基于DSP自动指纹识别系统的研究与实现

摘要

由于人体指纹具有稳定性和唯一性,指纹识别技术已经成为生物识别技术领域应用最广泛的技术,通过指纹特征来鉴别身份的技术正得到越来越广泛的应用。由于指纹识别算法大多较为复杂,需要较高主频的处理器来运行该算法,因此传统的高性能自动指纹识别系统大多是基于PC平台的。而当今民用市场对自动指纹识别系统的便携性和易用性提出了更高的要求,自动指纹识别技术正向着小型化和嵌入式的方向发展。
　　本文研究了基于DSP平台的自动指纹识别系统。并且对指纹识别算法进行改进优化,研究了一套基于DSP平台自动指纹识别系统的核心算法。针对这些情况,笔者展开了一系列的研究,主要工作如下:
　　(1)研究了指纹图像预处理、特征提取和特征匹配的各种算法。利用MATLAB仿真对指纹识别算法进行优化和改进研究,实现了一套指纹识别核心算法。在图像预处理中提出了利用Gabor增强矩阵进行图像增强的方法,减少了Gabor增强算法的运算量,实现了Gabor增强算法在实时自动指纹识别系统中(AFIS)的应用;
　　(2)设计了一套硬件系统。在设计中,根据系统的实现要求并且综合考虑成本与性能等因素,确定了以TI公司的数字信号处理器TMS320VC5416和ALTERA公司的复杂可编程逻辑器件EPM7128为核心的系统组成方案;使用SST公司的存储器SST39VF800存放程序代码,用“Boot Loader”技术实现目标系统的脱机运行;
　　(3)使用Fingerprint Card公司的固态指纹传感芯片FPC1011C完成了指纹图像的采集任务;
　　(4)完成了基于VC54x系列DSP C语言的系统初始化程序、数据传输程序、指纹采集程序、以及指纹预处理和匹配程序的编写,并面向系统进行了软件调试。并且为CPLD编写了Verilog程序;
　　(5)对软件和硬件进行调试且概括了在系统调试过程中遇到的问题和相应的解决方法。实验证明本系统设计比较合理,各模块工作稳定,能实现基于DSP平台的自动指纹识别系统。

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第一章 绪论

§1.1 生物识别技术

§1.2 指纹识别技术

§1.3 指纹识别技术的现状和发展前景

§1.4 论文的研究目的及意义

§1.5 论文的内容安排

第二章 自动指纹识别系统

§2.1 指纹图像特征

§2.2 自动指纹识别系统构成

§2.3 指纹识别系统评价指标

§2.4 本章小结

第三章 指纹识别算法的研究和实现

§3.1 方向场的求取

§3.2 指纹图像的滤波

§3.3 指纹图像二值化

§3.4 指纹图像的细化

§3.5 指纹图像特征提取及特征匹配

§3.6 本章小结

第四章 系统硬件的总体设计与调试

§4.1 DSP处理器

§4.2 基于TMS320VC5416的核心设计

§4.3 指纹图像采集部分的设计

§4.4 存储器电路的设计

§4.5 全局逻辑控制电路CPLD模块的综合设计

§4.6 硬件调试问题总结

§4.7 系统硬件实物图

§4.8 本章小结

第五章 系统的软件设计及调试

§5.1 DSP的软件开发环境CCS

§5.2 系统存储器配置文件的设计

§5.3 系统时序的设置

§5.4 Bootloader程序设计

§5.5 系统的工作流程

§5.6 MATLAB与CCS结合进行调试

§5.7 本章小结

第六章 总结

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果