次指纹采集，将采集到的指纹图像数据存储在第二 SRAM芯片中，而后第二 DSP处理器对第二 SRAM芯片中的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化步骤后，提取指纹特征值；
d.)提取指纹特征值后，第二DSP处理器将处理结果与第二 FLASH存储芯片中预先采集到的与当前排队号码对应的特征指纹进行对比匹配，若第二 DSP处理器检测到指纹匹配成功，产生匹配成功信息，同时将第二 FLASH芯片中此次匹配的数据和第二 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码删除。若匹配不成功，表明该位乘客不是当前排队号码对应的乘客，此时购票失败，语音继续提示“请窗口 X的第XXX号购票”，直到售票员按下呼叫按钮，删除此次数据，进行下一位乘客的售票。e.)最后将匹配成功结果显示在PC机上供售票员参考，然后进行售票；售票完毕后售票员按下呼叫按钮，此时扬声器发出提示音，提醒下一位乘客到窗口购票。本发明的系统能给现有售票系统管理带来以下的便利:
(I)该系统可实现对售票系统的智能管理，使售票系统快速、方便、有效的进行，防止插队造成的不良影响，节省乘客的时间，有效的解决了以往售票过程中的种种问题。(2)实现窗口队列之间的并行运行，防止了不同队列之间乘客相互干扰现象的发生。(3)由于指纹的唯一性，该系统真正实现了“一人一票”的排队购票，有效的解决了传统取号排队时一个人获取多个排队号码的问题。(4)该系统实现了售票智能化，有效节省了人力和物力。(5)该系统采用DSP控制芯片，每进行一次指纹匹配，就将数据删除，有效的防止了数据冗余。
(6)该系统适用性广，可广泛的应用于火车站、汽车站以及其它的售票地点。(7)顺应了现代智能控制的发展趋势，实现售票系统的人性化管理。
图1为指纹录入取号单元的结构框图。图2为指纹验证购票单元的结构框图。图3为本发明的结构框图。图4为本发明的乘客购票流程图。
具体实施例方式下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明:
如图1、2、3所示，本发明基于指纹识别的智能排队系统，其特征在于包括指纹录入取号单元和指纹验证购票单元，单元中包含第一、第二指纹采集卡、第一、第二 DSP处理器、第一、第二 CPLD逻辑控制芯片、语音芯片、扬声器、液晶显示屏、串口线、呼叫按钮和数据存储芯片，其中数据存储芯片包括第一、第二 SRAM芯片和第一、第二 FLASH芯片。第一、第二指纹采集卡:指纹采集卡用于采集乘客的指纹。指纹采集卡采用MBF200作为指纹采集芯片。MBF200是富士通公司的电容式固体指纹采集传感器，能采集至Ij 500dpi的指纹图像。它的传感器是256X300的阵列，可以在3.3V-5V的宽电压范围内操作。它集成了一个8位A/D变换器。A/D变换器的输入可以是MBF200的指纹传感器阵列的输出，也可以是由MBF200的AIN引脚接入的模拟信号。同时MBF200还特有自动指纹检测功能。DSP处理器:本系统有第一 DSP处理器，第二 DSP处理器，它们负责各种数据的处理，主要完成对采集到的指纹数据进行处理、对比、匹配，产生对应的排队号码、控制液晶屏的显示，并将处理好后的数据及时地传输出去，参数匹配信息，是该系统的核心。采用TI公司的TMS320C5515数字信号处理器，具有运算速度快、优化的CPU结构、低功耗方式、智能外设等优点。CPLD逻辑控制芯片:第一、第二 CPLD逻辑控制芯片负责对第一、第二 DSP芯片和指纹采集芯片的控制，同时将采集到指纹图像临时存储在SRAM中，而后将处理得到的指纹特征值存入FLASH中。采用Xilinx公司的XC9536 CPLD芯片。液晶显示屏:液晶显示屏主要显示当前的排队人数、正在购票乘客的排队号码和录入指纹成功后获得的排队号码。IXD采用型号为PT035TN01的24位真彩数字屏。语音芯片与扬声器:该部分主要工作是对乘客进行语音提示，提示内容为“请窗口X的第XXX号购票”。采用ISD2560语音芯片，其片内的信息通过专用的ISD1425高级语音编程拷贝机拷贝。数据存储芯片包括第一、第二 SRAM芯片和第一、第二 FLASH芯片。第一、第二 SRAM芯片用于加载程序及数据、暂存指纹采集卡采集的指纹图像数据和指纹图像数据对应的排队号码，第一、第二 FLASH芯片，用于存储程序、存储指纹特征值及指纹特征值对应的排队号码。本发明的具体工作过程如图4所示。当乘客进入售票大厅时，根据每个窗口的液晶显示屏显示的排队信息选择窗口，在窗口的指纹录入取号单元处由第一指纹采集卡采集一次指纹，将采集到的指纹图像数据存储在第一 SRAM芯片中，然后第一 DSP处理器对采集到的指纹进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化等步骤后，提取指纹特征值，指纹录入成功后获得相应的排队号码，之后第一 DSP将指纹特征值与对应的排队号码通过串口传输到指纹验证购票单元，将数据存储在第二 FLASH芯片中供以后进行指纹匹配。当扬声器提示音响起，乘客前去窗口购票时，在指纹验证购票单元处再进行一次指纹采集，将采集到的指纹图像数据存储在第二 SRAM芯片中，然后第二 DSP处理器对采集到的指纹进行数据处理，提取指纹特征值后，第二 DSP处理器将处理结果与第二 FLASH芯片中预先采集到的特征指纹进行对比匹配，最后将结果显示在PC机上供售票员参考，然后进行售票。指纹匹配成功后，第二 DSP处理器就发送命令将第二 FLASH芯片中对比过的指纹特征值和第二 SRAM芯片中的指纹特征值与排队号码删除，以防止数据冗余。但是在排队过程中，可能会有乘客临时退出，这时指纹对比的数据就会出现错误，如果没有匹配成功，就删除这一指纹数据。购票结束后售票员按下呼叫按钮提示下一位乘客购票。
