一種智能出門鏡制造技術

本發明專利技術公開了一種智能出門鏡。本發明專利技術利用原子鏡在不同光度的環境下反射的光線不同，搭建單面可視的“普通鏡”。并針對高效低功耗的原則，采用STM32F103系列控制器和MBF200指紋傳感器搭建硬件系統。本發明專利技術具有穩定低功耗的優點同時指紋作為識別身份的生物特征具有穩定性、惟一性、普遍性的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于智能家居和智能家電的
，具體涉及智能鏡在生活場景（洗漱和出門）中對用戶個性化信息查看與服務定制需求。
技術介紹
自歐盟提出智能環境的愿景后，美國、新加坡、歐洲、加拿大、德國、日本等經濟比較發達的國家陸續提出了各有特色的家庭智能化系統，智能家居以迅猛的速度進入人們的視野，并逐步走進人們的生活。而在20世紀90年代中后期,國內的智能小區建設由廣州、深圳和上海等沿海開放城市,逐步向內地擴展，部分高端房產項目開始引入智能家居概念。智能鏡作為智能家電中比較新的產品概念，因其將屏幕和鏡子的界限打破，通過鏡面承載信息的便利性，將更直觀的鏡面圖像，高度統一的信息和現實呈現在智能設備上來提供人們所需的信息和服務，其顯示出了巨大的潛力與發展前景。但作為智能系統的衍生物，智能鏡的市場還未成熟，功能定義也尚未清晰，目前價格也無法做到平民化，同時對于智能鏡上定制個性服務（天氣，交通狀況，新聞等），接收個性信息（郵件，日程安排等）的關鍵技術攻克還存在一定的挑戰。智能鏡在生活場景上的設計大致可分三步：一、搭建智能設備模擬仿真普通鏡子；二、通過攝像頭或監控器或傳感器達到對人進行識別的作用；三、基于用戶需求定制個性服務，如：信息服務（天氣預報，交通狀況，新聞，郵件，日程安排），健康信息（健康生活方式，鍛煉安排，食譜推薦等）。目前，已有智能鏡在人員識別上，AwareMirror利用紅外測距儀檢測位置并利用固定位置的牙刷使用情況來識別人員；I-Mirror搭載著視頻投影儀和攝像機達到人員識別的目的；Philips的交互鏡利用傳感器收集人體的身高與體重達到人員識別的目的，然而這些設計方式在性能功耗和穩定性等要求上均需要一定的改進。
技術實現思路
本專利技術針對現有人員識別技術的不足，提供了集成度高、開發完善的指紋識別進行人員識別，最后從遠程服務器調用數據接口，達到定制信息（天氣、交通，新聞）的目的。本專利技術的具體方法是：1）借助原子鏡不同光度環境下反折射程度的不同，搭建單面可視的“普通鏡”。2）搭建智能鏡的硬件平臺：按照高效低功耗的原則，選擇STM32F103-103ZET6主控制模塊和針對嵌入式設備的電容式高性能指傳感器MBF200的指紋采集控制模塊。3）搭建STM32主控制模塊，包括以下步驟：3-1）系統通過STM32內部穩壓電源轉換，為主控制器提供3.3V的電壓。系統上電后，STM32，LCD和SRAM初始化。3-2）STM32芯片內置有64KB的靜態RAM及512K的FLASH空間，而系統通過指紋傳感器采集的圖像大小約76.8KB。所以采用外擴的存儲器SRAM和FLASH。其中可變靜態存儲控制器FSMC實現內部存儲器的擴展，IS62WV51216BLL芯片作為外部擴展的存儲器。3-3）LCD1602需要電源轉換提供3.3v電壓，將家庭成員識別的結果，該成員的日程安排和遠程服務器利用Internet調用的天氣、交通等信息呈現出來。4）設計指紋采集模塊，包括以下步驟：MBF200指紋傳感器采集指紋圖像，利用手指與傳感器接觸時不同的紋理特征產生不同的電容變化，引起傳感器陣列上的電壓值發生變化。模擬信號通過采樣保持電路和A/D轉換器轉化成數字信號，并將數字信號存儲在傳感器的寄存器上。STM32在采集指紋前為MBF200的寄存器初始化，通過SPI接口使STM32工作在主控端，指紋傳感器工作在從動端，使STM32和指紋芯片內部的兩個雙向移位寄存器進行數據交換。