一種新型指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

相對(duì)于人體其他的生物特征而言，指紋在唯一性、永久性方面有著明顯優(yōu)勢(shì)，即使皮膚受傷磨損，只要不傷及真皮，也能重新長(zhǎng)出。另外，指紋識(shí)別應(yīng)用起來(lái)方便可靠，不會(huì)對(duì)人體構(gòu)成損傷?；谶@些特征，指紋識(shí)別技術(shù)受到了普遍重視，一系列帶有身份識(shí)別和防偽功能的產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)，如指紋身份證、準(zhǔn)考證、社會(huì)保障卡、銀行儲(chǔ)蓄卡等。隨著計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的提高，指紋識(shí)別設(shè)備已向小型化、自動(dòng)化、嵌入式方向發(fā)展，并顯示出旺盛的市場(chǎng)需求。
本系統(tǒng)采用高性能、低功耗的DSP芯片TMS320VC5501作為核心處理器，擴(kuò)展了SDRAM和FLASH存儲(chǔ)器，集成了CMOS圖像采集、LCD、鍵盤(pán)、JTAG仿真接口USB等外設(shè)，設(shè)計(jì)緊湊、布局合理；充分利用了片上資源，僅用一片DSP芯片完成了從指紋圖像獲取、預(yù)處理、指紋匹配及結(jié)果顯示等功能。系統(tǒng)既可以脫機(jī)工作，也可以通過(guò)接口進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，整合到其他系統(tǒng)中去。
1 指紋識(shí)別基本原理
指紋識(shí)別主要涉及指紋采集、圖像預(yù)處理、特征提取、特征匹配等過(guò)程。首先，通過(guò)指紋采集設(shè)備獲取指紋的數(shù)字圖像，并對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，提高圖像質(zhì)量。然后，指紋識(shí)別算法從指紋圖像中提取出所需的特征數(shù)據(jù)，根據(jù)需要將特征信息存入指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中。最后，用當(dāng)前獲得的特征數(shù)據(jù)與預(yù)存在特征庫(kù)中數(shù)指紋模板進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)匹配算法計(jì)算出它們的相似程度，從而得到兩幅指紋圖像的匹配結(jié)果。指紋識(shí)別原理框圖如圖1所示，指紋圖像預(yù)處理、特征提取、指紋匹配是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與研究
指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件平臺(tái)是應(yīng)用程序與指紋識(shí)別算法運(yùn)行的物理平臺(tái)。綜合考慮器件選型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、低成本、工作穩(wěn)定、可擴(kuò)展接口與調(diào)試方便等方面的因素，確定了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案，其組成部分為：核心處理器(DSP)、系統(tǒng)電源管理、存儲(chǔ)設(shè)備(SDRAM和FLASH)、指紋采集頭、人機(jī)交互模塊(鍵盤(pán)和LCD)、在線(xiàn)仿真接口(JTAG)。整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。