文档介绍：基于dsp的指纹识别系统
电子103
赵颂镭
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随着人们交往的增多以及科学技术的不断发展, 刑侦、金融、IT 等各个领域对个人安全,便捷,可靠的身份识别技术要求越来越高。而指纹识别技术因其唯一性、不变性、方便性和可靠性等等独特的优势在安全领域中受到了广泛的重视和应用。为了满足不同系统的特殊要求, 高性能价格比的DSP 逐渐应用于指纹识别技术中, 并且扮演着越来越重要的角色。人们****惯上将这种在以DSP 为核心的平台上运行固化指纹处理程序的指纹识别系统称为嵌入式指纹识别模块。与PC- Based 指纹识别系统相比, 基于DSP 的指纹识别系统具有以下优点:
(1) 指纹识别过程中数学运算量大, 采用高速大存储能力的DSP 芯片后, 大大加快了处理速度, 解决了以往指纹图像处理过程中由于识别速度慢而影响整个处理流程的问题, 从而达到了实时的效果。
(2) 利用DSP 可以产生和控制一些外部信号这一特点, 以DSP 为核心的指纹识别系统不仅可以节
省外部硬件设备, 降低成本, 并使整个系统体积小巧, 而且可以灵活地实现不同分辨率的指纹图像采集
和处理, 在指纹识别的三个关键指标: 误判率、拒真率、匹配量上具有实质性的飞跃。
( 3) DSP 集成开发环境具有最优化编译器和自动汇编、连接、加载和分割的功能, 因此, 当指纹识别
的应用领域发生改变或需要增加修改新特征时, 只需要对相应的软件进行修改下载而无需改变现存的
设备, 这从很大程度上提高了编译效率, 且减少了资源和财力的浪费。

指纹,具有终身不变性、唯一性和方便性。指纹是指人的手指末端正***肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点,称为指纹的细节特征点。指纹识别即指通过比较不同指纹的节特征点来进行鉴别。
指纹识别系统是一个典型的模式识别系统,包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。指纹识别系统工作流程图如图1所示。
指纹识别系统工作流程
现在国内外指纹识别大都采用基于细节特征点的指纹识别技术,即采用基于图像处理的指纹识别算法,其中比较有代表性的有两种。一种是基于方向滤波增强,并在指纹细化图上提取特征点的算法,另一种是直接从指纹灰度图上提取特征点的算法。指纹识别作为一种热门的生物识别技术受到越来越多人的关注,国内外许多机构和学者都采用了很多不同的算法对指纹图像进行预处理和匹配。但有些算法会由于指纹图像的噪音、皮肤弹性引起的非线性形变等多方面因素,导致在识别过程中出现误差,影响识别率等。由于指纹识别要用到复杂的算法,计算量很大,所以我们选用DSP作为控制器。

自1998年以来,国内指纹识别技术也得到了长足发展。目前,国内的生物识别技术市场正处于诸侯割据的萌芽阶段。国内上百家从事指纹识别技术应用的企业除了北大高科、中科院自动化所和西安青松等几家科研机构拥有自主产权外,其他的多以代理国外产品为主,拥有自主知识产权核心技术不多。在性能上无论从精度还是从效率上来看,均不如国际领先水平的同类产品。所使用的方法复杂,使用环境要求高,而且硬件平台的实时性差,接口能力也比较弱。
纵观国内外现有的指纹采集识别技术和设备,或多或少地存在以下几个问题:
成熟采集识别算法均依赖于计算机平台,成本高,灵活性差;
嵌入式应用不成熟,多受环境限制;
指纹采集器件落后,体积较大等。由于指纹在日常生活中可能有损伤,所以指纹应用时必须有其他备用手段。

自动指纹识别系统
自动指纹识别系统AFIS主要由采集、处理和显示三个模块组成。其中采集模块是最为关键的部分,指纹采集是指纹识别系统最前端的步骤,采集效果的优劣直接影响到后期的处理以及指纹特征的提取。指纹采集技术是指纹识别中的关键术之一,同时也是本课题研究的一个重点。
通过了解指纹识别系统组成原理[1],可见指纹采集的重要性。指纹识别系统由离线和在线两个部分组成,主要涉及指纹图像采集、图像预处理、特征提取、特征匹配和结果显示等过程。指纹识别系统框图如图2-1所示。
离线”部分属于非实时模式,而“在线”式属于实时模式。在系统的离线部分,用指纹采集设备采集得到指纹图像,然后进行指纹图像预处理并提取指纹的纹理特征点,将特征点保存到数据库中,形成指纹模板库。在系统的在线部分,用指纹采集设备实时采集指纹,进行预处理和提取特征点,然后将这些特征点与保存在模板库中的特征点进行匹配,判断输入特征点与模板特征点是否来自同一个手指的指纹。
5 系统硬件组成
通常信号处理的设计结构是一个通用的微处理器加一个或者几个DSP组成,而在我们的系统中,采用DSP+CPLD的架构,使得整个系统