基于DSP的指纹采集系统设计与指纹图像预处理算法的研究与实现

基于DSP的指纹采集系统设计与指纹图像预处理算法的研究与实现 毕业设计(论文) 摘 要 本论文设计的是基于DSP的指纹采集系统设计与指纹图像预处理算法的研究与实现。基于数字信号处理器TMS320VC5502的指纹采集系统是以电容式固态指纹传感器FPS200来采集指纹，以数字信号处理器DSP为控制和计算核心，其中DSP模块由电源电路，复位电路，时钟电路，JTAG电路，外部存储器电路组成，然后通过CPLD器件为其外围逻辑电路，最终以USB的接口方式传给上位机。 而所采集的指纹图像要通过图像的分割、指纹图像的二值化、指纹图像的细化等指纹图像预处理算法对原始图像进行预处理使之更清晰。先在指纹图像预处理过程中，提出了结合方差法和方向图法的分割方法。在指纹分割的基础上，选用了应用方向重心改进的二值化算法对分割后的指纹图像进行二值化操作。最后，本论文选择了OPTA细化算法对二值化后的指纹图像进行了细化。 关键词:指纹采集系统,DSP,指纹图像预处理 - 1 - 毕业设计(论文) Abstract This thesis is the design of fingerprint acquisition system design based on DSP and the research and implementation of fingerprint image preprocessing algorithm.TMS320VC5502 fingerprint acquisition system based on digital signal processing is based on capacitance sensor for solid-state fingerprint of FPS200 to collect fingerprints,the digital signal processing for DSP is the core of control and calculation,and DSP modules by the power supply circuit, reset circuit, clock, JTAG circuit,external memory circuit, then through CPLD devices regard as its external logical circuit, ultimately to USB interface to PC. Through the fingerprint image segmentation, fingerprint image binarization, thinning algorithm for fingerprint image preprocessing preprocess the original image of fingerprint image to make it clearer.Firstly,In the process of fingerprint image preprocessing,it offered a method of combining variance method and pattern of segmentation.Based on fingerprint segmentation, it chooses in the focus of the direction of the improved binarization algorithm after the fingerprint image segmentation to make binarization.Finally, in this thesis I have selected the OPTA thinning algorithm after fingerprint images binarization to go on thinning. Key Words:Fingerprint Acquisition System, DSP, Fingerprint Image Preprocessing - 2 - 毕业设计(论文) 目 录 摘 要 ........................................................................................................................... 1 Abstract .............................................................................................................................. 2 引 言 ........................................................................................................................... 1 1绪 论 ............................................................................................................................... 2 1.1课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的背景及意义................................................................................ 2 1.1.1课题的背景 ............................................................................................... 2 1.1.2课题的意义 ............................................................................................... 