CN118008046B - 一种无源锁芯、智能锁及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种无源锁芯、智能锁及其控制方法。该无源锁芯包括外壳、锁定机构和驱动机构，锁定机构设置于外壳内，锁定机构的启闭状态为无源锁芯的启闭状态；驱动机构设置于外壳内，驱动机构与锁定机构接触，驱动机构用于改变锁定机构的启闭状态。本申请具有改善无源锁芯的开关锁动作不灵活的问题的效果。

Description

一种无源锁芯、智能锁及其控制方法

技术领域

本申请涉及无源锁芯技术领域，尤其是涉及一种无源锁芯、智能锁及其控制方法。

背景技术

无源锁芯是一种特殊设计的电子锁芯，它与传统的有源锁芯有显著的不同。应用有无源锁芯的智能锁不需要内置电源，而是依赖于设置有电源的钥匙来提供所需的电力。这种设计使得应用有无源锁芯的智能锁在没有外部电源的情况下也能正常工作，从而使得应用有无源锁芯的智能锁无需定期更换电池或充电。

现有的无源锁芯大多设置有外壳、锁定机构和驱动机构，锁定机构和驱动机构均设置于外壳内，外壳上通常设置有卡块或开设有凹槽，用户通过控制驱动机构改变锁定机构与对应的卡块、凹槽或外壳本体的位置关系来实现对无源锁芯的锁定或解锁。驱动机构通常会设置有锁闭栓和锁闭栓卡槽，用户通过插入钥匙改变锁闭栓相对于锁闭栓卡槽的位置，以改变驱动机构的启闭状态，从而使用户能够控制驱动机构实现后续的开锁程序。

然而，现有的锁闭栓的栓头大多设计为球形，因此锁闭栓的栓头仅有一点与锁闭栓卡槽接触，当锁闭栓在锁闭栓卡槽内转动时，锁闭栓会与锁闭栓卡槽发生摩擦。在锁闭栓长年累月的摩擦下，锁闭栓卡槽与锁闭栓摩擦的位置会出现一条凹坑，而凹坑会影响锁闭栓的转动，最终导致用户在开锁和关锁时，无源锁芯的开关锁动作不灵活。

此外，目前的智能锁的开锁方式为：获取单种用户信息，例如用户的人脸图像、指纹等，对该用户信息进行核实，当信息核实成功时智能锁解锁。然而，这种方式依赖于单一模态数据来实现开锁，并未充分考虑到其他与用户相关的模态数据，从而容易导致非法解锁的情况出现，其存在一定的安全隐患。

发明内容

本申请旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请提供一种无源锁芯、智能锁及其控制方法，能够改善无源锁芯的开关锁动作不灵活以及智能锁非法解锁的问题。

第一方面，本申请实施例提供的一种无源锁芯，采用如下的技术方案：

一种无源锁芯，包括：

外壳；

锁定机构，设置于所述外壳内，所述锁定机构的启闭状态为智能锁的启闭状态；

驱动机构，设置于所述外壳内，所述驱动机构与所述锁定机构接触，用于改变所述锁定机构的启闭状态；

通过采用上述技术方案，当用户需要打开智能锁时，可以通过驱动机构改变锁定机构的启闭状态，从而改变无源锁芯的启闭状态，完成对无源锁芯的解锁和锁定。

优选的，所述驱动机构包括驱动件、锁闭阻栓、复位件、锁闭栓卡槽和锁闭栓，所述驱动件与所述锁闭阻栓连接，所述驱动件用于驱动所述锁闭阻栓绕轴运动，所述锁闭阻栓开设有用于容纳锁闭栓的容纳孔，所述锁闭栓卡槽与所述锁闭阻栓相对设置，所述锁闭栓设置于所述锁闭栓卡槽和所述锁闭阻栓之间，所述锁闭栓用于限制所述锁闭阻栓转动，所述锁闭栓卡槽用于限制所述锁闭栓的转动，所述复位件与所述驱动件匹配设置，所述复位件用于使所述锁闭阻栓复位。

通过采用上述技术方案，用户可以通过驱动驱动件转动，从而使驱动件带动锁闭阻栓转动，使得容纳孔可容纳锁闭栓，进而可进行无源锁芯的解锁操作；并且，通过复位件可带动驱动件复位，从而带动锁闭阻栓复位，使得容纳孔偏离锁闭栓正对位置，容纳孔在闭锁时不再容纳锁闭栓，从而完成无源锁芯的锁定操作。

