基于fpga指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 局部鄰域的紋線方向(弧度) ,Δθ為Ang ( i , j) 與θ( i , j) 之差的絕對(duì)值。(3) 小孔的刪除對(duì)細(xì)節(jié)特征點(diǎn)集P中任意兩個(gè)紋線分叉點(diǎn)j 1 ∈P1 , j2 ∈P2，如果它們之間的距離(像素點(diǎn)數(shù)) 小于D2，則認(rèn)為該兩點(diǎn)為偽特征點(diǎn)，予以刪除。在不對(duì)紋線做任何修復(fù)處理的情況下，在細(xì)化指紋圖像上直接提取原始細(xì)節(jié)特征點(diǎn)集，得到初步的特征提取結(jié)果；然后分析圖像中存在的各類噪聲及其特點(diǎn)，結(jié)合指紋細(xì)節(jié)特征點(diǎn)固有的分布規(guī)律和局部紋線方向信息，針對(duì)不同的噪聲采用針對(duì)性算法，并利用偽特征點(diǎn)在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)上的分布規(guī)律，將各類噪聲引起的偽特征點(diǎn)分別予以刪除，而將最終保留的特征點(diǎn)集作為真正特征點(diǎn)的集合。細(xì)化時(shí)，對(duì)每個(gè)像素抽取其臨域所需的像素點(diǎn)。細(xì)化算法中的OPTA算法滿足收斂性、連續(xù)性、拓?fù)湫院捅３中裕休^好的細(xì)化效果。處理方式如下： 由于采集到的指紋圖像不同區(qū)域深淺不一，如對(duì)整幅圖像使用同一閾值進(jìn)行二值分割，會(huì)造成大量有用信息的丟失。當(dāng)Z小于預(yù)定義的閾值T3時(shí)說(shuō)明該塊為墨跡很濃，峰和谷被墨跡粘連混淆的區(qū)域應(yīng)去除。但是對(duì)于指紋不連續(xù)、單一灰度等難以正確估計(jì)的區(qū)域及中心、三角附近，方向變化劇烈的區(qū)域，方向圖分割則難以取得令人滿意的效果。使得原來(lái)方差大的點(diǎn)歸一化后幅度更大，反之相反；而灰度值大或者小于均值的點(diǎn)，歸一化后繼續(xù)大或小于期望均值，而且歸一化為點(diǎn)操作，不會(huì)改變指紋的紋理結(jié)構(gòu)。由于指紋特征僅包含在脊線的形狀結(jié)構(gòu)中，所以，通過(guò)歸一化、二值化和細(xì)化把深淺不一、寬度不同的脊線變成灰度相同、單像素寬的細(xì)脊線，以便于特征提取。利用此傳感器可以完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。本系統(tǒng)還可利用RS232與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，可以方便擴(kuò)展，使得系統(tǒng)可以應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。由FPGA處理采集來(lái)的數(shù)據(jù)，由于FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)空間太小，無(wú)法存儲(chǔ)一張完整的指紋圖像，所以將指紋數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在SDRAM中。這些功能的實(shí)現(xiàn)具有非常多的用處。不到一秒鐘，電腦將檢測(cè)到的指紋模板與存儲(chǔ)的模板進(jìn)行比較，并建立一個(gè)與駕駛者相符的相關(guān)設(shè)置。有了指紋識(shí)別后，便無(wú)需使用郵箱密碼或個(gè)人識(shí)別號(hào)碼。手機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)要求用戶通過(guò)一個(gè)快速的認(rèn)證過(guò)程，用戶將其手指劃過(guò)傳感器，如果通過(guò)認(rèn)證則授權(quán)使用手機(jī)的各項(xiàng)功能。便攜式的指紋識(shí)別技術(shù)對(duì)我們的生活也具有深遠(yuǎn)的意義。該項(xiàng)目利用嵌入式軟核實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理，利用硬件實(shí)現(xiàn)識(shí)別算法，保證了系統(tǒng)功能的完整性與識(shí)別的正確性。而識(shí)別算法我們采用美國(guó)FBI推薦的特征點(diǎn)匹配算法來(lái)實(shí)現(xiàn)指紋的識(shí)別，更保證了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。所以，設(shè)計(jì)一套體積比較小、速度更快的嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)是非常有意義的?，F(xiàn)代電子集成制造技術(shù)使得我們可以生產(chǎn)出相當(dāng)小的指紋圖像讀取設(shè)備和指紋識(shí)別模塊。但隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其運(yùn)算速度的迅速提高,使指紋對(duì)比鑒定的應(yīng)用發(fā)生了革命性的變化。基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論 設(shè)計(jì)背景生物識(shí)別技術(shù)是利用人的勝物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的技術(shù), 人的指紋就是生物特征之一。由于最早的指紋識(shí)別技術(shù)僅僅依靠人工對(duì)比，工作效率低下、比對(duì)正確率低、對(duì)比對(duì)人員的要求高，從而使得指紋識(shí)別技術(shù)無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)小型化的進(jìn)展,使采用微機(jī)甚至單片機(jī)也可以進(jìn)行指紋對(duì)比運(yùn)算成為可能。傳統(tǒng)的PC、MCU、或者DSP的處理平臺(tái)移動(dòng)性比較差，體積比較大，無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。該項(xiàng)目利用嵌入式軟核實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理，利用硬件實(shí)現(xiàn)識(shí)別算法，保證了系統(tǒng)功能的完整性與識(shí)別的正確性。指紋比對(duì)時(shí)，采用同樣的方法，得到比對(duì)模版，然后將比對(duì)模版與建檔模版利用指紋識(shí)別算法進(jìn)行比對(duì)，得出比對(duì)結(jié)果。指紋因其惟一性、終生不變性和較低的識(shí)別成本而成為目前使用最廣泛的生物識(shí)別技術(shù)，在罪犯識(shí)別、社會(huì)保險(xiǎn)、電子商務(wù)、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 這種識(shí)別技術(shù)對(duì)于被盜的手機(jī)用戶也有好處。 在語(yǔ)音郵件的應(yīng)用中，當(dāng)撥出一個(gè)語(yǔ)音郵件號(hào)碼后，用戶只需將手指劃過(guò)傳感器便可令系統(tǒng)識(shí)別。 當(dāng)駕駛者進(jìn)入汽車時(shí)，他/她將手指置于傳感器上，啟動(dòng)識(shí)別過(guò)程。此外，還可控制駕駛速度，如果駕駛者僅為十來(lái)歲的孩子，則將速度限制在每小時(shí)55公里。 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件框圖及各模塊介紹：系統(tǒng)采用xilinx公司Spartan－3E 系列FPGA作為核心的控制和運(yùn)算芯片，數(shù)據(jù)采集模塊由富士通公司的MBF200電容式指紋傳感器來(lái)完成，MBF200指紋傳感器可以完成指紋圖像的采集并用其自帶的A/D轉(zhuǎn)換器將指紋圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用SPI接口傳送至FPGA進(jìn)行存儲(chǔ)。通過(guò)FPGA調(diào)用指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，尋找與之匹配的指紋信息，最后將比對(duì)結(jié)果在LCD中顯示。而本系統(tǒng)采用美國(guó)富士通公司的MBF200電容指紋采集傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋圖像的采集，該款指紋傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS技術(shù)，含有8位A/D轉(zhuǎn)換器，～5V的寬電壓范圍，能自動(dòng)檢測(cè)是否有指紋到達(dá)傳感器，并實(shí)現(xiàn)在線采集，它的最大優(yōu)點(diǎn)是在保證指紋圖像高分
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