專利名稱：應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種門禁系統(tǒng)，特別是涉及一種應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的門禁鍵盤輸入設(shè)備大致分為如下幾種
(1)機械密碼開鎖方式
這類門禁系統(tǒng)直接采用機械的方式實現(xiàn)密碼開鎖、解鎖、修改密碼，如中國專利號為 CN88108582.0公開的專利《機械密碼鎖》。由于采用機械的方式來實現(xiàn)，在功能上容易受到限制，可擴展性差；
(2)應(yīng)用機械鍵盤的電子密碼門禁系統(tǒng)
傳統(tǒng)的電子密碼門禁系統(tǒng)大多采用16鍵的機械小鍵盤，如中國專利號為 CN200410012760. 0公開的發(fā)明《一種按鍵式電子密碼鎖》，這類鍵盤采用硬件電路實現(xiàn)，按鍵按下時接通對應(yīng)電路，此類鍵盤容易被破壞，同時存在防水性能差的缺點，使用環(huán)境受到較大的限制；
(3)紅外遙控門禁系統(tǒng)
為了解決上述鍵盤防水性能差、容易被損壞的缺點，有的門禁系統(tǒng)將鍵盤輸入部分剝離開來，采用遙控的方式進行開鎖，如中國專利號為CN94214561. 5公開的專利《紅外遙控密碼防盜報警開關(guān)控鎖器》。此類門禁系統(tǒng)必須隨身攜帶鍵盤部分，若丟失或忘記攜帶會導(dǎo)致無法開門，帶來不必要的麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)，包括鍵盤圖案4、線形紅外激光器1、攝像頭2、處理器、 液晶顯示屏5，線形紅外激光器1發(fā)射出的紅外線3平行覆蓋在鍵盤圖案4上面、攝像頭2 安裝在鍵盤圖案4的上前方，且鍵盤圖案4處于攝像頭2的取景范圍內(nèi)，攝像頭2、液晶顯示屏5分別與處理器相連接。所述鍵盤圖案4為印有鍵盤圖案4的平面防水材料。所述門禁系統(tǒng)采用延時確認的方法去抖動；通過記錄并更新各按鍵狀態(tài)的方法， 在狀態(tài)變化時做出按鍵響應(yīng)。工作流程在線形紅外激光器1發(fā)出的紅外光的輔助下，如果手指敲擊鍵盤圖案 4，則會產(chǎn)生一個紅外光斑，攝像頭2捕捉到此光斑，通過輪廓查找算法得到找出光斑所在位置并得到其坐標；結(jié)合已知的鍵盤圖案4邊界，通過光斑中心的坐標折算法得到對應(yīng)的按鍵號。按鍵信號被門禁邏輯調(diào)用，最終實現(xiàn)了利用虛擬鍵盤進行門禁中開鎖、上鎖、修改密碼等功能。本發(fā)明具有的有益效果1、克服了現(xiàn)在的門禁系統(tǒng)的鍵盤防水性能差，容易被暴力破解損壞的缺點。本發(fā)明的鍵盤部分僅是一張印有鍵盤圖案的平面材料即可，可由防水材料制作，徹底解決了上述問題。2、克服了遙控開鎖式門禁系統(tǒng)中，需要隨身攜帶遙控小鍵盤的缺點。本發(fā)明提出的門禁系統(tǒng)中，手指無需佩戴任何輔助器件即可進行按鍵操作。3、鍵盤部分成本低廉，可根據(jù)需要進行更換。


圖1為應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正視圖， 圖2為圖1的側(cè)視圖，
圖3為手指觸摸時的坐標折算圖。圖中示出
1 一線形紅外激光器，2—攝像頭，3—紅外線，4一鍵盤圖案，5—液晶顯示屏。
具體實施例方式攝像頭2采用普通的COMS攝像頭2，線形紅外激光器1為工業(yè)激光器，攝像頭2采集圖像數(shù)據(jù)，送給處理器進行處理，處理完了將結(jié)果顯示于液晶顯示屏5上面。整個系統(tǒng)的供電電壓均為5 V。如附圖1，2所示應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)，包括鍵盤圖案4、線形紅外激光器1、攝像頭2、處理器、液晶顯示屏5，線形紅外激光器1發(fā)射出的紅外線3平行覆蓋在鍵盤圖案4上面、攝像頭2安裝在鍵盤圖案4的上前方，且鍵盤圖案4處于攝像頭2的取景范圍內(nèi)，攝像頭2、液晶顯示屏5分別與處理器相連接。用線形紅外激光器1的出射光平行覆蓋于鍵盤圖案4的表面上方，攝像頭2實時采集含有鍵盤圖案4的圖像，當(dāng)手指敲打鍵盤圖案4的過程中，觸碰到鍵盤圖案4時會擋住線形紅外激光器1的出射光，此時攝像頭2采集到的圖像中會有一個紅外亮斑，對光斑進行定位，得到其中心坐標。由光斑中心的坐標折算出其在鍵盤圖案4區(qū)域的相對坐標，并最終對應(yīng)到鍵盤按鍵編號。所述光斑坐標的定位采用了輪廓查找的方法，將光斑輪廓找出，并由輪廓上所有點的坐標平均值計算得到其中心坐標。