优选的，所述锁闭栓包括栓柱和栓头，所述栓柱和栓头一体成型，所述栓柱用于插入所述容纳孔，所述栓头用于与所述锁闭栓卡槽接触，所述栓头与所述锁闭栓卡槽接触的端面呈“V”形。

通过采用上述技术方案，当锁闭阻栓带动锁闭栓转动时，锁闭栓的栓头与锁闭栓卡槽接触的部分为一个平面，从而增加锁闭栓卡槽的摩擦面积，使得锁闭栓卡槽的接触面不易受损，进而避免锁闭栓卡槽磨损后影响锁闭栓转动，解决用户在开锁和关锁时，无源锁芯的开关锁动作不灵活的问题。

第二方面，本申请实施例提供的一种智能锁，采用如下的技术方案：

无源锁芯，无源锁芯的启闭状态为智能锁的启闭状态；

电源接口，用于获取电能；

虹膜图像采集模块，用于采集用户的虹膜图像；

扬声器模块，用于发出警示音；

第一通信模块，用于接收数据、向云端上传信息和接收云端下发的指令；

控制模块，用于控制所述无源锁芯的启闭状态，以控制所述智能锁的启闭状态。

通过采用上述技术方案，智能锁能够通过电源接口接收电能，在接收电能后，通过虹膜图像采集模块采集用户的虹膜图像，通过扬声器模块发出警示音，通过第一通信模块接收数据，并向云端上传信息和接收云端下发的指令，以及通过控制模块控制无源锁芯的启闭状态，进而改变智能锁自身的启闭状态。

优选的，智能锁匹配有外部钥匙，所述钥匙设置有电源、声音采集模块、指纹采集模块和第二通信模块，所述电源用于为智能锁供电，所述声音采集模块用于采集用户的语音信息，所述指纹采集模块用于采集用户的指纹图像，所述第二通信模块用于向智能锁传输信息。

通过采用上述技术方案，当用户将钥匙插入智能锁中时，电源可以通过电源接口为智能锁供电，从而使智能锁工作；同时，钥匙可以通过声音采集模块和指纹采集模块采集用户的语音信息和指纹图像，并通过第二通信模块将语音信息和指纹图像传输至智能锁。

第三方面，本申请提供一种智能锁的控制方法，应用于前面所述的一种智能锁，包括以下步骤：

一种智能锁的控制方法，包括以下步骤：

当智能锁与未知钥匙接触时，所述智能锁上电并识别所述未知钥匙的ID标识；

当识别到所述ID标识与预设标识匹配时，所述智能锁将所述未知钥匙作为匹配钥匙，所述匹配钥匙和所述智能锁获取用户信息并发送至云端；

其中，所述用户信息包括：用户的语音信息、指纹图像和虹膜图像；

所述云端对所述用户信息进行数据处理，得到所述智能锁的开锁匹配分数，当所述开锁匹配分数大于或等于分数阈值时，所述云端下发开锁指令至所述智能锁；

所述智能锁基于所述开锁指令开锁。

通过采用上述技术方案，通过智能锁能够识别未知钥匙的ID标识，通过对比未知钥匙的ID标识和预设标识，能够确定未知钥匙是否为匹配钥匙；当确定未知钥匙为匹配钥匙时，匹配钥匙和智能锁获取用户信息并发送至云端，云端对用户信息进行判断，并下发开锁指令至智能锁，智能锁根据开锁指令进行开锁，能够提高识别用户合法性的识别精度和效率以及智能锁的使用安全性，避免误解锁、非法解锁的情况出现，从而降低安全隐患。

优选的，一种智能锁的控制方法还包括以下步骤：当所述ID标识与所述预设标识不匹配时，所述智能锁发出警示音并保持上锁。

通过采用上述技术方案，智能锁能在插入未知钥匙时发出警示音并保持上锁，提醒当前使用者未能开锁，同时起到了告警作用。

优选的，所述匹配钥匙和所述智能锁获取用户信息的步骤包括：

所述匹配钥匙获取用户的语音信息和指纹图像；

所述智能锁获取用户的虹膜图像；

所述智能锁通过所述匹配钥匙获取用户的所述语音信息和所述指纹图像，并将所述虹膜图像、所述语音信息和所述指纹图像上传至云端。

通过采用上述技术方案，智能锁能够获取用户的虹膜图像，并通过与匹配钥匙进行数据连接获得用户的语音信息和指纹图像，充分利用智能锁和钥匙的机械特性，通过两种不同的装置来灵活地获取不同的数据，避免利用同一个装置来获取多种数据，从而减少单个装置的数据量大幅增加的情况出现，能够有效地降低智能锁和钥匙的能耗。

