一種新型指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

相對于人體其他的生物特征而言，指紋在唯一性、永久性方面有著明顯優(yōu)勢，即使皮膚受傷磨損，只要不傷及真皮，也能重新長出。另外，指紋識別應(yīng)用起來方便可靠，不會對人體構(gòu)成損傷?；谶@些特征，指紋識別技術(shù)受到了普遍重視，一系列帶有身份識別和防偽功能的產(chǎn)品被開發(fā)，如指紋身份證、準考證、社會保障卡、銀行儲蓄卡等。隨著計算機集成技術(shù)的提高，指紋識別設(shè)備已向小型化、自動化、嵌入式方向發(fā)展，并顯示出旺盛的市場需求。
本系統(tǒng)采用高性能、低功耗的DSP芯片TMS320VC5501作為核心處理器，擴展了SDRAM和FLASH存儲器，集成了CMOS圖像采集、LCD、鍵盤、JTAG仿真接口USB等外設(shè)，設(shè)計緊湊、布局合理；充分利用了片上資源，僅用一片DSP芯片完成了從指紋圖像獲取、預(yù)處理、指紋匹配及結(jié)果顯示等功能。系統(tǒng)既可以脫機工作，也可以通過接口進行二次開發(fā)，整合到其他系統(tǒng)中去。
1 指紋識別基本原理
指紋識別主要涉及指紋采集、圖像預(yù)處理、特征提取、特征匹配等過程。首先，通過指紋采集設(shè)備獲取指紋的數(shù)字圖像，并對原始圖像進行預(yù)處理，提高圖像質(zhì)量。然后，指紋識別算法從指紋圖像中提取出所需的特征數(shù)據(jù)，根據(jù)需要將特征信息存入指紋數(shù)據(jù)庫中。最后，用當前獲得的特征數(shù)據(jù)與預(yù)存在特征庫中數(shù)指紋模板進行比對，通過匹配算法計算出它們的相似程度，從而得到兩幅指紋圖像的匹配結(jié)果。指紋識別原理框圖如圖1所示，指紋圖像預(yù)處理、特征提取、指紋匹配是整個系統(tǒng)的核心。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計與研究
指紋識別系統(tǒng)硬件平臺是應(yīng)用程序與指紋識別算法運行的物理平臺。綜合考慮器件選型、結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低成本、工作穩(wěn)定、可擴展接口與調(diào)試方便等方面的因素，確定了系統(tǒng)硬件設(shè)計方案，其組成部分為：核心處理器(DSP)、系統(tǒng)電源管理、存儲設(shè)備(SDRAM和FLASH)、指紋采集頭、人機交互模塊(鍵盤和LCD)、在線仿真接口(JTAG)。整個系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。