3 1.2发展历史及国内外现状 ........................................................................ 4 1.3生物识别技术简介................................................................................ 5 1.4指纹识别技术简介................................................................................ 6 1.5指纹识别技术相对于生物识别技术的优点 ........ 错误～未定义书签。7 2硬件电路设计............................................................................ 错误～未定义书签。10 2.1系统总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计............................................ 错误～未定义书签。10 2.2指纹采集模块设计............................................ 错误～未定义书签。11 2.2.1指纹传感器介绍 ................................................ 错误～未定义书签。11 2.2.2 FPS200指纹传感器简介 ................................. 错误～未定义书签。12 2.2.3 FPS200指纹传感器的硬件电路设计 ........... 错误～未定义书签。13 2.3 CPLD模块设计 ................................................ 错误～未定义书签。15 2.3.1 CPLD简介.......................................................... 错误～未定义书签。15 2.3.2 CPLD硬件电路设计 ........................................ 错误～未定义书签。15 2.4 DSP硬件电路设计 ........................................... 错误～未定义书签。16 2.4.1 系统TMS320VC5502 DSP芯片功能 .............. 错误～未定义书签。16 2.4.2电源模块设计 .................................................... 错误～未定义书签。17 2.4.3复位电路设计 .................................................... 错误～未定义书签。18 2.4.4时钟电路设计 .................................................... 错误～未定义书签。18 2.4.5 JTAG接口电路设计 .......................................... 错误～未定义书签。19 - 1 - 毕业设计(论文) 2.4.6 SDRAM接口电路设计 ..................................... 错误～未定义书签。20 2.4.7 Flash接口电路设计 ........................................... 错误～未定义书签。20 2.5 USB模块设计 .................................................. 错误～未定义书签。21 3指纹图像预处理算法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ........................................................ 错误～未定义书签。23 3.1预处理分析 ....................................................... 错误～未定义书签。23 3.2指纹图像的分割 ............................................... 错误～未定义书签。23 3.3指纹图像的二值化............................................ 错误～未定义书签。31 3.4指纹图像的细化 ............................................... 错误～未定义书签。33 4软件设计.................................................................................... 错误～未定义书签。38 4.1 CCS集成开发环境概述 ..................................... 错误～未定义书签。38 4.2程序设计概述 ................................................... 错误～未定义书签。38 4.2.1 DSP程序设计 .................................................... 错误～未定义书签。40 4.2.2 FPS200程序设计 .............................................. 错误～未定义书签。40 结 论 ....................................................................................... 错误～未定义书签。42 参 考 文 献 ................................................................................. 错误～未定义书签。43 附录A系统硬件原理图 .............................................................. 错误～未定义书签。