优选的，所述云端对所述用户信息进行数据处理，得到智能锁的开锁匹配分数的步骤包括：

分别对所述语音信息、所述指纹图像和所述虹膜图像进行特征提取，得到用户的声纹特征、指纹坐标特征和虹膜特征；

其中，所述指纹坐标特征用于表征用户的指纹在所述匹配钥匙所在的坐标系下的坐标值；

计算所述声纹特征与预先存储在数据库中的预设声纹特征的相似度作为声纹相似度；

计算所述虹膜特征与预先存储在数据库中的预设虹膜特征的相似度作为虹膜相似度；

计算所述指纹坐标特征与预先存储在数据库中的预设指纹特征的相似度作为指纹相似度；

将所述声纹相似度、所述指纹相似度和所述虹膜相似度进行加权，得到所述智能锁的开锁匹配分数。

通过采用上述技术方案，能够通过云端对用户信息进行数据处理，从而得到用户的声纹特征、指纹坐标特征和虹膜特征，基于用户的声纹特征、指纹坐标特征和虹膜特征进行相似度计算，能够得到对应的特征的相似度值，云端得到声纹相似度值、指纹相似度值和虹膜相似度值后，对声纹相似度值、指纹相似度值和虹膜相似度值进行加权，从而得到所述智能锁的开锁匹配分数，充分地考虑到了用户的动态特征（声纹和虹膜）和静态特征（指纹），通过虹膜、指纹和声纹三个方面来对用户的合法性进行验证，大幅度地提高了识别用户合法性的识别精度，同时提高识别效率，从而能够达到更佳的验证效果。

优选的，一种智能锁的控制方法还包括以下步骤：当所述开锁匹配分数小于分数阈值时，所述云端下发持锁指令给所述智能锁，所述智能锁基于所述持锁指令发出警示音并保持上锁。

通过采用上述技术方案，当钥匙ID正确时，能够避免智能锁因钥匙被非用户本人持有而误开门的情况，进一步保护了用户的人身财产安全。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当用户需要打开智能锁时，可以通过驱动机构改变锁定机构的启闭状态，从而改变无源锁芯的启闭状态，完成对无源锁芯的解锁和锁定；

2.智能锁能够通过电源接口接收电能，在接收电能后，通过虹膜图像采集模块采集用户的虹膜图像，通过扬声器模块发出警示音，通过第一通信模块接收数据，并向云端上传信息和接收云端下发的指令，以及通过控制模块控制无源锁芯的启闭状态，进而控制智能锁的启闭状态；

3.通过智能锁能够识别未知钥匙的ID标识，通过对比未知钥匙的ID标识和预设标识，能够确定未知钥匙是否为匹配钥匙；当确定未知钥匙为匹配钥匙时，匹配钥匙和智能锁获取用户信息并发送至云端，云端对用户信息进行判断，并下发开锁指令至智能锁，智能锁根据开锁指令进行开锁，能够提高识别用户合法性的识别精度和效率以及智能锁的使用安全性，避免误解锁、非法解锁的情况出现，从而降低安全隐患。

附图说明

图1是本申请实施例中所述的一种无源锁芯的结构示意图；

图2是本申请实施例中所述的一种无源锁芯的剖面结构示意图；

图3是本申请实施例中所述的锁闭栓的结构示意图；

图4是本申请实施例中所述的智能锁的控制方法的流程图；

图5是本申请实施例中所述的获取用户信息的流程图；

图6是本申请实施例中所述的获取开锁分数的流程图。

附图标记说明：1、外壳；2、锁定机构；3、驱动机构；31、驱动件；32、锁闭阻栓；33、复位件；34、锁闭栓卡槽；35、锁闭栓；351、栓柱；352、栓头；36、弹性件。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

