【正文】 對 這些算法效果進(jìn)行了深入地分析，并在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)仿真實驗效果完成本文的算法設(shè)計?；趩纹瑱C(jī)識別系統(tǒng)由于硬件條件的限制，在運(yùn)行速度、處理能力、外圍電路等方面都不是很理想。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計方案 21 基于 DSP 的系統(tǒng)構(gòu)成 本文根據(jù)嵌入式指紋識別系統(tǒng)的發(fā)展趨勢以及實際需求，構(gòu)建了一個由主控電路 ( DSP 芯片和存儲器 )、輸入通路 (指紋圖像采集部分 )、輸出通路 (RS23 USB接口 )、人機(jī)交互設(shè)備 (LED 顯示 )、調(diào)試端口 (JTAG )和電源管理及監(jiān)控電路等六大部分綜合而成的自動指紋識別系統(tǒng)硬件平臺，實現(xiàn)了既可聯(lián)機(jī)又可脫離計算機(jī) 獨立運(yùn)行的自動指紋識別系統(tǒng)。因此指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循 : 在指紋匹配之前，需要建立用戶指紋模板庫。近年來，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，指紋識別技術(shù)的研究再次掀起高潮。市場上指紋公司給出的指紋算法性能指標(biāo)是沒有什么說服力的，不同公司的系統(tǒng)性能也沒有可比性。對于理想的系統(tǒng)來說，這兩個錯誤率都應(yīng)該是零。特征點及其方向就能很好地描述指紋，因此在預(yù)處理階段算得的指紋方向為指紋匹配提供了強(qiáng)有力的特征信息。該方法細(xì)化效果如圖 27(c)所示。 細(xì)化算法的種類很多，按照細(xì)化順序來看主要分為 3 類：串行細(xì)化、并行細(xì)化和混合細(xì)化 [39,40]。動態(tài)閾值算法是基于局部的閾值選取方法，這種方法充分考慮到了圖像的不均勻性，由于圖像在某一區(qū)域的像素灰度值具有高度相關(guān)，對指紋圖像進(jìn)行分塊后，能根據(jù)圖像灰度自動選擇合適的閾值，該方法比全局閾值法更為精確，又比局部閾值法簡單。如使用模版尺寸為 33? 水平模版和垂直模版的 sobel算子為： 1 0 12 0 21 0 1?????????和 1 2 10001 2 1? ? ??????? 將原始指紋圖像分別與兩模板進(jìn)行離散卷積，即可求得一階偏導(dǎo) ( , )x uv? 、( , )y uv? 。為了保持點方向的有效性和使用方便，對點方向在一小塊內(nèi)聚類則得到塊方向圖。根據(jù)這個特性，可將指紋圖像劃分為一個個獨立的、互不重疊的子塊，每個子塊用一個方向碼來表示，這個方向碼對應(yīng)于這個子塊中的紋線的主要方向。 Gabor 濾波器是一種帶通濾波器，它具有良好的方向和頻率選擇特性 [24,26,30]，其在空間域的表達(dá)式為： 第二章 自動指紋識別原理與算法設(shè)計 13 39。理想的指紋圖像由脊線和谷線交替構(gòu)成，脊線和谷線粗細(xì) 均勻，除了在細(xì)節(jié)點、奇異點等區(qū)域出現(xiàn)不規(guī)則形狀外，在大部分區(qū)域，脊線之間和谷線之間互相平行，且呈現(xiàn)連續(xù)的、方向平緩變化的曲線形態(tài)。通常采用平滑濾波、銳化、灰度修正等手段。 指紋紋線模糊對指紋局部特征提取的影響尤為嚴(yán)重。 ③ 曲率：描述紋路方向改變的速度。在計算指紋的紋數(shù)時，一般先要連接中心點和三角點，這條連線和指紋紋線相交的數(shù)量即可認(rèn)為是指紋的紋數(shù)。有的指紋識別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有的指紋識別算法還是使用了所取得的完 整指紋進(jìn)行分析和識別?？傮w特征包括：基本紋路圖案（環(huán)型、弓型和螺旋型）、中心點、三角點和紋線數(shù)等 [5]。指紋圖像的預(yù)處理包括增強(qiáng)、二值化、細(xì)化等處理步驟。 第三章 根據(jù)系統(tǒng)需求，提出本文總體設(shè)計思想和設(shè)計方案，并對核心器件 DSP的各項特性進(jìn)行深入研究，為后文的詳細(xì)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。同時可以帶動計算機(jī)、電子、光學(xué)、圖像處理、模式識別等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，具有很大的理論與現(xiàn)實意義。 第一章 緒 論 5 課題的目的和意義 目前，指紋識別技術(shù)系統(tǒng)常見有兩種應(yīng)用方式：連接 PC 的桌面應(yīng)用系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)。 1998 年年底，時任國家主席的江澤民同志對日本國進(jìn)行 國事訪問期間，專程參觀了日本國研制的指紋識別以及其他生物識別技術(shù)成果 [3]。首先，通過指紋讀取設(shè)備取得圖像，并對原始圖像進(jìn)行初步處理，使之更清晰。 20 世紀(jì) 60 年代，隨著計算機(jī)技術(shù)的誕生、發(fā)展與不斷進(jìn)步，圖像處理與模式識別方法的日益完善，人們開始著手研究利用計算機(jī)來處理指紋。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過對他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就能驗證他的真實身份，這就是指紋識別技術(shù)。生物特征識別具有以下幾個特點： (1) 廣泛性：即每個人都應(yīng)該具有這種特征； (2) 唯一性：每個人擁有的該項特征各不相同，獨一無二； (3) 穩(wěn)定性：其特征基本不隨時間、外界條件變化； (4) 可采集性：所選擇的特征應(yīng)便于測量?；跇?biāo)識和基于知識的鑒別技術(shù)已經(jīng)被人們使用了千百年，其主要優(yōu)點是簡單而且成本較低。 it is accurate, reliable and also secure. Because fingerprint is unique and fingerprint identification technology is feasibility and practicability, fingerprint identification has bee one of the most popular and convenient identification technology. The relativelymature Fingerprint identification system are PCbased、 high cost and plex, its size is huge and can only be applicable to fixed location. In the last few years, with the development of embedded technology. Fingerprint identification technology research became hot