一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)及其解鎖方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)及其解鎖方法，系統(tǒng)包括密碼輸入設(shè)備(無線鑰匙)和密碼識別設(shè)備(鎖具)，密碼識別設(shè)備包含微處理器、激光發(fā)射模塊、顯示模塊、圖像采集模塊、無線通信模塊。密碼輸入設(shè)備由單片機(jī)、按鍵和激光發(fā)射器以及無線通信模塊組成。用戶使用無線鑰匙激活解鎖程序后，鎖具激光發(fā)射器在平面投影產(chǎn)生參照坐標(biāo)，無線鑰匙中激光發(fā)射器發(fā)出的亮點(diǎn)(稱作游標(biāo))被圖像采集模塊捕捉完成密碼輸入，微處理器對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得到各游標(biāo)位置代表的密碼值，完成解鎖過程。其中無線通信模塊作為鎖具主體與無線鑰匙通訊的橋梁。本發(fā)明安全性高，結(jié)構(gòu)簡單，易移植，能與多種解鎖方式結(jié)合使用使安防系統(tǒng)更加安全可靠。
【專利說明】
一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)及其解鎖方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及安全領(lǐng)域，尤其是一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)及其解鎖方法。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中鍵盤密碼鎖占有很大的市場，傳統(tǒng)的鍵盤密碼鎖具有操作簡單，價格較低，可更換密碼等特點(diǎn)，但是這些傳統(tǒng)的鍵盤也存在一些安全上的欠缺。由于傳統(tǒng)鍵盤密碼鎖采用的是實(shí)體鍵盤，用戶需要接觸鍵盤才能輸入密碼，長期使用時按鍵難免會有磨損，而不法份子可以通過鍵盤磨損度來判斷用戶密碼常用數(shù)字從而破解密碼實(shí)施犯罪。用電子觸屏鍵盤可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)鍵盤減小磨損，但還是有發(fā)生用假鍵盤覆蓋真鍵盤等方式盜取用戶密碼的情況發(fā)生，這種方式也存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種安全性高的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)及其解鎖方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，包括密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備，密碼輸入設(shè)備包括輸入模塊、單片機(jī)及輸入設(shè)備無線通訊模塊，輸入模塊用于用戶給單片機(jī)指令，單片機(jī)用于接受輸入模塊指令后控制輸入設(shè)備無線通訊模塊給密碼識別設(shè)備發(fā)送信號;密碼識別設(shè)備包括微處理器、識別設(shè)備無線通訊模塊、識別設(shè)備激光發(fā)射器、圖像采集模塊，識別設(shè)備激光發(fā)射器用于形成激光直角定位坐標(biāo)系，識別設(shè)備無線通訊模塊用于接收輸入設(shè)備無線通訊模塊發(fā)送來的信號，圖像采集模塊用于采集激光直角定位坐標(biāo)系以及輸入游標(biāo)的圖像，并將其發(fā)送給微處理器，微處理器用于采用圖像識別算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)直角定位坐標(biāo)系和游標(biāo)的相對位置得到一個密碼值。
[0006]優(yōu)選地，密碼輸入設(shè)備還包括用于在密碼識別設(shè)備上進(jìn)行密碼輸入的輸入設(shè)備激光發(fā)射器，所述輸入游標(biāo)由輸入設(shè)備激光發(fā)射器投射的光斑形成。
[0007]優(yōu)選地，密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備使用密碼輪詢方式對無線通信進(jìn)行加密。