44 致 谢 ....................................................................................... 错误～未定义书签。45 - 2 - 吉林大学毕业设计(论文) 引 言 生物识别技术是根据人体自身的生理特征来识别个人身份的，这种技术是目前最为方便与安全的识别系统。使用生物识别技术的话，我们无须携带身份证或智能卡，也不需要记住烦琐的密码，就可以进行个人身份的识别。生物识别技术已成为一种公认的最为方便和安全的身份认证技术。而指纹的采集作为指纹识别系统中的一个重要环节也越 [1]来越受到人们的重视, 高质量的指纹采集技术已成为一个重要的研究课题。 90年代中期开始出现半导体的指纹传感器。最初的这类传感器采集的图像质量和光学传感器有较大差距，但是随着半导体技术的进步，它采集的图像质量也越来越高，现在这两种传感器采集的图像质量差距已经很小。半导体传感器具有价格低、体积小优点，特别适合集成在普通的消费电子产品中，大有取代光学传感器的趋势。 半导体型采集器是指纹产品进入民用市场的趋势，基于这种趋势，本文展开了基于半导体指纹芯片的指纹采集研究，通过指纹技术的最前端环节指纹传感器来开发出自己特有的图像采集系统是本课题研究的目标。 高质量指纹采集不仅是降低指纹识别算法难度的关键，也是提高指纹识别准确率的关键，更是保证指纹技术得以大力推广应用的基石。国内嵌入式指纹识别技术之所以得不到快速发展，原因就在于指纹采集技术的落后。获取高质量的指纹数据是降低指纹识别算法复杂性的一个最主要途径。因此，在我国研究和开发拥有自主产权的指纹采集终端是紧迫的。 本文研究从指纹图像的可采集性和指纹数据传输方式出发研究指纹采集系统的软硬件实现。基于数字信号处理器TMS320VC5502的指纹采集系统是以指纹传感器FPS200为采集头，以数字信号处理器DSP为控制和计算核心的，通过CPLD器件为其外围逻辑设计，最终以USB的接口方式传给计算机。 - 1 - 吉林大学毕业设计(论文) 1绪 论 1.1课题的背景及意义 1.1.1课题的背景 随着计算机技术的发展，特别是模式识别技术和图象处理技术的飞速发展以及大规模集成电路的出现及其性能的提高，使得用高速高效的自动指纹识别系统来替代人工识别成为了可能。自从二十世纪六十年代开始，为了解决人工鉴别指纹工作量很大而且效率低的难题，美国FBI、英国家庭办公室以及法国巴黎警察局开始研发了自动指纹识别系统(AFIS)，并取得了非常好的效果。 目前，指纹识别已被全球大部分国家接受与认可，并广泛地应用到政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务和安全防卫等领域。由于在国外其开发指纹识别系统比较早，而且主要是利用计算机进行指纹识别，所以有比较成熟技术。许多大的公司如Intel、Microsoft、数码人等均成立了专门的机构从事该项技术的研究、开发及应用。其中最具有代表性的是AFIS(Automatic Fingerprint Identification system)自动指纹系统，该系统是利用计算机的技术实现的，其具有灵活系统结构，可以构建大型数据库，但是该系统价格昂贵，而且由于需要连接到计算机，限制了系统在很多其他方面的应用。当然，目前国外也有一些相对较小的指纹识别系统，比如数码人公司的系统。但他们的产 [2]品都存在价格很昂贵、应用的灵活性差、多使用较大体积光学传感器等问题 。 自1998年以来，国内指纹识别技术也得到了长久发展。目前，国内的生物识别技术市场正处于诸侯割据的萌芽的阶段。国内上百家从事指纹识别技术应用企业除北大高科、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并不多。在性能上无论从精度还是从效率上来看，都均不如国际领先水平的同类产品。其所使用方法复杂，使用环境 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 很高，而且硬件平台实时性差，接口能力也比较弱。 现在，随着高集成的指纹传感器的引入及其飞速发展，指纹数据的优质采集将达到一个更高的水平，研究指纹采集的通用方法及相应软件是一件十分有意义的工作。利用新型传感器采集高质量的指纹图像，指纹识别技术的逐渐成熟，可靠的比对算法的发现都将为指纹识别技术提供更广阔的舞台。 - 2 - 吉林大学毕业设计(论文) 1.1.2课题的意义 当今社会科技水平发展迅速，人类已进入了新的网络信息时代，在商务、数据、账务等方面的交流也日趋密切，而另一方面，随着社会活动中诸如密码遗忘，丢失，被盗取等令人头疼问题的不断出现，表明了传统的基于标志和数字的认证已逐步不再满足要求，因此在日常生活中人们不得不借助一些其它方法进行合法身份的识别和认证，如何及时、准确和有效地验证每个社会成员的身份，以保障人们的合法权益和有效性是当今社会面临的一个新的难题。在此背景下，结合人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术(Biometric Identification Technology)，希望可以以此技术来面对现行系统安全所面临的挑战。 生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，研究表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都是具有可量化性的生物特征，生物识别系统对这些生物特征进行取样，提取其唯一特征并且转化成数字代码，再进一步将这些代码组成特征模板，人们同识别系统交互进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或者拒绝该人。其中指纹识别技术是迄今为止出现的一种最方便、准确与安全的生物识别技术，相对于其它的生物识别技术，指纹具有普遍性、唯一性、永久性三个方面的特性使其成为生物识别技术的首要选择。 作为身份识别的新方式，指纹识别技术显示出广阔的应用前景，目前在网络、银行、证券、医疗和保险等行业己得到了广泛应用。它充分利用了指纹的普遍性、唯一性和永久性的生物特征取代了传统的基于标志和数字的识别方式，不仅在一定程度上保证国家经济信息的安全，还将真正给消费者的网上购物，商家和企业的网上销售等活动营造一个安全、便捷的有利环境，同时带来不可估量的经济效益和社会效益。