基于fpga指紋識別系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文(完整版)
【正文】 識別技術(shù)的應(yīng)用可以使我們的生活更加方便快捷，更加安全。 在今后的汽車應(yīng)用中，用戶可輸入家庭成員指紋樣本，經(jīng)鑒權(quán)才能駕駛。例如，今后警察可在一個犯罪高發(fā)區(qū)截住一名嫌疑人，要求其提供指紋而不是身份證或汽車駕照。 課題目標:以FPGA作為核心控制器件，實現(xiàn)指紋圖像的采集、存儲、處理和比對等，完成對指紋圖像的有效識別。其成本下降得也很快,大大加快了指紋識別技術(shù)的推廣速度。此外, 生物特征還包括虹膜、視網(wǎng)膜、聲音和臉部熱譜圖等。隨著光學(xué)技術(shù)和光學(xué)儀器加工工藝的進步,各種采集指紋圖案進行身份認證的系統(tǒng)和設(shè)備中需要配備的高清晰、無畸變光學(xué)采集儀也達到了很高水平,確?？梢陨筛哔|(zhì)量的指紋圖像。本系統(tǒng)采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作為核心控制器件，這款器件采用90ns的先進工藝，最大容量50萬門，可支持32位的RISC處理器，具有128 Mbit 并行Flash，足以滿足設(shè)計的要求。 研究意義生物識別技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于身份驗證領(lǐng)域。如果連續(xù)幾次認證無法通過，則手機會刪除存儲器中的關(guān)鍵信息然后關(guān)機。當(dāng)指紋匹配成功時，汽車便按已編程設(shè)定的內(nèi)部參數(shù)來控制后視鏡、汽車座椅、無線基站以及車內(nèi)空氣環(huán)境。系統(tǒng)操作時首先利用鍵盤選擇指紋存儲模式，將獲得的指紋圖像信息存儲到FLASH中作為指紋數(shù)據(jù)庫，然后切換到指紋識別模式，再利用上述方法獲得指紋圖像信息。預(yù)處理的目的是改善輸入指紋圖像的質(zhì)量，以提高特征提取的準確性。目前常用的指紋圖像分割的一般方法是：一種是基于圖像灰度特性的灰度均值分割，這種分割容易把有效部分割除掉，而把用力重的模糊不清的區(qū)域保留；另一種是基于灰度方差的閾值分割，這種單一分割方法不適合低對比度的圖像；第三種是基于指紋紋理的方向性，利用方向圖對指紋圖像進行分割。（3）指紋圖像二值化二值化，就是把灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎紫嚅g的二值圖像，通過設(shè)定一個全局閾值對增強后的指紋圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橛?、1兩種灰度表示，0代表脊線，為黑象素，作為前景。針對其算法的不足進行改進，重新構(gòu)造模板，采用統(tǒng)一模板，左上角區(qū)域為消除模板區(qū)域。這些點集中可能含有大量的偽特征點需進一步處理。 D5 為指紋圖像平均紋線寬度，可通過計算得到。本設(shè)計采用了一種矢量三角法來確定參照點的點模式匹配算法。因此,本設(shè)計選擇在極坐標系中做細節(jié)匹配,而且只需考慮輸入圖像與模板圖像間的旋轉(zhuǎn)形變參數(shù)。(2) 三對對應(yīng)頂點間的方向角相等。通常情況下,紋線數(shù)目比距離、相對角更具有魯棒性,因此,這里我們在判斷兩個矢量三角形是否全等時,增加了這個條件。 第三章 開發(fā)工具及器件簡介本設(shè)計中采用的MBF200是富士通公司推出的一款先進的固態(tài)指紋傳感器芯片，它除可自動檢測指紋外，還帶有SPI，MCU，USB等多種接口模式。MBF200作為一款可編程的傳感器芯片，其內(nèi)部設(shè)置了19個控制寄存器，以完成多種功能。其電容性傳感器陣列由二維金屬電極組成，所有金屬電極充當(dāng)一個電容板，接觸的手指充當(dāng)?shù)诙€電容板，器件表面的鈍化層作為兩板的絕緣層。如果A 屬于點集Q , B 屬于點集P ,并且下面式子均成立:( abs ( A. nDist1 B . nDist1) Td and abs ( A. nDist2 B . nDist2) Td and abs ( A. nDist3 B . nDist3) Td) (1)( abs ( A. nBeta1 B . nBeta1) Tα and abs ( A. nBeta2 B . nBeta2) Tα and abs ( A. nBeta3 B . nBeta3) Tα) (2)( A. nType1 = = B . nType1 and A. nType2 = = B . nType2and A. nType3 = = B . nType3) (3)( Abs ( A. nCrossNum1 B . nCrossNum1) +abs ( A. nCrossNum2 B . nCrossNum2) + abs ( A. nCrossNum3 B . nCrossNum3) Tc) (4)則認為兩個矢量三角形全等,且點A 和點B 分別是模板圖像和輸入圖像的參照點。(4) 三對對應(yīng)邊所穿過的脊線數(shù)目相同。在本設(shè)計中采用矢量三角形法來確定參照點。兩幅指紋圖的匹配,主要是解決旋轉(zhuǎn)、平移和形變等問題。指紋圖像匹配算法很多，主要包括基于圖像的匹配、脊模式匹配、點模式匹配以及基于圖形的匹配。(3) 小孔的刪除對細節(jié)特征點集P中任意
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