现有的无源锁芯设置有外壳1、锁定机构2和驱动机构3，锁定机构2和驱动机构3均设置于外壳1内，外壳1上通常设置有卡块或开设有凹槽，用户通过控制驱动机构3改变锁定机构2与对应的卡块、凹槽或外壳1本体的位置关系来实现对无源锁芯的锁定或解锁。驱动机构3通常会设置有锁闭栓35和锁闭栓卡槽34，用户通过插入钥匙改变锁闭栓35相对于锁闭栓卡槽34的位置，以改变驱动机构3的启闭状态，从而使用户能够控制驱动机构3实现后续的开锁程序。

本申请实施例公开的一种无源锁芯。参照图1和图2，无源锁芯包括外壳1、锁定机构2和驱动机构3，驱动机构3用于改变锁定机构2的启闭状态。

本实施例中，当用户需要打开智能锁时，通过控制驱动机构3能够改变锁定机构2的启闭状态，从而改变无源锁芯的启闭状态，完成对无源锁芯的开锁和锁定。

如图2所示，驱动机构3包括驱动件31、锁闭阻栓32、复位件33、锁闭栓卡槽34和锁闭栓35，驱动件31具体为电机，驱动件31与锁闭阻栓32连接并用于驱动锁闭阻栓32绕轴转动，锁闭阻栓32上开设有用于容纳锁闭栓35的容纳孔，当锁闭阻栓32转动时，容纳孔随锁闭阻栓32转动。其中，复位件33具体为任意能使驱动件31完成复位的装置或结构。

在本实施例中，复位件33为弹簧，复位件33套设于驱动件31的输出端并与外壳1连接，当驱动件31的输出端转动时，复位件33发生形变从而拉紧；当驱动件31的输出端完成转动时，复位件33发生形变复原，带动驱动件31的输出端转动，从而完成使驱动件31完成复位的工作。

锁闭阻栓32相对的位置设置有锁闭栓卡槽34，锁闭栓35设置于锁闭阻栓32和锁闭栓卡槽34之间，锁闭栓35包括栓柱351和栓头352，栓柱351和栓头352一体成型，栓柱351用于插入容纳孔。

在本实施例中，通过控制驱动件31使锁闭阻栓32绕轴转动，从而带动锁闭阻栓32转动，锁闭阻栓32转动后使容纳孔进入锁闭栓35正对位置，使得容纳孔可以容纳锁闭栓35，从而使栓柱351能够进入容纳孔；并且，需要锁定智能锁时，通过复位件33使驱动件31复位，带动锁闭阻栓32转动，使容纳孔偏离锁闭栓35正对位置，容纳孔不再容纳锁闭栓35。

可选的，锁闭栓35上还设置有弹性件36，以驱使锁闭栓35顶抵锁闭阻栓32或从容纳孔内脱出。

如图3所示，在本实施例中，栓头352与锁闭栓卡槽34接触且栓头352与锁闭栓卡槽34接触的端面呈“V”形。

锁闭栓35在进入容纳孔并随锁闭阻栓32转动的过程中，栓头352会与锁闭栓卡槽34发生摩擦，现有的栓头352大多设计为球形，仅有一点与锁闭栓卡槽34接触，当锁闭栓35在锁闭栓卡槽34内转动时，锁闭栓卡槽34与栓头352摩擦的位置会出现凹坑，从而影响锁闭栓35的转动，最终导致用户在开锁和关锁时，无源锁芯的开关锁动作不灵活；该进后的栓头352与锁闭栓卡槽34接触的端面呈“V”形，从而增大栓头352与锁闭栓卡槽34的接触面积，避免栓头352与锁闭栓卡槽34摩擦出现凹坑，解决用户在开锁和关锁时，无源锁芯的开关锁动作不灵活的问题。

本申请实施例还公开一种智能锁，智能锁包括用于获取电能的电源接口、用于采集用户虹膜图像的虹膜图像采集模块、用于发出警示音的扬声器模块，用于接收数据、向云端上传信息和接收云端下发的指令的第一通信模块，用于限制智能锁的启闭状态的无源锁芯和用于控制无源锁芯的启闭状态的控制模块。

需要说明的是，控制模块的设置位置可以根据实际情况而定，本申请对此不作具体限定。

在本实施例中，智能锁匹配有外部钥匙，钥匙设置有用于为智能锁供电的电源、用于采集用户的语音信息的声音采集模块、用于采集用户的指纹图像的指纹采集模块和用于向智能锁传输信息的第二通信模块。