again. Embedded processor with high ability is introduced into the AFIS, it not only reduces the price, but also improves the performance of the system. Lots of articles about the AFIS were read, key arithmetic of fingerprint image preprecess、 fingerprint minutiae extraction and fingerprint minutiae matching were discussed. Practical results of arithmetic were analyzed though simulation, after that, image arithmetic was designed. LTTSS500, a fingerprint sensor which is small, cheap and low power consumption is introduced into the fingerprint capturing the same time, new arithmetic based on distant which adapt to scratch fingerprint sensor was put forward. This arithmetic can capture the displacement of the fingerprint using the information contained in the pels of the sensor, it can also resume the fingerprint image without any crossover. By using TMS320VC5509 DSP, a new fingerprint system was designed which can either be used separately or be embedded in other products. The result of the experiment shows that the system’s operation speed and the accuracy rate of identifying have all reached the ideal targets, and successfully put in use of security applications of zhejiang industry university branch, one of the 20xx Zhejiang university entrance examination examines test papers spot. Key words: fingerprint sweep sensor, image reconfigument, DSP, fingerprint identification Ⅱ 目 錄， 2 目 錄 第一章 緒 論 ....................................................................................................................1 引言 ......................................................................................................................1 生物特征識別技術(shù) ..............................................................................................2 生物特征識別技術(shù)的特點 .......................................................................2 各種生物識別技術(shù)的比較 .......................................................................2 自動指紋識別技術(shù) ...................................................................................3 指紋識別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................4 課題的目的和意義 ..............................................................................................5 本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 ......................................................................5 第二章 自動指紋識別原理與算法設(shè)計 ..........................................................................7 指紋識別系統(tǒng)的算法結(jié)構(gòu) ..................................................................................7 指紋特征介紹 ......................................................................................................8 指紋圖像預(yù)處理 ................................................................................................11 指紋圖像增強(qiáng) .........................................................................................12 方向圖計算 .............................................................................................13 二值化處理 .............................................................................................15 細(xì)化處理 .................................................................................................16 指紋特征提取 ....................................................................................................17 指紋特征匹配 .........