5）應用指紋識別算法識別家庭成員5-1）指紋模式識別系統包括離線和在線兩部分。當家庭成員的指紋未錄入系統，則將指紋存放在離線部分；若家庭成員的指紋已經存在，則經過指紋的在線匹配識別出是哪個家庭成員。5-2）指紋識別的算法應用指紋識別的處理包括三大部分，即指紋的預處理，特征點提取，特征匹配。圖像預處理通過指紋場的計算、分割、均衡、、收斂、平滑、智能增強、以及二值化和細化為指紋骨架的提取準備，達到指紋圖像中模糊信息增強和去噪的目的。指紋特征點的提取包括對整體特征和細節特征兩方面的提取，特征點提取后還要進行最后的去偽存真。對提取特征點的質量關系著指紋匹配的成功率，所以特征點的提取至關重要。指紋圖像的匹配需要先對圖像進行配準，然后對特征點進行匹配。6）確定鏡子前人員的身份后，通過遠程服務器將天氣、交通等信息借助Internet傳送給STM32的接口，與當天日程的安排一起呈現給用戶進行查看。本專利技術的有益效果：基于指紋識別的智能出門鏡具有穩定低功耗的優點。指紋作為識別身份的生物特征具有穩定性、惟一性、普遍性的特點，所以不會隨時間發生明顯的變動。配有開發集成度高的指紋模塊的STM32系統，在不進行指紋識別時，會一直處于休眠狀態，STM32F103系列更是以高效低功耗為主要性能，所以智能鏡系統省電又環保。智能鏡由于只有指紋識別出家庭成員后才提供定制信息與服務，所以既不會影響日常的生活，又滿足成員查看信息的需求。其次，在選擇生物特征識別時放棄更直觀的人臉識別，一方面是由于人臉識別移植到嵌入式系統技術難關，另一方面是由于家庭特別是洗漱間是私密場所，采用攝像頭等會有侵犯隱私的嫌疑，而指紋識別具備成熟的技術，穩定安全的性能，所以基于指紋識別的智能鏡定制信息是一種很好的選擇。 附圖說明圖1為智能鏡的硬件系統結構圖；圖2為指紋識別系統算法組成圖（離線+在線）；圖3為智能鏡系統主程序流程圖；圖4為指紋采集程序流程圖；圖5為指紋特征提取流程圖；圖6為指紋圖像匹配流程圖。具體實施方式以下結合實施例對本專利技術做進一步說明。本專利技術的總體構思：利用原子鏡在不同光度的環境下反射的光線不同，搭建單面可視的“普通鏡”。并針對高效低功耗的原則，采用STM32F103系列控制器和MBF200指紋傳感器搭建硬件系統。以下為具體步驟：1）借助原子鏡不同光度環境下反折射程度的不同，搭建單面可視的“普通鏡”。2）搭建智能鏡的硬件平臺：按照高效低功耗的原則，選擇STM32F103-103ZET6主控制模塊和針對嵌入式設備的電容式高性能指傳感器MBF200的指紋采集控制模塊，見圖1。3）搭建STM32主控制模塊的設計，包括以下步驟：3-1）系統通過電池提供9V穩壓電源，經過STM32內部穩壓電源轉換，為主控制器提供3.3V的電壓。系統上電后，為STM32，LCD和SRAM初始化。3-2）由于STM32芯片內置有64KB的靜態RAM及512K的FLASH空間，系統通過指紋傳感器采集的圖像大小為300*256矩陣的灰度圖像（約76.8KB）。所以STM32提供擴展的存儲器，外擴的SRAM存儲指紋數據，系統設計的程序和指紋特征模板數據放在外擴的FLASH中。可變靜態存儲控制器FSMC實現內核與外部存儲器總線交互，把外部存儲器劃分為固定大小為256M字節的四個存儲塊。系統通過擴展存儲塊1的第3個子存儲塊來擴展SRAM，并選擇IS62WV51216BLL芯片作為外部擴展的存儲器。3-3）LCD1602需要電源轉換提供3.3v電壓，對顯示屏進行讀寫操作，將指紋識別的結果和遠程服務器利用Internet調用的天氣、交通等信息呈現出來。