基于上述实施例，本申请实施例还提供了一种智能锁的控制方法，所述方法主要应用于前面所述的智能锁以及与智能锁相匹配的钥匙，其中，智能锁为无源装置，钥匙为有源装置，钥匙与智能锁匹配时为智能锁提供用于收发数据的电力支持。下面将详细阐述本申请实施例提供的一种智能锁的控制方法的实施步骤。

参照图4，本申请所提供的一种智能锁的控制方法主要包括以下步骤S100-S400。

S100，当智能锁与未知钥匙接触时，智能锁上电并识别未知钥匙的ID标识。

需要说明的是，钥匙均携带有其所对应的ID标识，ID标识可以理解为钥匙的编号信息。

本步骤中，当智能锁与外部的未知钥匙接触时，该钥匙将为智能锁提供电力支持。智能锁上电之后，其将会识别未知钥匙的ID标识，以便于判定该钥匙是否为与之相匹配的钥匙。

S200，当识别到ID标识与预设标识匹配时，智能锁将未知钥匙作为匹配钥匙，匹配钥匙和智能锁获取用户信息并发送至云端。

需要说明的是，用户信息可以包括但不限于用户的语音信息、指纹图像和虹膜图像。

可以理解的是，预设标识预先存储在智能锁的存储模块当中。

本步骤中，智能锁识别未知钥匙的ID标识，当其识别到ID标识和预先存储的预设标识相匹配时，智能锁判定未知钥匙为与之相匹配的钥匙，将未知钥匙作为匹配钥匙。之后，匹配钥匙和智能锁分别获取用户信息，并将用户信息发送给云端服务器，以便于云端服务器判断手持钥匙开锁的用户是否为非法用户。

S300，云端对用户信息进行数据处理，得到智能锁的开锁匹配分数，当开锁匹配分数大于或等于分数阈值时，云端下发开锁指令至智能锁。

可选地，分数阈值可以根据实际情况而定，本申请对此不作具体限定。

本步骤中，在云端获取匹配钥匙和智能锁发送的用户信息之后，云端将会对用户信息进行数据处理，数据处理可以包括但不限于特征提取、匹配度运算、加权运算等，从而得到智能锁的开锁匹配分数。其中，开锁匹配分数表征的是手持钥匙开锁的用户和智能锁的使用用户的匹配程度，即用户的合法性，分数越高，说明用户的合法性越高，反之合法性越低。当开锁匹配分数大于或等于分数阈值时，云端判定手持钥匙开锁的用户为合法用户，此时云端将会向智能锁下发开锁指令，开锁指令用于控制智能锁解锁。

S400，智能锁基于开锁指令开锁。

基于上述实施例，本申请提供的一种智能锁的控制方法的实现原理如下：

首先，用户持有钥匙，将钥匙插入至智能锁的锁孔中，此时智能锁上电并识别钥匙的ID标识。当识别到ID标识与预先存储的预设标识匹配时，智能锁将未知钥匙作为匹配钥匙，智能锁与匹配钥匙分别获取不同的用户信息，例如语音信息、指纹图像和虹膜图像等，并将用户信息反馈至云端。然后，云端将对用户信息进行处理，从而得到智能锁的开锁匹配分数。实际上，该分数反映的是用户的合法性，分数越高，说明用户的合法性越高，反之合法性越低。当开锁匹配分数大于或等于分数阈值时，云端判定手持钥匙开锁的用户为合法用户，此时云端将会向智能锁下发开锁指令，智能锁解锁。

本申请通过多模态数据来判别用户的合法性，从而实现智能锁的解锁，不仅能够提高识别用户合法性的识别精度和效率，而且还能有效地提高智能锁的使用安全性，避免误解锁、非法解锁的情况出现，从而降低安全隐患，提高用户的使用体验。

在本申请的一些实施例中，所述方法还可以包括如下步骤：

当ID标识与预设标识不匹配时，智能锁发出警示音并保持上锁。

本步骤中，当智能锁识别到ID标识与预先存储的预设标识不匹配时，智能锁判定未知钥匙不是与之相匹配的钥匙，即非法钥匙，此时智能锁将发出警示音，并保持上锁。可选地，智能锁在发出警示音的同时生成警示消息并反馈给云端，以便于云端通过短信方式将该情况反馈给智能锁的使用用户，起到及时告警的作用。

