指纹识别系统的设计与实现

DSP开发与应用 中文核心期刊《微计算机信息)(嵌入式与soc)2006年第22卷第3_2期 文章编号：10惦一0570f2帅6)03—2-0156--02 指纹识别系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与实现 DesignofFingerprintRecognitionSystem (哈尔滨上业大学)谢健阳李铁才唐降龙佟喜峰 xie，3ianyan9Li，Tiec_．aiTang，XianglongTong，Xifeng 摘要：本文研究了嵌入式指纹识别系统的设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与实现技术。通过构造以ADIADSP—BF533DSP为平台的硬件环境．实现 了指纹识别的嵌入式系统设计．并且针对指纹识别算法时系统运行速度的影响进行了研究．给出了实验结果．证实了谊方 法能够较好的构造嵌入式指纹识剐系统。 关键词：指纹识别；DSP；嵌入式系统 中国分类号：TP391．4 文献标识码：A Abstract：Thispaperfocusesondesignmethodandtechniquesofembeddedfingerprintrecognitionsystem．Theembeddedfingerprint reeoETfitionsystemisimplementedbasedOnhardplatformofADIADSP—BF533DSP．Andwestudyinfluencebetweenthefingerprint recognitionalgorithmandthesystemrunningspeed．Theexperimentresultsshowthatthemethodt38nconstructembeddedfingerprint recognitionsystemeffectively． Keywords：fingerprintrecognition；DSP；embeddedsystem 1引言 1所示。 嵌入式指纹识别系统已经广泛地应用在了各种 领域，随着社会需求的不断增加，同时对于指纹产品 安全度、速度等方面要求的不断提高，对于指纹识别 算法，便提出了越来越高的要求，尤其是安全性、速 度，这两个方面是评价指纹产品实用性的两个重要的 标准。安全．陛可必通过不断地改进软件识别算法来实 现，但随着软件识别算法的不断完善、复杂，其处理速 度也在下降．对于用户来说，长时问的等待是无法忍 受的，所以，在安全性不断提高的同时，提高速度同样 是一个很重要的方面。 ADIADSP—BF533BlackfinDSP是ADI公司主推 的一款高性能、低价格的定点数字信号处理器，具有 很高的处理速度．可以满足指纹识别算法运行所需的 速度以及时间，而且又具有较低的价格，可以构造出 具体实用的产品。本文根据指纹识别算法的特性，采 用了基于ADSP-BF533DSP平台的硬件环境，构造出 了嵌入式指纹识别系统。 2指纹识别算法 大多数指纹识别系统都是依靠提取指纹的细节 特征点来实现指纹的识别．其特征提取过程主要分为 指纹图像归一化、计算方向图、计算图像有效区域、计 算指纹频率、指纹图像增强、二值化、指纹图像细化以 及细化后处理等步骤组成。整个的算法运行 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图 谢健阳：博士研究生 国家自然科学基金资助：编号：60332010 一：：方P 指垃目 指纹 指垃 像细化 二值’图像 一：：i}幽慷 H丑细 归一 化 增强 化后处 化 惯} 理 图1指纹识别算法流程 指纹图像归一化主要是将读取到的指纹图像数 据进行预处理，以便于后续的处理。计算方向图用于 实现指纹图像增强，所以计算方向图是一个重要步 骤。它直接影响到图像增强的效果，错误的方向图最 终会导致错误的图像增强。目前．计算指纹方向图主 要分为两类：预先规定若干离散方向的方法与使用连 续方向的方法。指纹图像的采集必然包含许多无效的 区域，计算图像有效区域就是去除这些无效的区域． 以免影响最终的识别效果。指纹图像的增强需要指纹 的频率信息，所以在进行指纹图像增强以前，必须要 先计算指纹图像的频率。由于指纹采集设备的光照不 均匀、采集设备的精度的限制、指纹的干湿程度的不 同等实际情况的普遍存在，采集的原始图像绝大部分 都是质量较差的图像，所以，在对图像进行进一步的 处理之前，必须要对指纹图像进行图像增强。所以指 纹图像增强是一个非常重要的步骤。用于指纹图像增 强的方法主要有方向加权中值滤波、各项异性滤波、 基于规则的图像增强、基于模糊逻辑的图像增强、Ga— bur图像增强等。通过比较与实践。用Gabor滤波器进 156—360，L／年邮局订阅号：82-946 万方数据 DSP开发与应用 行指纹图像增强的方法，其性能较为优良．故本文采DSP的启动模式选择从片外Flash启动，这样的话．系 用基于Gabor滤波器的方法来进行指纹增强算法的设统一上电。DSP便执行片外启动模式，首先将系统控制 计。二值化是将灰度图像转化为二值图像的过程。常 软件下载到片上并开始执行。系统控制软件主要执行 用的二值化的方法包括固定阈值的二值化和动态阚 初始化配置与常用的系统功能，初始化配置完毕后， 值的二值化。本文采用了动态阈值的二值化方法。指 便等待用户的要求，此时为节省功耗，可将系统置于 纹图像的细化以及细化后处理都是为了便于提取指 低功耗运行状态．如将DSP置于深睡眠状态，关闭 纹特征点而必须进行的步骤。 CMOS图像传感器等等。一旦用户有了输入，系统便退 经过以卜的一系列步骤后，便町以提取出指纹的 出低功耗状态，进入正常执行状态，控制软件判断用 特征点．可以进行下一步的录人或是匹配的工作了。 户的需求，执行相应的功能。如果用户有了指纹注册 3指纹识别系统硬件平台 指纹识别软件需要在特定的硬件平台上运行．