4）設計指紋采集模塊MBF200指紋傳感器采集指紋圖像，利用手指與傳感器接觸時不同的紋理特征產生不同的電容變化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能出門鏡，其特征在于采用以下方式而得到：1）借助原子鏡不同光度環境下反折射程度的不同，搭建單面可視的鏡子；2）搭建智能鏡的硬件平臺：選擇STM32F103?103ZET6主控制模塊和針對嵌入式設備的電容式高性能指傳感器MBF200的指紋采集控制模塊；3）搭建主控制模塊，包括以下步驟：3?1）通過STM32內部穩壓電源轉換，為主控制模塊提供3.3V的電壓；系統上電后，STM32，LCD和SRAM初始化；3?2）STM32芯片內置有64KB的靜態RAM及512K的FLASH空間，同時外擴存儲器SRAM和FLASH；其中可變靜態存儲控制器FSMC實現內部存儲器的擴展，IS62WV51216BLL芯片作為外部擴展的存儲器；3?3）LCD1602需要電源轉換提供3.3v電壓，將家庭成員識別的結果、該成員的日程安排和遠程服務器利用Internet調用的天氣、交通信息呈現出來；4）設計采集控制模塊，包括以下步驟：MBF200指紋傳感器采集指紋圖像，利用手指與傳感器接觸時不同的紋理特征產生不同的電容變化，引起傳感器陣列上的電壓值發生變化；模擬信號通過采樣保持電路和A/D轉換器轉化成數字信號，并將數字信號存儲在傳感器的寄存器上；STM32主控制模塊在采集指紋前為MBF200的寄存器初始化，通過SPI接口使STM32主控制模塊工作在主控端，指紋傳感器工作在從動端，使STM32主控制模塊和指紋芯片內部的兩個雙向移位寄存器進行數據交換；5）應用指紋識別算法識別家庭成員5?1）指紋模式識別系統包括離線和在線兩部分；當家庭成員的指紋未錄入系統，則將指紋存放在離線部分；若家庭成員的指紋已經存在，則經過指紋在線匹配識別出是哪個家庭成員；5?2）指紋識別的算法應用指紋識別的處理包括三大部分，即指紋的預處理，特征點提取，特征匹配；圖像預處理通過指紋場的計算、分割、均衡、收斂、平滑、智能增強、以及二值化和細化為指紋骨架的提取準備，達到指紋圖像中模糊信息增強和去噪的目的；指紋特征點的提取包括對整體特征和細節特征兩方面的提取，特征點提取后還要進行最后的去偽存真；指紋圖像的匹配需要先對圖像進行配準，然后對特征點進行匹配；6）確定鏡子前人員的身份后，通過遠程服務器將天氣、交通等信息借助Internet傳送給STM32的接口，與當天日程的安排一起呈現給用戶進行查看。...

【技術特征摘要】
1.一種智能出門鏡，其特征在于采用以下方式而得到：1）借助原子鏡不同光度環境下反折射程度的不同，搭建單面可視的鏡子；2）搭建智能鏡的硬件平臺：選擇STM32F103-103ZET6主控制模塊和針對嵌入式設備的電容式高性能指傳感器MBF200的指紋采集控制模塊；3）搭建主控制模塊，包括以下步驟：3-1）通過STM32內部穩壓電源轉換，為主控制模塊提供3.3V的電壓；系統上電后，STM32，LCD和SRAM初始化；3-2）STM32芯片內置有64KB的靜態RAM及512K的FLASH空間，同時外擴存儲器SRAM和FLASH；其中可變靜態存儲控制器FSMC實現內部存儲器的擴展，IS62WV51216BLL芯片作為外部擴展的存儲器；3-3）LCD1602需要電源轉換提供3.3v電壓，將家庭成員識別的結果、該成員的日程安排和遠程服務器利用Internet調用的天氣、交通信息呈現出來；4）設計采集控制模塊，包括以下步驟：MBF200指紋傳感器采集指紋圖像，利用手指與傳感器接觸時不同的紋理特征產生不同的電容變化，引起傳感器陣列上的電壓值發生變化；模擬信號通過采樣保持電路和A/D轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史廷春，莊方偉，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33