[0008]優(yōu)選地，所述識別設(shè)備激光發(fā)射器是通過在平面上產(chǎn)生3個光斑形成激光直角定位坐標(biāo)系。
[0009]優(yōu)選地，密碼值的取值方式為:將定位坐標(biāo)系內(nèi)各區(qū)域進(jìn)行密碼值劃分，游標(biāo)處于坐標(biāo)系內(nèi)不同位置代表不同密碼值;密碼值在坐標(biāo)系內(nèi)所劃分的位置周期性變換，提高密碼安全性。
[0010]優(yōu)選地，密碼識別設(shè)備微處理器還設(shè)有密碼輸入保護(hù)系統(tǒng)，對密碼輸入次數(shù)進(jìn)行了限制，若連續(xù)輸入錯誤密碼次數(shù)達(dá)到上限，系統(tǒng)將被鎖定，同時發(fā)出警報信號，提醒用戶密碼安全出現(xiàn)隱患。
[0011 ]優(yōu)選地，密碼識別設(shè)備還預(yù)留了開發(fā)者保護(hù)接口，該接口是一個串行通訊接口，當(dāng)用戶密碼輸入錯誤次數(shù)超過系統(tǒng)限制或系統(tǒng)出現(xiàn)問題急需打開設(shè)備時，使用該串行接口進(jìn)行驗(yàn)證開鎖。
[0012]優(yōu)選地，密碼識別設(shè)備還包括顯示模塊，用于微處理器將處理過后的圖像數(shù)據(jù)在顯示模塊上顯示。
[0013]—種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，包括密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備，密碼輸入設(shè)備包括按鍵、單片機(jī)、輸入設(shè)備激光發(fā)射器及輸入設(shè)備無線通訊模塊，按鍵用于用戶按下以給單片機(jī)指令，單片機(jī)用于接受按鍵指令后控制輸入設(shè)備無線通訊模塊給密碼識別設(shè)備發(fā)送信號，輸入設(shè)備激光發(fā)射器用于在密碼識別設(shè)備上進(jìn)行密碼輸入;密碼識別設(shè)備包括微處理器、識別設(shè)備無線通訊模塊、識別設(shè)備激光發(fā)射器、圖像采集模塊，識別設(shè)備激光發(fā)射器用于投射在平面上產(chǎn)生3個光斑形成激光直角定位坐標(biāo)系，識別設(shè)備無線通訊模塊用于接收輸入設(shè)備無線通訊模塊發(fā)送來的信號，圖像采集模塊用于采集激光直角定位坐標(biāo)系以及輸入游標(biāo)的圖像，并將其發(fā)送給微處理器，微處理器用于采用圖像識別算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)直角定位坐標(biāo)系和游標(biāo)的相對位置得到一個密碼值。
[0014]—種如上所述無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)的解鎖方法，包括如下步驟:設(shè)備工作時先對系統(tǒng)各模塊初始化，隨后采集環(huán)境光進(jìn)行光強(qiáng)校準(zhǔn)并等待，若此時用戶按下密碼輸入設(shè)備的輸入模塊，系統(tǒng)進(jìn)入解鎖模式;進(jìn)入解鎖模式后，密碼識別設(shè)備打開密碼識別設(shè)備激光發(fā)射器生成激光坐標(biāo)系供用戶輸入密碼值，同時對各坐標(biāo)位置進(jìn)行定位，獲取坐標(biāo)系相對于圖像原點(diǎn)坐標(biāo);每當(dāng)用戶按下密碼輸入設(shè)備時表示一次密碼輸入，此時攝像頭采集密碼輸入圖像，通過算法處理后得到一個密碼值，若密碼輸入完成則判斷密碼是否正確，否則繼續(xù)輸入密碼；當(dāng)密碼輸入錯誤時系統(tǒng)記錄錯誤次數(shù)，若連續(xù)輸入錯誤次數(shù)不超過三次，需重新輸入密碼，否則系統(tǒng)被鎖定;密碼輸入正確時系統(tǒng)輸出開鎖信號，并能進(jìn)行密碼值更改。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)合圖像解鎖和鍵盤解鎖的優(yōu)勢使工作穩(wěn)定可靠，能適應(yīng)各種環(huán)境下的密碼輸入，解決了實(shí)體鍵盤密碼鎖易被盜取和環(huán)境限制的問題。另外，采用圖像解鎖提高了設(shè)備安全性，便于升級的特性也使解鎖方式有了更多的選擇。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)的布置示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及實(shí)例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]本實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，該無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)從硬件上可分為密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備兩個部分。
