基于FPGA的手持式虹膜识别仪的设计

摘要

由于信息安全产业的兴起，虹膜识别技术作为最有潜力的生物识别技术之一正受到各行各业越来越广泛的关注，它能够取代传统的密码、IC卡等身份认证方式从而更好地保障个人信息安全。FPGA（Field Programmable Gate Array）是新一代的可编程逻辑器件，具有功耗低、资源多、可维护等特点，在各个领域都有广泛的应用。目前，利用FPGA来研发虹膜识别设备在国内外都比较少见。
　　本文通过分析FPGA在实现虹膜识别算法方面的优势及具体的实现方法，设计了一种基于FPGA的手持虹膜识别仪。通过前端的CMOS图像传感器采集虹膜图像，利用FPGA运行虹膜识别算法处理虹膜图像得到虹膜特征模板，根据手持机工作模式的不同，将模板存储在SD卡中或与SD卡中的模板进行比对，同时利用硬件协议栈芯片实现与远端服务器的TCP通信和通过TFT屏幕实现人机交互。本文完成了整个系统硬件的搭建及PCB制作，并完成了FPGA的部分代码，包括FPGA的外围设备的驱动代码、部分虹膜识别算法的优化以及以及整个设备的控制代码。
　　本文还设计了手持设备的配套软件，以便于手持设备的使用。配套软件在QT环境下开发，具有虹膜采集控制设置、虹膜模板数据库管理、设备运行参数控制等功能。
　　经过实际的测试，本设备能够较好地进行身份认证，具有很低的FRR和FAR，具备很高的实用价值。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究概况

1.3 手持式虹膜识别仪的应用

1.4 课题研究的内容与意义

1.5 论文安排

2 虹膜识别算法的原理及FPGA实现

2.1 虹膜识别原理

2.2 FPGA技术简介

2.3 虹膜识别算法在FPGA上的实现及优化

2.4 本章小结

3 手持式虹膜识别仪硬件系统设计

3.1 硬件系统结构

3.2 原理图及PCB设计

3.3 FPGA逻辑设计

3.4 本章小结

4 控制软件设计

4.1 软件功能概述

4.2 软件开发环境及软件总体结构

4.3 功能模块设计

4.4 本章小结

5 测试与测试结果分析

5.1 设备的测试场合以及测试方法介绍

5.2 测试结果分析

5.3 本章小节

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位论文期间发表论文目录