这 个硬件平台是软件运行的载体。指纹识别系统的硬4't-平- 台有以下几个部分组成：图像传感器，DSP．程序存储 器，数据存储器以及控制电路。系统框图如图2所示。 图像传感器用来读取指纹图像，本文采用了 Hynix公司的HV7131R型CMOS图像传感器．指纹图 像大小为240*240。DSP采用f-ADl公司的ADSP BF533Blackfin数字信号处理器。程序存储器采用了 Atmel公司的A71"91LVl024型号的Flash存储器。数据 存储器则采用了SRAM来实现。CMOS图像传感器读 取的原始图像如图3所示。 图3CMOS传感器读取的原始图像 4指纹识别系统的设计 整个指纹识别系统的软件部分由以下 几个部分组成：读取CMOS图像传感器图像软 件，指纹识别软件，指纹模版写人比对软件，系统控制 软件等。所有的软件部分都存人Flash程序存储器中， 或是比对的需求，则启动Flash，将指纹识别软件与指 纹模版写人比对软件上载到片上并执行．并将结果写 入到Flash中。 5实验结果与研究 通过对指纹识别系统的测试．表1列出了指纹识 别中各部分所占用的时间。 表1指纹识别各部分运行所需时间(单位：秒) 归一 方向 有效 指纹 指纹 ：值 细化后 化 图 区域 频率 增强 化 处理 l时M 004010301760．064073200702】3 从表l中可以看出指纹图像增强部分运行时消 耗的时问在整个指纹识别系统运行时消耗的时Ib】中 占52％，所以这个部分需要进行优化。 根据ADSPBF533DSP的特点，川汇编语言重写 r指纹增强部分，采用了Scratchpad技术以及指令并 行执行技术，对于指纹增强算法中大量多重循环的特 点，采用了硬件循环以及动态分支预测的方法，试验 结果显示改进后的指纹增强部分运行时间减少了 53％． 6 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 嵌入式指纹识别系统设计的一个关键因素是运 行的时间．采用r基于ADIADSPBF533DSP的硬件 平台，可以较大地降低系统的运行时间，并且其成本也 较低。对于实际构造指纹识别系统具有很大的意义。 参考文献 [1]AnMogDevices，Inc．，BlackfinDSPFamilyPublications，2002． f21冯国飞，宋蕴兴．基于USB数据采集卡的设计与实现Ⅱ1，微 计算机信息，2005，1：75—77 作者简介：谢健阳，1977年生，男，博士研究生，主要研 究方向：基于人体生物特征的鉴别。Email： xiejianyang@hit．edu．cn；李铁才，男，1950年生，教授， 博导，主要研究方向：智能电器与智能系统；唐降龙，男． 1960年生，教授，博导，主要研究方向：人工智能与罔像 处理。佟喜峰，男，博士研究生，研究方向：指纹识别。 (150001哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院模 式识别研究中心)谢健阳李铁才唐降龙佟喜峰 f投稿日期：20058．20)(修稿日期：2005．9．1) f磅国自控同邮局订阀号：82—946360元，年～157 万方数据 指纹识别系统的设计与实现 作者： 谢健阳， 李铁才， 唐降龙， 佟喜峰， Xie,Jianyang， Li,Tiecai， Tang,Xianglong， Tong,Xifeng 作者单位： 150001,哈尔滨工业大学,计算机科学与技术学院,模式识别研究中心 刊名： 微计算机信息 英文刊名： CONTROL & AUTOMATION 年，卷(期)： 2006(8) 被引用次数： 19次 参考文献(2条) 1.冯国飞;宋蕴兴 基于USB数据采集卡的设计与实现 2005 2.Analog Devices,Inc Blackfin DSP Family Publications 2002 引证文献(19条) 1.濮震宇 指纹识别系统的设计与应用[期刊论文]-科技风 2009(19) 2.姚玉钦 基于AT77C101B的指纹识别系统[期刊论文]-现代电子技术 2009(12) 3.周孝.林其伟 基于提升小波算法的指纹识别系统及其DSP实现[期刊论文]-计算机工程与科学 2009(2) 4.尹辉娟.贾宇琛.张菊 基于指纹识别的网络式汽车防盗报警系统设计[期刊论文]-电子技术应用 2009(6) 5.尹辉娟.贾宇琛.张菊 基于指纹识别的网络式汽车防盗报警系统设计[期刊论文]-安防科技 2009(1) 6.张松林.高佩佩 模式识别及其在刑事科学技术中的应用[期刊论文]-电脑知识与技术 2008(34) 7.谭秀芬.孔涛 基于嵌入式指纹识别的图 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 馆借阅系统设计[期刊论文]-仪器仪表用户 2008(3) 8.ZHAO Juan 一种改进模板的OPTA细化算法[期刊论文]-微计算机信息 2008(21) 9.叶国文 基于ATMEGA32的指纹识别防盗门锁的设计[期刊论文]-微计算机信息 2008(11) 10.谢信琦 指纹识别技术与电子商务认证应用研究[期刊论文]-甘肃科技纵横 2008(5) 11.王水平.傅德胜.季赛 基于方向场特征的指纹图像中心点检测[期刊论文]-微计算机信息 2008(10) 12.陈岁生.卢建刚 基于指纹识别的存取柜系统设计[期刊论文]-现代制造工程 2008(5) 13.苑玮琦.张永辉 基于DSP5402的指纹识别系统实现问题研究[期刊论文]-微计算机信息 2007(32) 14.王爱兵.严浙平.刘亚朋.秦一飞 基于前视声纳的AUV动目标识别与估计[期刊论文]-微计算机信息 2007(22) 15.朱文娟.王正勇.张超.叶勇建 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