掌形識別數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)介紹

　　摘要： 人體掌形識別對掌形數(shù)據(jù)的準確性要求很高，本文的DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可對CCD獲得的人體掌型圖像實現(xiàn)快速準確的采集和處理。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性好。

　　關鍵詞： 掌形識別;DSP;CCD;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　引言

　　生物特征識別技術，系指利用人體所固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒定[1]。一些代表性的生理特征有指紋、掌形、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、聲音等，但是虹膜識別、臉型識別、聲音識別、指紋識別等又存在著設備價格昂貴、受環(huán)境影響比較大、容易偽造、存在特殊人群等問題。掌形識別技術是新的一種生物識別技術，可以很好的解決了現(xiàn)有生物識別技術的瓶頸。 本設計討論的掌形數(shù)據(jù)采集電路為這種新的識別技術提供準確、可靠的原始數(shù)據(jù)。

　　硬件設計方案

　　基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將傳感器技術、可編程控制技術、噪聲處理技術和圖像處理技術等相結(jié)合，構(gòu)成了具有人體掌形數(shù)據(jù)采集的圖像處理系統(tǒng);實現(xiàn)了對人體掌形圖像快速、準確的采集與處理?？傮w方案的框圖1所示。

圖1 總體結(jié)構(gòu)框圖

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作原理

　　東芝公司TCD1206的光敏單元受亮度制動調(diào)整的白熾燈光的激發(fā)將人體手掌的光學圖像轉(zhuǎn)化為按時序串行輸出的電信號，并在脈沖驅(qū)動電路發(fā)出的驅(qū)動脈沖作用下把模擬圖像信號串行輸出到前置放大電路前端。經(jīng)前置放大電路隔直放大后的模擬圖像信號再經(jīng)過濾波電路近一步降噪后輸出到TMS320C5509 DSP處理器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換。DSP處理器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像信號存入外擴SDRAM中，并在采集過程中DSP處理器開始對其進行預處理得到手掌輪廓，再根據(jù)特征提取分類器的結(jié)構(gòu)算法從處理后的圖像中得到有效的特征參數(shù)，最后與事先采集到的樣本信息進行比對，完成采集識別過程。

　　CCD驅(qū)動電路設計

　　系統(tǒng)中采用的TCD1206線陣CCD有2160個有效像素單元，其定時時序如圖2所示。其中ΦSH是轉(zhuǎn)移脈沖，F(xiàn)1、F2是相時鐘，F(xiàn)RS是輸出單元的復位脈沖，F(xiàn)OS是采樣脈沖。在 FSH脈沖正跳變的作用下，CCD上所有光敏單元內(nèi)的電荷信號一起轉(zhuǎn)移到各自相應的轉(zhuǎn)移寄存器中，接著在相時鐘F1、F2的作用下順序向輸出單元輸出[2]。從ΦSH正跳變開始的第64個脈沖以后是有效的光敏信號，輸出的信號的大小與入射光的光強及光照時間成正比關系。輸出信號中像元位置的確定由相時鐘F1、F2的脈沖個數(shù)決定 ,與脈沖的寬度無關，且 CCD上一維位置精度取決于CCD上各光敏單元的制造精度[3] 。

圖2 TCD1206的定時時序

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　　在本設計中，使用6MHz作為輸入脈沖信號CLK，將它12分頻后得到F1、F2，6分頻后產(chǎn)生FRS，由圖2的時序可知[3]，F(xiàn)SH信號周期至少為FRS信號周期的2236倍，所以FSH信號由CLK信號13416次分頻才能產(chǎn)生。系統(tǒng)在EP1C3T144C8 FPGA芯片上實現(xiàn)了硬件測試。VHDL驅(qū)動信號產(chǎn)生程序如下：

　　SH: PROCESS(clk) ;

　　BEGIN

　　IF (clk ’event AND clk=’1’)THEN

　　IF(count1<”11010001100111”)THEN

　　IF(count1<”00000000000010”)THEN

　　SH_OUT<=’0’;

　　ELSE

　　IF(count1<”00000000000101”)THEN

　　SH OUT<=’1’;

　　else

　　SH_OUT<=’0’;

　　END IF ;

　　END IF ;

　　Count1<=count1 + ‘1’;

　　ELSE

　　END IF;

　　END IF;

　　END PROCESS;

　　擴展和時序存儲電路設計

　　TCD1206線陣CCD光敏單元大小為：14mm