参照图5，在本申请的一些实施例中，在步骤S200中，匹配钥匙和智能锁获取用户信息的实现过程包括如下步骤S210-S220。

S210，匹配钥匙获取用户的语音信息和指纹图像。

本步骤中，匹配钥匙预先设置有语音采集模块和指纹感应模块。当用户手持钥匙时，通过语音采集模块可以采集得到用户的语音信息，通过指纹感应模块可以感应到用户的指纹，从而得到用户的指纹图像。

S220，智能锁获取用户的虹膜图像。

本步骤中，智能锁通过虹膜图像采集模块可以采集用户的虹膜图像。

本具体实施例充分利用智能锁和钥匙的机械特性，通过两种不同的装置来灵活地获取不同的数据，避免因利用同一个装置来获取多种数据而导致装置的数据量大幅增加的情况出现，能够有效地降低智能锁和钥匙的能耗。

参照图6，在本申请的一些实施例中，在步骤S300中，对用户信息进行数据处理，得到智能锁的开锁匹配分数的实现过程可以包括但不限于如下步骤S310-S350。

S310，分别对语音信息、指纹图像和虹膜图像进行特征提取，得到用户的声纹特征、指纹坐标特征和虹膜特征。

本步骤为特征提取过程，分为语音特征提取、指纹特征提取和虹膜特征提取三个方面。

1）对于语音特征提取的方面，首先，对语音信息进行快速傅里叶变换，计算出语音信息的频谱参数；然后，将频谱参数通过由40个三角形带通滤波器构成的梅尔频率滤波器进行卷积运算；之后，对每个滤波器的频带的输出取对数，求出每个输出的对数能量；最后，对这若干个对数能量进行离散余弦变换，从而得到梅尔倒谱系数作为声纹特征。

可选地，在进行语音特征提取之前，对语音信息进行预处理。预处理的实现过程为：首先，对语音信息进行归一化处理，以消除不同帧声音之间的大小差异，并将数据限定在[0,1]的范围内；然后，对归一化处理后的语音信息进行预加重和加窗分帧处理，从而得到预处理后的语音信息。其中，预加重可以通过一阶数字滤波器来实现，加窗可以通过汉明窗来实现。

2）对于指纹特征提取的方面，首先，通过预先训练好的目标识别模型对指纹图像进行目标识别，得到指纹图像中的指纹，并通过目标框将指纹框选出来；然后，构建钥匙坐标系XOY，其中原点O为钥匙的匙尖，XOY平面为钥匙所在的平面，根据目标框在钥匙坐标系XOY下的坐标信息，确定其中的X轴的最大坐标值和最小坐标值以及Y轴的最大坐标值和最小坐标值；最后，计算X轴的最大坐标值和最小坐标值的平均值，并计算Y轴的最大坐标值和最小坐标值的平均值，并将这两个平均值和作为指纹坐标特征。即，指纹坐标特征用于表征用户的指纹在匹配钥匙所在的坐标系下的坐标值，本具体实施例通过坐标值来表征指纹特征，一方面地简化了指纹特征的表达，另一方面地有利于指纹相似度的计算，提高运算效率，降低运算量。

可选地，在进行指纹特征提取之前，对指纹图像进行图像增强处理，旨在去除图像中的噪声干扰，并提高指纹图像的清晰度和对比度，以便于目标识别的进行。

优选地，目标识别模型可以是Faster R-CNN模型，也可以是其他如YOLOv3、SSD等深度学习模型，本申请对此不作具体限定。

3）对于虹膜特征提取方面，虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征，本方面着重于提取虹膜的条纹特征和隐窝特征，计算条纹特征相对于隐窝特征的角度信息作为用户的虹膜特征，具体过程为：首先，将虹膜图像进行灰度化处理和图像增强，旨在突出虹膜图像中的条纹和隐窝；然后，通过两个预先训练好的图像分割模型对虹膜图像进行分割，分别得到虹膜图像中的若干个条纹和至少两个隐窝，从若干个条纹中选择粗度最高的条纹作为条纹特征，从至少两个隐窝中选择直径最大的隐窝作为隐窝特征；之后，将条纹特征的端部与隐窝特征的圆心重合，计算条纹特征与隐窝特征的水平线的夹角作为虹膜特征。本具体实施例通过夹角来表征虹膜特征，一方面地简化了虹膜特征的表达，另一方面地有利于虹膜相似度的计算，提高运算效率，降低运算量。