[0021]密碼輸入設(shè)備也可稱為無線鑰匙，該無線鑰匙上具有按鍵(也可用觸摸屏等其它輸入模塊)、輸入設(shè)備激光發(fā)射器、低功耗微型單片機(jī)(本實(shí)施例采用STM32F407主控芯片)以及輸入設(shè)備無線通訊模塊。用戶手持無線鑰匙按下按鍵時，無線鑰匙內(nèi)部單片機(jī)控制輸入設(shè)備無線通訊模塊給密碼識別設(shè)備發(fā)送一個信號，隨后用戶可通過無線鑰匙上輸入設(shè)備激光發(fā)射器在密碼識別設(shè)備上進(jìn)行密碼輸入。
[0022]密碼識別設(shè)備為該系統(tǒng)核心，其性能直接關(guān)系到整套功能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。無線鑰匙按鍵信號被識別設(shè)備接收后，識別設(shè)備打開識別設(shè)備激光坐標(biāo)系，在平面上產(chǎn)生3個光斑，形成一個平面直角坐標(biāo)系，用戶解鎖時需使用無線鑰匙在此坐標(biāo)系內(nèi)輸入密碼。系統(tǒng)打開激光坐標(biāo)系后，即可進(jìn)入解鎖模式，此后用戶每移動游標(biāo)(無線鑰匙在定位坐標(biāo)系內(nèi)投射的光斑)，按下一次無線按鍵代表一個密碼值的輸入。用戶輸入每個密碼值后，識別設(shè)備上的圖像采集模塊攝像頭采集包含激光直角定位坐標(biāo)系以及游標(biāo)的圖像，并將其發(fā)送給微處理器。微處理器采用圖像識別算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，將處理過后的圖像數(shù)據(jù)在顯示模塊LCD顯示屏上顯示，最后根據(jù)直角定位坐標(biāo)系和游標(biāo)的相對位置得到一個密碼值。重復(fù)單個密碼值輸入過程即可完成多個密碼值輸入。
[0023]為了加強(qiáng)系統(tǒng)安全性，防止非法開啟和破解，本發(fā)明設(shè)置了多重密碼保護(hù)體系。
[0024]1.無線鑰匙保護(hù)體系。無線鑰匙需要和識別設(shè)備通訊成功后，識別設(shè)備才打開定位坐標(biāo)系會進(jìn)入解鎖過程。為了防止無線鑰匙被盜取復(fù)制，本發(fā)明采用密碼輪詢的方式對無線通信進(jìn)行加密，將識別設(shè)備與無線鑰匙進(jìn)行綁定，識別設(shè)備只有接收到與之相匹配的無線鑰匙信號才會進(jìn)入解鎖模式。密碼輪詢方式如下:對無線鑰匙和識別設(shè)備微處理器存儲空間內(nèi)寫入復(fù)雜度高的密碼串，每次無線通訊時無線鑰匙發(fā)送一個密碼串中的值，微處理器比較內(nèi)部密碼串，若該值與無線通訊接收到的值相同，微處理器給無線鑰匙返回一個成功信號，無線鑰匙和微處理器內(nèi)部計(jì)數(shù)值都加I，下一次通訊將比較密碼串中下一個值。通過這種方式可以有效保護(hù)無線鑰匙的安全性，防止他人采用技術(shù)手段監(jiān)聽無線信號，達(dá)到仿制無線鑰匙的目的。
[0025]2.密碼輸入保護(hù)。為了保護(hù)密碼安全性防止他人竊取，首先本系統(tǒng)對密碼輸入次數(shù)進(jìn)行了限制，若連續(xù)輸入錯誤密碼次數(shù)達(dá)到上限，系統(tǒng)將被鎖定，同時發(fā)出警報信號，提醒用戶密碼安全出現(xiàn)隱患。其次，使用了鍵盤自定義設(shè)定，密碼值的識別實(shí)際上識別的是游標(biāo)相對于直角定位坐標(biāo)系的位置，改變各密碼值與之在定位坐標(biāo)系中的位置，可達(dá)到將密碼鍵盤打亂的效果，這樣可防止他人使用監(jiān)控設(shè)備拍攝用戶密碼輸入過程非法獲取系統(tǒng)密碼。
