基于dsp的指纹生物特征识别系统的设计___课程设计说明书.doc

目 录 目 录 1 摘 要 2 1、任务提出与方案论证 3 1.1任务提出 3 1.2 方案论证 3 2、总体设计 4 2.1 指纹识别系统原理 4 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 4 3、详细设计 6 3.1 硬件设计 6 3.1.1 DSP 处理器与FPS200 指纹检测芯片相连 9 3.1.2 DSP 存储空间扩展 10 3.1.3 扩展串行通信口 13 3.1.4 其他电路设计 14 3.2.软件设计 17 总结与致谢 21 参考文献 22 附 录 23 摘 要 指纹识别技术通过分析指纹的局部特征，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作为人体独一无二的特征，它的复杂度可以提供用于鉴别的足够特征，具有极高的安全性。相对于其他身份认证技术，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术，指纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是具有很高的实用性、可行性，已经广泛应用于金融、电子商务以及安全性能要求教高的行业中。1、任务提出与方案论证 1.1任务提出 指纹作为人体的重要特征，具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段。通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用。随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进，指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。在指纹检测与处理过程中有一个非常重要的问题，就是依赖计算机来处理指纹特征还是依赖于嵌入式平台。应该来说计算机速度快，用来进行指纹识别当然不会存在速度问题，但是指纹识别技术正进入一些离线型设备中，如指纹门禁系统含指纹信息的身份证等由于多方面的原因，这些设备不适合利用PC 机进行在线处理，这样就需要采用嵌入式系统使用嵌入式平台进行指纹检测与识别，实际上包含两个问题： (1) 研制能进行指纹处理的开发板它应该成本低，运行速度快，使用方便和独立运行等； (2) 研究一整套能使用在该开发板的指纹识别算法传统算法复杂并且运算量比较大，所以需要一整套算法简单运算速度快的基于嵌入式应用的指纹识别算法。 1.2 方案论证 本文就是说明基于嵌入式应用的指纹开发板，它具有指纹检测与处理功能,能够离线使用美国Veridicom 公司开发了用于指纹检测与处理的开发板MatchBoard, 该开发板使用NEC μProc 822/823 64 位ASIC 单片机系统扩展了1M的SDRAM 存储器和8M 的Flash存储器,日本BMF 公司也推出了一款类似的开发板。这些开发板的共同的特点就是处理器主频都非常高,都外扩了大量的程序存储器和数据存储器,成本都非常高难于进入嵌入式应用设备中。本文所述的是基于研制一款低成本的用于指纹检测与处理的模块板，在该板上使用TI 公司低成本的DSP 处理器VC5402 板上分别扩展了512kB 的程序存储器和数据存储器，开发板提供了一个异步串口与计算机进行通信。板上提供了2 个JTAG 接口，一个为10 芯的JTAG 接口用于对CPLD 芯片进行编程，另一个为14 芯的JTAG 接口用于对DSP 芯片进行调试该开发板外接+5V 的电压用户可以直接使用也可以进行二次开发。 2、总体设计 2.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图2-1 2.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前指纹图像的获取主要有四种方法：一种是光学采集器；压电式传感器；一种是用半导体传感器；一种是超声波指纹扫描仪。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。 取像设备 光学取像设备 半导体指纹传感器 超声波扫描 体积 大 小，比手指略大 中 耐用性 非常耐用 好 一般 成像能力 对汗多脏的手指成像模糊 手指上有汗渍污垢不能成像 非常好 功耗 高 低 高 成本 高 低 很高 指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出