优选地，图像分割模型可以是U-Net模型，也可以是其他基于全卷积神经网络的深度学习模型，本申请对此不作具体限定。

S320，计算声纹特征与预先存储在数据库中的预设声纹特征的相似度作为声纹相似度。

可以理解的是，数据库中所存储的数据为智能锁的使用用户的相关数据。

本步骤中，在获得梅尔倒谱系数作为声纹特征之后，计算1与声纹特征和与预设声纹特征的差值绝对值的比值作为声纹相似度。具体来说，声纹相似度越大，说明手持钥匙开锁的用户的声纹特征越接近于智能锁的使用用户的声纹特征；声纹相似度越小，说明手持钥匙开锁的用户的声纹特征越远离于智能锁的使用用户的声纹特征。

其中，声纹相似度满足如下公式：

式中，表示声纹相似度，表示声纹特征，表示预设声纹特征。

S330，计算虹膜特征与预先存储在数据库中的预设虹膜特征的相似度作为虹膜相似度。

本步骤中，在获得虹膜特征之后，计算虹膜特征与预设虹膜特征的皮尔森相关系数作为虹膜相似度。具体来说，虹膜相似度取值在-1与1之间，当取值为1时，表示虹膜特征与预设虹膜特征之间呈完全正相关关系，说明手持钥匙开锁的用户的虹膜特征越接近于智能锁的使用用户的虹膜特征；当取值为0或者-1时，表示虹膜特征与预设虹膜特征之间呈无关或者完全负相关关系，说明手持钥匙开锁的用户的虹膜特征越远离于智能锁的使用用户的虹膜特征。

需要说明的是，皮尔森相关系数的计算公式属于现有技术，本申请对此不再赘述。

S340，计算指纹坐标特征与预先存储在数据库中的预设指纹特征的相似度作为指纹相似度。

本步骤中，在获得指纹坐标特征之后，计算1与指纹坐标特征和预设指纹特征之间的欧几里得距离的比值作为指纹相似度。具体来说，指纹相似度越大，说明手持钥匙开锁的用户的指纹坐标特征越接近于智能锁的使用用户的指纹坐标特征；指纹相似度越小，说明手持钥匙开锁的用户的指纹坐标特征越远离于智能锁的使用用户的指纹坐标特征。

其中，指纹相似度满足如下公式：

式中，表示指纹相似度。

S350，将声纹相似度、指纹相似度和虹膜相似度进行加权，得到智能锁的开锁匹配分数。

本步骤中，赋予声纹相似度第一权重，赋予虹膜相似度第二权重，赋予指纹相似度第三权重，之后将声纹相似度、指纹相似度和虹膜相似度进行加权，得到智能锁的开锁匹配分数，如下公式所示：

式中，Score为开锁匹配分数。其中，第一权重、第二权重和第三权重之和为1。

本具体实施例充分地考虑到了用户的动态特征（声纹和虹膜）和静态特征（指纹），通过虹膜、指纹和声纹三个方面来对用户的合法性进行验证，大幅度地提高了识别用户合法性的识别精度，同时提高识别效率，从而能够达到更加的验证效果。

在本申请的一些实施例中，所述方法还可以包括如下步骤：

当开锁匹配分数小于分数阈值时，云端下发持锁指令给智能锁，智能锁基于持锁指令发出警示音并保持上锁。

本步骤中，当开锁匹配分数小于分数阈值时，云端判定用户为非法用户，此时云端下发持锁指令给智能锁，智能锁基于持锁指令发出警示音，并保持上锁。可选地，云端在下发持锁指令给智能锁的同时，通过短信方式将该情况反馈给智能锁的使用用户，起到及时告警的作用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能锁的控制方法，其特征在于，应用于一种智能锁，所述智能锁包括无源锁芯、电源接口、虹膜图像采集模块、扬声器模块、第一通信模块和控制模块，所述无源锁芯的启闭状态为智能锁的启闭状态，所述电源接口用于获取电能；所述虹膜图像采集模块用于采集用户的虹膜图像；所述扬声器模块用于发出警示音；所述第一通信模块用于接收数据、向云端上传信息和接收云端下发的指令；所述控制模块用于控制所述无源锁芯的启闭状态，以控制所述智能锁的启闭状态；所述方法包括如下步骤：

