平等栽新颖指纹识别系统的规划及实现

摘 要: 针对目前本着嵌入式指纹识别**系统的普遍需求,提出了千篇一律种基于TMS320VC5501
DSP芯片和HV7131R COMS图像传感器的新型指纹识别系统。该系统运非常的设计措施提高了存储器的而扩展性以及图像采集电路设计的八面玲珑,采用特别之图像处理算法显著加强了指纹图像识别的准确率和快。实验结果表明,该识别系统图像采集速度快、识别精度高、适用性强,具有一定之参考价值。
重点词: TMS320VC5501;图像采集;指纹识别算法

相对于身体其他的海洋生物特征而言,指纹在唯一性、永久性方面有明显优势,即使皮肤受伤磨损,只要非伤与真皮,也能够再长出。另外,指纹识别应用起来方便可靠,不会见对血肉之躯构成妨害。基于这些特色,指纹识别技术中了大面积青睐,一多级包含身份辨别与防伪效果的成品给开发,如指纹身份证、准考证、社会保障卡、银行储蓄卡等。随着电脑集成技术的加强,指纹识别设备已经于小型化、自动化、嵌入式方向发展,并显示有精神的市场需求。
论系统采取大性能、低功耗的DSP芯片TMS320VC5501作为主导处理器,扩展了SDRAM和FLASH存储器,集成了CMOS图像采集、LCD、键盘、JTAG仿真接口USB等外设,设计紧、布局合理;充分利用了片上资源,仅用同样切开DSP芯片完成了于指纹图像获取、预处理、指纹匹配和结果显示等功能。系统既好脱机工作,也足以经过接口进行二次开发,整合到另外系统中失。
1 指纹识别基本原理
指纹识别主要涉及指纹采集、图像预处理、特征提取、特征匹配等经过。首先,通过指纹采集设备得到指纹的数字图像,并针对性原有图像进行先期处理,提高图像质量。然后,指纹识别算法从指纹图像被领到出所用的特色数据,根据需要拿特色信息存入指纹数据库中。最后,用当下取得的表征数据和预存在特征库中数指纹模板进行比对,通过匹配算法计算出其的一般程度,从而取得两帧指纹图像的配合结果。指纹识别原理框图要图1所著,指纹图像预处理、特征提取、指纹匹配是整套体系的着力。

必发娱乐最新官方网址 1

2 系统硬件设计与研究
指纹识别系统硬件平台是应用程序与指纹识别算法运行的情理平台。综合考虑器件选型、结构简单、低功耗、低本钱、工作平稳、可扩大接口和调节好等方面的素,确定了系硬件设计方案,其有为:核心处理器(DSP)、系统电源管理、存储设备(SDRAM和FLASH)、指纹采集头、人机交互模块(键盘与LCD)、在线仿真接口(JTAG)。整个系统硬件结构要图2所展示。

必发娱乐最新官方网址 2

2.1 系统主干处理器
TMS320VC5501凡是美国德州仪器(TI)公司生产的如出一辙暂缓高性能、低功耗的16
bit定点DSP芯片[1]。该芯片时钟频率最高而及300
MHz,配以双乘胜加结构,每秒最高可形成600万不好乘加运算。采用改进的哈佛结构,芯片里面生1组程序总线、3组数据读总线和2组数据勾勒总线,使得系统每当一个钟周期内会到位3不成读与2次写的操作,并且提供了专用的汇编指令,极大地提高了数额处理能力。
2.2 存储器扩展
TMS320VC5501的里存储空间就来32 KB,无法满足系统次的得,因此待通过外部存储器接口(EMIF)扩展存储空间[2]。本系统而扩大了SDRAM和FLASH。其中,SDRAM采用了Hynix公司的HY57V161610D,用于运行程序和指纹图像处理数量的暂存。针对图像的算法在片内DARAM上实现的效率要远远胜出外扩存储器的情况,将指纹采集器输出的图像大小设置也280×280,并透过图像压缩成大大小小140×140,再用高低位分开放置图像数据,整个图像数据就是不交20
KB。同时,指纹图像处理算法的次为无越8
KB。这样,图像识别过程遭到之主次及多少还在片内DARAM上完成,可以缓解EMIF总线接口的压力并提高系统的数目处理能力。
随网中FLASH主要出2单作用:(1)用于存放程序代码,上电以后,FLASH中的各段程序代码被盛SDRAM或DSP内部DARAM中,系统开始正常工作;(2)存放指纹处理程序处理终结指纹后所取的螺纹特征及一些系的消息数据等。本网应用FLASH芯片为SST39VF3201,存储容量为2M字。但是,DSP片上就来20干净地址线,最多可扩大至1M字。设计中将GPIO7直接连接至SST39VF3201之A22任脚,使用GPIO7模拟地址线访问FLASH空间。高地址位存储指纹模板,低地址位存储引导程序,可以有效地采用FLASH空间资源。
2.3 图像采集电路设计
系统使用MagnaChip
Semiconductor公司的HV7131R彩色CMOS图像传感器作为指纹采集头的主干零部件[3]。该芯片有死强的实用性,可每当错综复杂条件遭到劳作。其支持VGA模式,有效像素640×480,带有可编程自动曝光、增益控制及白平衡控制力量,可透过编程设定成像窗口和帧传输速率。芯片集成I2C总线接口,10
bit A/D输出。但是,一般只是所以高8
bit传输像素点灰度值。最特别帧速度30帧/s,最高工作频率25 MHz。
芯片采用Bayer滤光阵列把输入光信号分解成RGB三原色,每一样如素点仅保留一栽原色。由于绿色像素对亮度影响最为要命,所以保留最多,占1/2;红色像素和蓝色像从各占1/4。在其实处理时,每个像素的R、G、B信号由像素本身输出的某种颜色信号及邻近像从输出的其它颜色信号结合,这种采样方式,在多不降图像质量之以,可以将采样频率降低60%横。本系统受到,DSP的8
bit主机接口HPI.HD[7:0]安排为GPIO,通过读写HGPIODAT1寄存器实现多少传。如图3所显示,HV7131R外接25MHz时钟,A/D转换输出的高8
bit
DATA[9:2]接HPI.HD[7:0]当数据输入;帧同步信号(VSYNC)和履同步信号(HSYNC)作为外部中断源分别接收TIM0和TIM1引脚;SDA和SCL与DSP片上并的I2C引脚连接,用以访问还是修改传感器的寄存器值。整个体系运转过程被,DSP只需要读取指纹采集头的数额,但是,LCD作为出口显示,仅写副数据即可。LCD采用并口连接方式设计,通过6
800经常先后接收DSP数据,与指纹采集模块复用HPI.HD[7:0]管脚。实验求证,这种连方式不但可以节省核心处理器片上无脚资源,而且编程紧凑,易于移植。