具體是先將圖像二值化，光斑處標為白色，其余視為背景，標為黑色。然后挖去光斑的內(nèi)部點，所謂內(nèi)部點的判斷方法為在3*3的方塊中，當(dāng)中心點為白點，且其8個鄰域點也為白點，即中心點被白色點包圍，則該中心點為內(nèi)部點。 之后從原點出發(fā)，通過八方向的搜索(所謂八方向，即將平面內(nèi)360度按每45度一個方向， 分成八個搜索方向，搜索過程通過當(dāng)前方向左右兩邊像素點的情況設(shè)定下一次的方向)，將輪廓圈出，并記錄輪廓上各個點的坐標，由輪廓上所有點的坐標平均值計算得到輪廓中心點E的坐標。上述實施方式中，由光斑中心的坐標折算出其在鍵盤圖案4區(qū)域的相對坐標采用如下算法，下文涉及的直角坐標系中X軸正方向為水平向右，Y軸正方向為豎直向下。附圖3中，E點為觸碰按鍵的手指光斑中心點，A、B、C、D為鍵盤圖案4的四個頂點，過E點做平行于Y軸的直線，分別與AB、⑶交于點F、G，則橫坐標 XF = XG = XS,由斜率‘ =，Kcs= k^可得到F、G點的縱坐標，即
Yy = (ΧΑ - ^s) * ( _ ^m) Z (ΧΑ ~ ^E)
= "^C ~ ^ C ~ ^ijJ * (^C 一 Ig) , C — A JJ)
上式中，不、石、石、石、石、而、石分別為點Α、B、C、D、Ε、F、G的橫坐標，rA, Υβ、Fc, Υ 、Υε、 YF、Vc分別為點A、B、C、D、Ε、F、G的縱坐標。通過式子( 預(yù)先給定的鍵盤高度/( - Yf)可以得到在鍵盤圖案4中，光斑的相對縱坐標，進而得到按鍵所在的行號。點H、I分別是在線段AC、BD上取的點，點H、I使得線段AH、AC、FE、FG、Bi、BD成如下比例關(guān)系
AH i AC = FS! FG= BH BD 由此可通過如下關(guān)系式計算得點H、I的坐標
A 沒=Xq +-術(shù)一 Xe、I {X。一 Y^)
Ym = rc - (Xg (7C-D / (Fe -Fy)
Xl ~ ^-D + 口 Q—Ys)木(ZjS - Σ>) -》F)
八= ^-( -if ) * ( - )/ ￠^ - )
上式中，不、石、&、X0,心、而、石、XH、J7分別為點A、B、C、D、E、F、G、H、I的橫坐標，Ya, Yb, Yc, Yd, Ye, Yf, Yg, Vjp Y1 分別為點 A、B、C、D、E、F、G、H、I 的縱坐標。通過式子(^-預(yù)先給定的鍵盤寬度/(2/-^ 可以得到在鍵盤圖案4 中，光斑的相對橫坐標，進而得到按鍵所在的列號。由按鍵所在的行號、列號可以得到光斑在鍵盤圖案中所對應(yīng)的按鍵編號，并結(jié)合液晶顯示屏5等外圍模塊，在門禁密碼邏輯的調(diào)度下，實現(xiàn)虛擬鍵盤開鎖、上鎖、修改密碼等功能。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)，其特征在于包括鍵盤圖案(4)、線形紅外激光器 (1)、攝像頭(2)、處理器、液晶顯示屏(5)，線形紅外激光器(1)發(fā)射出的紅外線(3)平行覆蓋在鍵盤圖案(4)上面、攝像頭(2)安裝在鍵盤圖案(4)的上前方，且鍵盤圖案(4)處于攝像頭(2)的取景范圍內(nèi)，攝像頭(2)、液晶顯示屏(5)分別與處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)，其特征在于鍵盤圖案(4)為帶有鍵盤圖案的平面防水材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用新型虛擬鍵盤的門禁系統(tǒng)，包括鍵盤圖案、線形紅外激光器、攝像頭、處理器、液晶顯示屏，線形紅外激光器發(fā)射出的紅外線平行覆蓋在鍵盤圖案上面、攝像頭安裝在鍵盤圖案的上前方，且鍵盤圖案處于攝像頭的取景范圍內(nèi)，攝像頭、液晶顯示屏分別與處理器相連接，當(dāng)手指觸碰到鍵盤圖案時會擋住紅外線形成一個光斑，此時攝像頭采集到的圖像中會有一個紅外亮斑，通過圖像處理技術(shù)確定紅外亮斑的具體位置，進而確定是鍵盤圖案的哪個按鍵被觸發(fā)，處理器識別并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令加以執(zhí)行，同時在液晶顯示屏上顯示相應(yīng)內(nèi)容，從而完成人機交互操作。
文檔編號G06F3/048GK102402810SQ20111044593
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者謝巍, 陳暑生, 黃旭東 申請人:華南理工大學(xué)