基于FPGA實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別系統(tǒng)及指紋采集接口*

摘要： 本文以ASIC芯片為應(yīng)用背景，提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)，及其采集接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，采用滑動(dòng)式指紋傳感器完成高質(zhì)量的指紋采集工作。

關(guān)鍵詞： FPGA；指紋識(shí)別；滑動(dòng)式指紋傳感器

引言

早在十九世紀(jì)初科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了指紋的兩個(gè)重要特征：唯一性和穩(wěn)定性，這個(gè)研究成果使得指紋在犯罪鑒別中得以正式應(yīng)用。20世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和應(yīng)用的增加，人們開始使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理指紋，自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)(AFIS)在法律實(shí)施方面的研究與應(yīng)用由此展開。而近幾年，隨著電子商務(wù)的發(fā)展和消費(fèi)類電子的普及，越來(lái)越多的領(lǐng)域需要指紋識(shí)別系統(tǒng)。目前，基于DSP、ARM的獨(dú)立式指紋識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于考勤、門禁、安檢等領(lǐng)域。

本文選用具有高集成度、低功耗、短開發(fā)周期等優(yōu)點(diǎn)的FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)，下文將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)以及指紋采集接口的設(shè)計(jì)方案。

指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的軟件算法采用BST FingerAPI 1.0版本，包括1:1比對(duì)(即驗(yàn)證)模式和1:N比對(duì)(即識(shí)別)模式，主要實(shí)現(xiàn)指紋的檢測(cè)與采集、指紋圖像的增強(qiáng)、特征點(diǎn)的提取與匹配幾大功能，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 指紋識(shí)別系統(tǒng)的軟件流程圖

指紋檢測(cè)與采集

首先將指紋區(qū)與背景區(qū)分離。為了方便判別，在判別之前需要對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理和邊緣提取。將圖像分為8