[0026]此外，本設(shè)計(jì)預(yù)留了開發(fā)者保護(hù)接口，該接口是一個串行通訊接口，當(dāng)用戶密碼輸入錯誤次數(shù)超過系統(tǒng)限制或系統(tǒng)出現(xiàn)問題急需打開設(shè)備時，可使用該串行接口進(jìn)行驗(yàn)證開鎖。該接口安全等級極高，若驗(yàn)證錯誤，直接鎖死內(nèi)部系統(tǒng)，系統(tǒng)喪失所有功能。若需系統(tǒng)恢復(fù)使用，必須聯(lián)系開發(fā)者針對硬件重新更新軟件，有效保護(hù)了整個系統(tǒng)安全性。
[0027]圖3所示為本系統(tǒng)流程圖，設(shè)備工作時先對系統(tǒng)各模塊初始化，隨后采集環(huán)境光進(jìn)行光強(qiáng)校準(zhǔn)并等待，若此時用戶按下無線鑰匙，系統(tǒng)進(jìn)入解鎖模式。進(jìn)入解鎖模式后，密碼識別設(shè)備打開激光發(fā)射器生成激光坐標(biāo)系供用戶輸入密碼值，同時對各坐標(biāo)位置進(jìn)行定位，獲取坐標(biāo)系相對于圖像原點(diǎn)坐標(biāo)。每當(dāng)用戶按下無線鑰匙時表示一次密碼輸入，此時攝像頭采集密碼輸入圖像，通過算法處理后得到一個密碼值，若密碼輸入完成則判斷密碼是否正確，否則繼續(xù)輸入密碼。當(dāng)密碼輸入錯誤時系統(tǒng)記錄錯誤次數(shù)，若連續(xù)輸入錯誤次數(shù)不超過三次，可重新輸入密碼，否則系統(tǒng)被鎖定。密碼輸入正確時系統(tǒng)開鎖信號，并可通過進(jìn)行密碼值更改。
[0028]本實(shí)施例使用圖像識別技術(shù)結(jié)合無線鑰匙的方式進(jìn)行解鎖。首先，無線鑰匙作為第一重防護(hù)，只有唯一的無線鑰匙才能被系統(tǒng)識別，從而進(jìn)入解鎖模式。其次，利用鍵盤鎖密碼量豐富的特點(diǎn)，采用圖像識別技術(shù)于平面上虛擬出鍵盤，用戶在通過無線鑰匙在平面移動激光斑，攝像頭采集該平面圖像信息，微處理器通過位置綁定密碼值的方式識別后判斷密碼是否正確，從而達(dá)到解鎖密碼效果。
[0029]上述游標(biāo)并不限于通過輸入設(shè)備激光發(fā)射器投射的光斑形成，還可采用手勢等其它解鎖方式獲得。
[0030]本發(fā)明部件少，結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)合圖像解鎖和鍵盤解鎖的優(yōu)勢使工作穩(wěn)定可靠，能適應(yīng)各種環(huán)境下的密碼輸入，解決了實(shí)體鍵盤密碼鎖易被盜取和環(huán)境限制的問題。另外，采用圖像解鎖提高了設(shè)備安全性，便于升級的特性也使解鎖方式有了更多的選擇(如手勢解鎖等)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，包括密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備，密碼輸入設(shè)備包括輸入模塊、單片機(jī)及輸入設(shè)備無線通訊模塊，輸入模塊用于用戶給單片機(jī)指令，單片機(jī)用于接受輸入模塊指令后控制輸入設(shè)備無線通訊模塊給密碼識別設(shè)備發(fā)送信號;密碼識別設(shè)備包括微處理器、識別設(shè)備無線通訊模塊、識別設(shè)備激光發(fā)射器、圖像采集模塊，識別設(shè)備激光發(fā)射器用于形成激光直角定位坐標(biāo)系，識別設(shè)備無線通訊模塊用于接收輸入設(shè)備無線通訊模塊發(fā)送來的信號，圖像采集模塊用于采集激光直角定位坐標(biāo)系以及輸入的游標(biāo)的圖像，并將其發(fā)送給微處理器，微處理器用于采用圖像識別算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)直角定位坐標(biāo)系和游標(biāo)的相對位置得到一個密碼值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼輸入設(shè)備還包括用于在密碼識別設(shè)備上進(jìn)行密碼輸入的輸入設(shè)備激光發(fā)射器，所述輸入的游標(biāo)由輸入設(shè)備激光發(fā)射器投射的光斑形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備使用密碼輪詢方式對無線通信進(jìn)行加密。