必发娱乐最新官方网址 3

指纹识别算法
指纹处理同甄别算法是浑系统的为主,且都于DSP上实现。整个流程如图4所出示,主要不外乎图像预处理、特征提取和指纹必发娱乐最新官方网址匹配3部分。预处理又可分为图像分割、归一化、图像增强、二值化以及图像细化等。

俗的图像分割算法主要有2类:一接近是基于指纹图像方向信息分割的方向法;另一样类似是因图像灰度特征分割的方差法。系统运用了平等种基于特征融合之剪切算法,对梯度、方向一致性进行2次分叉。实验表明,该算法能够精确地对不同类别的指印图像进行分割,分割效果比优良。

必发娱乐最新官方网址 4

图像归一化是为了对不同之指纹图像进行联处理,将自图像的对准比度和灰度调整至一个定点的级别达,为继续处理提供一个集合的功底[4]。方向图计算、背景分离到效率提取,所有算法都可以补重叠的多少区域外单独开展。所以本文采用分块规一化的措施,将图像分为14×14高低的分支区域,再对图像进行规一化,保证了逐一小区域外均值与方差的一致性。
笔者实现了基于非线性扩散滤波的指纹图像增强新算法。该算法利用指纹图像的组织张量构造扩散张量,使得滤波沿着指纹脊线方向扩散。该算法属迭代算法,比Gabor滤波算法能量聚集慢,可以有效地连续断裂脊线,而未见面改指纹脊线的连续性和奇异性。经过测试,该算法能提高细节点提取的性能,增强指纹匹配的效率。
图像二值化的关键问题是选一个当的阈值,经过在系统备受实测,选择阈值To=180。图像细化处理是依以削减所急需处理的信息量,便于提取指纹特征[5]。算法中使用了同样栽最近邻点方式来抽取纹线骨架。既好免短枝和断线等噪音,还会满足指纹细化的保持性、连接性、中轴性和快速性要求。
细化后的指纹图像就见面呈现出特色信息。研究表明,中断点和分支点这2类特征点就得描述指纹的唯一性。所以,本文采用相同种植基于8连通域判断法的特征点提取方法。该方法是于细化后底二值图像上,对于细化图像的任意点P计算其交叉数与8并过渡纹线碰往往,然后一切历细化图像被之每一个诸如素点,即可取有的端点和分支点。图5于闹了罗纹图像识别过程遭到的部分结果图像,很好地涵养了原来指纹图像的特点。

必发娱乐最新官方网址 5

图像匹配就是判断2潮输入指纹的风味集合(模板)是否属同一朵指纹[6]。本系统动用基于点模式匹配算法进行指纹识别,有效地化解了多少及岗位都不尽相同的2轴指纹细节图像进行最精美匹配的题材。在系硬件平台上,通过HV7131R采集到之指印图像作为测试样本,每一样朵指纹分别测试100差来评论FRR(错误拒绝率)与FAR(错误接受率)。实验展示:FRR为3.5%,FAR为0%,比对结果满意。
正文提出了平栽基于TMS320VC5501 DSP的新型**指纹识别系统。仅用平等片DSP芯片,实现了存储器扩展、指纹图像采集、人机交互模块等的设计,既可以独自运转,又可进行二次开发。指纹图像识别算法是网的为主,经过在系统硬件平台上的其实测试,算法体现出了运算速度快、识别效率高等优点。目前欠网的二次开发产品就入商用阶段并获取用户好评,从而充分证明了那适用性和可靠性。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注