因此，大力推进生物特征识别技术、尤其是指纹识别技术研究水平并促其产业化，不仅可以提高我们安全防范水平，同时可以带动计算机、电子、光学、图像处理、模式识别等相关学科的发展。 指纹图像采集是自动指纹识别系统的重要组成部分。采集到的指纹图像的质量好坏，直接影响到后续的指纹图像处理过程。高质量的指纹图像可以大大简化指纹处理的算法，提高识别率，减小拒识率。由于指纹采集的应用场合不同，所需要的指纹识别系统的性能也不尽针对不同的应用环境，应该选择合适的指纹传感器，以达到好的识别效果。前市场上指纹传感器根据不同的成像原理，大致有光学式、压感式、热感超声式几种类型，而其中已经被广泛应用的是光学式和压感式指纹传感器。专家们保守估计，未 - 3 - 吉林大学毕业设计(论文) 来5年，我国将有近百亿元的市场等待着企业去开拓。因此，对指纹识别系统的研究具 [5]。 有重要的现实意义及市场前景 1.2发展历史及国内外现状 公元前7000年到公元前6000年，指纹作为身份鉴别已在古代中国和古叙利亚使用。从那时出土的粘土陶器上留有的陶艺匠人的指纹，纸稿上印有的起草者的大拇指指纹，古城市的房屋留下的砖匠一对大拇指指纹的印记中可以看出，指纹认证己被应用于当时社会的许多领域里。 现代指纹识别起源于16世纪后期。英格兰医生Henry Fauld于1880年10月28日首次在英国《Nature》上发表论文,指出不同人得指纹各不同，恒久不变，并利用现场指纹来鉴定罪犯。接着,William Herschel也在《Nature》上发表了他本人关于指纹研究20多年来的成果，从此揭开了现代指纹识别的序幕。1892年,英国Sir Francis Galeton对指纹进行了系统的研究，并提出了指纹细节特征分类，将指纹分为斗(whorl)、箕(loop)、弧(arch)三大类,使指纹识别应用进入了一个崭新的时期。1899年，英国Edward Henry建立了著名的Henry指纹分类系统并于1901年被英国政府正式采用，随后西方各国亦相继采用，指纹识别应用正式走上了科学化道路。随着电子计算机的出现，采集技术的发展以及对指纹识别的研究,人们逐渐将人工的指纹识别向自动指纹识别(Automated Fingerprint Identification System)AFIS转变。美国最早于1963年首先开展有关软件的研制，于1975年成功推出第一个商业化系统。我国在80年代初对指纹识别展开研究。随着越来越多的电子设备进入人们日常生活(如算机、ATM、门禁控制、各种智能卡等)，人们对身份识别技术要求越来越高,迫切需要有准确、安全、方便的识别技术。而指纹识别由于具有唯一性、稳定性使得其在安全领域得到了广泛的应用。 指纹识别是模式识别领域中使用最早的也是最为成熟的生物鉴定技术,它是集传感器技术、生物技术、电子技术、数字图像处理、模式识别于一体的技术。自动指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以自动、迅速、准确地鉴别出个人身份。 - 4 - 吉林大学毕业设计(论文) 1.3生物识别技术简介 长期以来，在人类社会活动中需要验证个人身份时，传统的方法是验证该人是否持有有效的证明文件或信物，如照片、密码、磁卡等。从本质上来说，这种方法验证的是该人所持有的某种“物”，而不是验证其本人。只要“物”的有效性得到确认，则持有该“物”的人的身份也就随之得到确认。这种以“物”认人办法的漏洞是显而易见的，首先，合法的人如果遗失验证其身份的“物”，则合法的人本身得不到合法的验证;其次，各种伪造证件、信物以及密码被破译或盗用又使非法的人得到合法的验证。受启发于人的身体特征具有不可复制的特点， [7]人们开始把目光转到生物识别技术上。 生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，生物特征是唯一的、可以测量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式。生物识别系统对生物特征进行取样，提取其唯一的特征并且转化成数字代码，并将这些代码组成特征模板。人们用识别系统进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。 用于生物识别的生理特征有虹膜、面容、指纹等，行为特征有签字、声音等。基于这些特征，人们开发了虹膜识别、面部识别、指纹识别、签名识别、发音识别等多种生物识别技术。 虹膜识别技术:虹膜是一种在瞳孔内的织物状环状物，每一个虹膜都包含水晶体、细丝、斑点、凹点、皱纹等特征。由于虹膜的采集多是通过全自动照相机来完成的，所以其优点是用户无需与设备进行物理上的接触，方便了用户的使用。其缺点是很难将图像获取设备的尺寸小型化，聚焦所需的摄像头非常昂贵，而且对光源的要求也极高。 面部识别技术:这项技术通过对面部特征和它们之间的关系来进行识别。基于这些特征的识别是非常复杂的，需要人工智能和机器知识学习系统。面部识别的优点是面部识别是非接触的，方便实用。其缺点是使用者面部的位置与周围的光环境都可能影响系统的精确性，并且采集图像的设备要比其它技术昂贵得多。 指纹识别技术:指纹识别技术己经有很长的历史了，通过分析指纹的局部特征如脊、谷、终点、分叉点等，可以从中抽取详尽的特征点，从而可靠地确认个人身份。指纹识别的优点是指纹为人体独一无二的特征，它们的复杂度可以提供用于鉴别的足够特征。进行指纹识别时，用户只需将手指与采集仪接触即可，使 - 5 - 吉林大学毕业设计(论文) 用非常的方便。指纹识别的缺点是某些人的指纹特征很少难以识别，另外指纹识别是物理接触式的，指纹采集时的状态对图像的提取有一定的影响。 签名识别技术:签名识别和声音识别一样，是一种行为测定学。它通过测量整个签名动作中字母与字母之间不同速度、顺序和压力的方式来进行数字化提取。其优点是使用签名识别更容易被大众接受而且是一种公认的身份识别技术。其缺点是随着年龄的增长、性情的变化，签名将会发生改变，而且签名也很容易被仿造。 声音识别技术:它通过不断测量、纪录声音波形的变化，将现场采集到的声音同登记过的声音模板进行匹配来实现身份的认证。其优点是采取非接触的识别技术，用户可以自然的接受。其缺点是声音会随着音量、速度和音质的变化而影响到采集与比对的结果，故很难进行精确的匹配。 1.4指纹识别技术简介 需要全部论文的加我QQ 851482301 珍惜 还有该论文的 开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 、任务书、论文、Protel原理图 、外文文献等 - 6 -