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，所述識別設(shè)備激光發(fā)射器是通過在平面上產(chǎn)生3個光斑形成激光直角定位坐標(biāo)系。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼值的取值方式為:將定位坐標(biāo)系內(nèi)各區(qū)域進(jìn)行密碼值劃分，游標(biāo)處于坐標(biāo)系內(nèi)不同位置代表不同密碼值;密碼值在坐標(biāo)系內(nèi)所劃分的位置周期性變換，提高密碼安全性。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼識別設(shè)備微處理器還設(shè)有密碼輸入保護(hù)系統(tǒng)，對密碼輸入次數(shù)進(jìn)行了限制，若連續(xù)輸入錯誤密碼次數(shù)達(dá)到上限，系統(tǒng)將被鎖定，同時發(fā)出警報信號，提醒用戶密碼安全出現(xiàn)隱患。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼識別設(shè)備還預(yù)留了開發(fā)者保護(hù)接口，該接口是一個串行通訊接口，當(dāng)用戶密碼輸入錯誤次數(shù)超過系統(tǒng)限制或系統(tǒng)出現(xiàn)問題急需打開設(shè)備時，使用該串行接口進(jìn)行驗(yàn)證開鎖。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，密碼識別設(shè)備還包括顯示模塊，用于微處理器將處理過后的圖像數(shù)據(jù)在顯示模塊上顯示。9.一種無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)，其特征在于，包括密碼輸入設(shè)備和密碼識別設(shè)備，密碼輸入設(shè)備包括按鍵、單片機(jī)、輸入設(shè)備激光發(fā)射器及輸入設(shè)備無線通訊模塊，按鍵用于用戶按下以給單片機(jī)指令，單片機(jī)用于接受按鍵指令后控制輸入設(shè)備無線通訊模塊給密碼識別設(shè)備發(fā)送信號，輸入設(shè)備激光發(fā)射器用于在密碼識別設(shè)備上進(jìn)行密碼輸入;密碼識別設(shè)備包括微處理器、識別設(shè)備無線通訊模塊、識別設(shè)備激光發(fā)射器、圖像采集模塊，識別設(shè)備激光發(fā)射器用于投射在平面上產(chǎn)生3個光斑形成激光直角定位坐標(biāo)系，識別設(shè)備無線通訊模塊用于接收輸入設(shè)備無線通訊模塊發(fā)送來的信號，圖像采集模塊用于采集激光直角定位坐標(biāo)系以及輸入游標(biāo)的圖像，并將其發(fā)送給微處理器，微處理器用于采用圖像識別算法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)直角定位坐標(biāo)系和游標(biāo)的相對位置得到一個密碼值。10.—種如權(quán)利要求9所述無鍵盤密碼鎖系統(tǒng)的解鎖方法，其特征在于，包括如下步驟:設(shè)備工作時先對系統(tǒng)各模塊初始化，隨后采集環(huán)境光進(jìn)行光強(qiáng)校準(zhǔn)并等待，若此時用戶按下密碼輸入設(shè)備的輸入模塊，系統(tǒng)進(jìn)入解鎖模式;進(jìn)入解鎖模式后，密碼識別設(shè)備打開密碼識別設(shè)備激光發(fā)射器生成激光坐標(biāo)系供用戶輸入密碼值，同時對各坐標(biāo)位置進(jìn)行定位，獲取坐標(biāo)系相對于圖像原點(diǎn)坐標(biāo);每當(dāng)用戶按下密碼輸入設(shè)備時表示一次密碼輸入，此時攝像頭采集密碼輸入圖像，通過算法處理后得到一個密碼值，若密碼輸入完成則判斷密碼是否正確，否則繼續(xù)輸入密碼；當(dāng)密碼輸入錯誤時系統(tǒng)記錄錯誤次數(shù)，若連續(xù)輸入錯誤次數(shù)不超過三次，需重新輸入密碼，否則系統(tǒng)被鎖定;密碼輸入正確時系統(tǒng)輸出開鎖信號，并能進(jìn)行密碼值更改。
【文檔編號】G06F21/45GK105975880SQ201610279227
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】詹杰, 孫琪皓, 張 浩
【申請人】湖南科技大學(xué)