权利要求
1.一种基于指纹识别的智能排队系统，其特征在于每个窗口队列均包括指纹录入取号单元和指纹验证购票单元； 所述指纹录入取号单元中包含第一指纹采集卡、第一 DSP处理器、第一 CPLD逻辑控制芯片、第一 SRAM芯片、第一 FLASH芯片和液晶显示屏几部分，各部分分别与第一 DSP处理器通信连接； 所述指纹验证购票单元中包含第二指纹采集卡、第二 DSP处理器、第二 CPLD逻辑控制芯片、第二 SRAM芯片、第二 FLASH芯片、语音芯片、扬声器、PC机和呼叫按钮几部分，各部分分别与第二 DSP处理器通信连接； 所述指纹录入取号单元的第一 DSP处理器和指纹验证购票单元的第二 DSP处理器通过串口线连接； 其中第一、第二 SRAM芯片和第一、第二 FLASH芯片为数据存储，第一、第二 SRAM芯片用于加载程序及数据、暂存指纹采集卡采集的指纹图像数据和指纹图像数据对应的排队号码，第一、第二 FLASH芯片，用于存储程序、存储指纹特征值及指纹特征值对应的排队号码。
2.根据权利要求1所述的基于指纹识别的智能排队系统，其特征在于该系统对于每个窗口队列，分别设有上述指纹录入取号单元和指纹验证购票单元。
3.一种基于权利要求1所述的基于指纹识别的智能排队系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: a.)通过第一DSP处理器对第一指纹采集卡进行设置，当乘客进入售票大厅时，乘客自选窗口 X进行指纹录入取号，通过第一指纹采集卡对乘客进行一次指纹采集，指纹采集成功后，在液晶显示屏上显示获取的排队号码，同时该步骤中第一指纹采集卡将所采集到的指纹数据由模拟形式转换成数字形式，并将转换后的数据和对应的排队号码一起暂时存储在第一 SRAM芯片中；` b.)第一CPLD逻辑控制芯片通知第一 DSP处理器对步骤a中存储在第一 SRAM芯片中的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化步骤后，根据基于二值化的特征提取算法，得到大小为256个字节的指纹特征数据，即指纹特征值，然后将指纹特征值与对应的排队号码存储在第一 FLASH芯片中，同时第一 DSP芯片通过串口将处理后的指纹特征值与对应的排队号码传输到指纹验证购票单元中的第二 DSP处理器，然后第二 DSP处理器将接受到得数据存入到第二 FLASH存储芯片中，传输完成后第一 DSP处理器发命令删除第一 FLASH芯片中的指纹特征值与对应的排队号码，而后第一 DSP处理器向第一 SRAM芯片发送命令，清除此次第一 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码； c.)当乘客听到扬声器提示“请窗口X的第XXX号购票”时，该乘客进入售票区域范围内，通过窗口 X对应的指纹验证购票单元中的第二指纹采集卡进行一次指纹采集，将采集到的指纹图像数据存储在第二 SRAM芯片中，而后第二 DSP处理器对第二 SRAM芯片中的图像进行数据处理，依次进行图像分割、滤波增强、二值化和细化步骤后，提取指纹特征值； d.)提取指纹特征值后，第二DSP处理器将处理结果与第二 FLASH存储芯片中预先采集到的与当前排队号码对应的特征指纹进行对比匹配，若第二 DSP处理器检测到指纹匹配成功，产生匹配成功信息，同时将第二 FLASH芯片中此次匹配的数据和第二 SRAM芯片中存储的指纹数据与排队号码删除；若匹配不成功，表明该位乘客不是当前排队号码对应的乘客，此时购票失败，语音继续提示“请窗口 X的第XXX号购票”，直到售票员按下呼叫按钮，删除此次数据，进行下一位乘客的售票； e.)最后将匹配成功结果显示在PC机上供售票员参考，然后进行售票；售票完毕后售票员按下呼叫按钮，此时扬声器发出提示音，提醒下一位乘客到窗口购票； 其中窗口 X假定为乘客自行选`择的排队窗口。
全文摘要
本发明公布了一种基于指纹识别的智能排队系统及其控制方法，本发明装置包括两个部分，分别为指纹录入取号单元和指纹验证购票单元，装置中包含指纹采集卡、DSP处理器、CPLD逻辑控制芯片、语音芯片、扬声器、液晶显示屏、呼叫按钮和数据存储，数据存储包括SRAM数据存储和FLASH数据库。采用本发明所述方法，当乘客到窗口进行购票时，售票员可根据采集到的指纹进行对比匹配，根据匹配成功与否进行售票。在售票过程中，可有效防止乘客买票时无故插队带来的不良影响，提高售票效率，有效改善售票大厅的人文环境。本发明实现了售票系统的快速、可靠、智能化管理，并且由于指纹的唯一性，真正实现了“一人一号”的排队买票。
文档编号G07C11/00GK103106724SQ20131005294
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者张凯, 薛飞, 刘奔, 洪旭, 蒲庆 申请人:南京信息工程大学