当智能锁与未知钥匙接触时，所述智能锁上电并识别所述未知钥匙的ID标识；

当识别到所述ID标识与预设标识匹配时，所述智能锁将所述未知钥匙作为匹配钥匙，所述匹配钥匙和所述智能锁获取用户信息并发送至云端；

其中，所述用户信息包括：用户的语音信息、指纹图像和虹膜图像；

所述云端对所述用户信息进行数据处理，得到所述智能锁的开锁匹配分数，当所述开锁匹配分数大于或等于分数阈值时，所述云端下发开锁指令至所述智能锁；

所述智能锁基于所述开锁指令开锁。

2.根据权利要求1所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述无源锁芯包括：

外壳(1)；

锁定机构(2)，设置于所述外壳(1)内，所述锁定机构(2)的启闭状态为无源锁芯的启闭状态；

驱动机构(3)，设置于所述外壳(1)内，所述驱动机构(3)与所述锁定机构(2)接触，用于改变所述锁定机构(2)的启闭状态。

3.根据权利要求2所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于：所述驱动机构(3)包括驱动件(31)、锁闭阻栓(32)、复位件(33)、锁闭栓卡槽(34)和锁闭栓(35)，所述驱动件(31)与所述锁闭阻栓(32)连接，所述驱动件(31)用于驱动所述锁闭阻栓(32)绕轴运动，所述锁闭阻栓(32)开设有用于容纳锁闭栓(35)的容纳孔，所述锁闭栓卡槽(34)与所述锁闭阻栓(32)相对设置，所述锁闭栓(35)设置于所述锁闭栓卡槽(34)和所述锁闭阻栓(32)之间，所述锁闭栓(35)用于限制所述锁闭阻栓(32)转动，所述锁闭栓卡槽(34)用于限制所述锁闭栓(35)的转动，所述复位件(33)与所述驱动件(31)匹配设置，所述复位件(33)用于使所述锁闭阻栓(32)复位。

4.根据权利要求3所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于：所述锁闭栓(35)包括栓柱(351)和栓头(352)，所述栓柱(351)和栓头(352)一体成型，所述栓柱(351)用于插入所述容纳孔，所述栓头(352)用于与所述锁闭栓卡槽(34)接触，所述栓头(352)与所述锁闭栓卡槽(34)接触的端面呈“U”形。

5.根据权利要求1所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述智能锁匹配有外部钥匙，所述钥匙设置有电源、声音采集模块、指纹采集模块和第二通信模块，所述电源用于为智能锁供电，所述声音采集模块用于采集用户的语音信息，所述指纹采集模块用于采集用户的指纹图像，所述第二通信模块用于向智能锁传输信息。

6.根据权利要求1所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

当所述ID标识与所述预设标识不匹配时，所述智能锁发出警示音并保持上锁。

7.根据权利要求6所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述匹配钥匙和所述智能锁获取用户信息的步骤包括：

所述匹配钥匙获取用户的语音信息和指纹图像；

所述智能锁获取用户的虹膜图像。

8.根据权利要求1所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述对所述用户信息进行数据处理，得到所述智能锁的开锁匹配分数，包括：

分别对所述语音信息、所述指纹图像和所述虹膜图像进行特征提取，得到用户的声纹特征、指纹坐标特征和虹膜特征；

其中，所述指纹坐标特征用于表征用户的指纹在所述匹配钥匙所在的坐标系下的坐标值；

计算所述声纹特征与预先存储在数据库中的预设声纹特征的相似度作为声纹相似度；

计算所述虹膜特征与预先存储在数据库中的预设虹膜特征的相似度作为虹膜相似度；

计算所述指纹坐标特征与预先存储在数据库中的预设指纹特征的相似度作为指纹相似度；

将所述声纹相似度、所述指纹相似度和所述虹膜相似度进行加权，得到所述智能锁的开锁匹配分数。

9.根据权利要求1所述的一种智能锁的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

当所述开锁匹配分数小于分数阈值时，所述云端下发持锁指令给所述智能锁，所述智能锁基于所述持锁指令发出警示音并保持上锁。