【正文】 同，老化程度不同。包括發(fā)送指紋傳感器初始化命令，要求指紋傳感器開始或停止捕獲指紋圖像的命令，以及詢問手指是在采集設(shè)備表面、甚至可以驅(qū)動指紋傳感器判斷待掃描物體是否為指紋。下面將對指紋識別技術(shù)的每個步驟做詳細(xì)論述。圖像首先被分成幾個小區(qū)域（窗口） ，并在每個區(qū)域上計(jì)算出脊的局部方向來決定方向圖，可以由空間域處理，或經(jīng)過快速二維傅里葉變換后的頻域處理來得到每個小窗口上的局部方向。二值化的困難在于，因?yàn)椴⒉皇撬械闹讣y圖像都有相同的閥值，所以一般不能從單純的強(qiáng)度入手。與特征點(diǎn)相連的脊是通過沿著脊線方向以脊間距采樣來表示。(2)穩(wěn)定性由于門禁系統(tǒng)的特殊性，必須是運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低的可以長期不問斷工作的系統(tǒng)，所以穩(wěn)定性顯得尤為重要。(7)通訊設(shè)備：包括交換機(jī)設(shè)備、路由器和 MODEM 等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接。這 lGB 的空間，S3C2410 處理器又根據(jù)所支持的設(shè)備的特點(diǎn)將它分成了 8 份，每份空間有 128M，這每份空間又稱為一個 BANK 區(qū)。NAND Flash 可以存放數(shù)據(jù)和程序，但需要特定的指令進(jìn)行讀寫。為了讓 PC 機(jī)與 S3C2410 的串口進(jìn)行通訊，選用MAX3232 電壓轉(zhuǎn)換芯片，它采用收、發(fā)、地三線連接，無握手信號，通過 S3C241 O內(nèi)部的串口控制器進(jìn)行控制。本系統(tǒng)選擇的是 ZC301 芯片的 USB 攝像頭，通過其驅(qū)動的移植應(yīng)用到門禁系統(tǒng)當(dāng)中。VDEN 信號有效的情況下，LCD 控制器送出的數(shù)據(jù)在 VCLK 的上升沿送出，在下降沿時被 LCD驅(qū)動器采樣。CPU 通過 I／O讀寫 NE2022 寄存器來控制 AX88796 的工作狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程 DMA FIFOs 與 AX88796的內(nèi)部緩存 SRAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該模塊主要任務(wù)是完成與外界信息的交互，以實(shí)現(xiàn)門禁控制器的內(nèi)部局部網(wǎng)和 Inter 之間的通信，設(shè)計(jì)中采用 TCP／IP 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離采集與傳輸處理。(3)S3C2410 液晶的位時鐘信號 VCLK 與 LCD 的時鐘信號 CK 連接。攝像頭在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用中越來越廣泛，通常用作視頻圖像采集和實(shí)時的現(xiàn)場監(jiān)控。這是因?yàn)?Linux 的開發(fā)采用的是宿主機(jī)和開發(fā)板協(xié)同工作的方式，在程序的調(diào)試和 Linux 的操作指令都是通過終端并由宿主機(jī)的串口傳輸給開發(fā)板的。代碼部分則放在 從 Ox00000000開始的地址空間內(nèi)。S3C24l O 空間映射如圖 3．3 所示。(5)電力設(shè)備：采用直流電源作為整個門禁系統(tǒng)的運(yùn)行電源和門鎖電源(一般采用內(nèi)部電源)。方案設(shè)計(jì)的原則如下：(1)實(shí)用性門禁系統(tǒng)的功能應(yīng)符合實(shí)際需要，不能華而不實(shí)，片面追求系統(tǒng)的超前性，勢必造成投資過大。N7 是特征點(diǎn) M 的按逆時針方向排列的鄰近點(diǎn)。二值操作使一個灰度圖像變成二值圖像，圖像在強(qiáng)度層次上從原始的 256 色降為2 色。通過圖像增強(qiáng)可以過濾噪聲，增強(qiáng)脊和谷的對比度。這些都為特殊需求場合而準(zhǔn)備的。（6） 應(yīng)用程序接口（SDK）應(yīng)用程序接口能力用于描述指紋傳感器的功能，也就是與指紋傳感器配套使用的程序接口的功能。分辨率是影響成像質(zhì)量的第二個關(guān)鍵因素。內(nèi)部還包括了自動增益電路和邏輯控制芯片，以及串行、并行、USB 等接口電路。有的時候還會根據(jù)手指特有的生理沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11表現(xiàn)，來判斷是否為真實(shí)的手指，如果用手背等其它膚紋來接觸采集設(shè)備，會被拒絕。指紋數(shù)據(jù)以數(shù)字信息表示和存儲。（4）脊線：特征點(diǎn)對應(yīng)的脊線（d,a） 。現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和攝像頭中絕大部分采用 ARM 技術(shù)。目前，采用 ARM 技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)核的微處理器，已遍及消費(fèi)類電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了 32 位 RISC 微處理器 75%以上的市場份額。 （7）目前，嵌入式系統(tǒng)多用于手機(jī)等操作系統(tǒng)的開發(fā)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS） （要求實(shí)時和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。具有強(qiáng)實(shí)時特點(diǎn)的操作系統(tǒng)。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4第二章 指紋識別相關(guān)原理介紹 嵌入式操作系統(tǒng)簡介隨著嵌入式操作系統(tǒng)及嵌入式處理器技術(shù)的發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到大量以嵌入式處理器為硬件基礎(chǔ)的系統(tǒng)中，常見的嵌入式操作系統(tǒng)有：Linux、 WindowsCE、Symbian、Palm 和 μC/OSⅡ等。隨著取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展，生物指紋識別技術(shù)的逐漸成熟，可靠的比對算法的發(fā)現(xiàn)都為指紋識別技術(shù)提供了更廣闊的舞臺。指紋識別技術(shù)的發(fā)展與半導(dǎo)體技術(shù)、光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，從最初體積大、價格昂貴的光學(xué)技術(shù)傳感器到目前體積小、價格低廉的半導(dǎo)體傳感器，指紋采集設(shè)備在逐漸地向低功耗、小體積、低價位、高精度方向發(fā)展。美國 Veridi 公司的指紋識別算法同樣是國際上最優(yōu)秀的算法之一，它不進(jìn)行細(xì)化，直接對二值化后的指紋圖進(jìn)行濾波，在其上提取特征點(diǎn)，利用拓樸圖進(jìn)行對比，其拒判率小于 1％，誤判率小于 ％。嵌入式系統(tǒng)（Embedded System ） ，IEEE 對于嵌入式系統(tǒng)的定義是：An Embedded system is the devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or “用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置 ”[1]。系統(tǒng)響應(yīng)時間在毫秒到幾秒的數(shù)量級上（如電子點(diǎn)機(jī)）。 嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。 已經(jīng)是一個功能完備的操作系統(tǒng)了，其內(nèi)核寫得緊湊高效，可以充分發(fā)揮硬件的性能，在4MB 內(nèi)存的 80386 機(jī)器上也表現(xiàn)得非常好。 ARM 微處理器介紹 到目前為止，ARM 處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。（7）汽車上使用的 ARM 技術(shù)的芯片也無處不在，包括駕駛、娛樂、安全等方面的電子應(yīng)用都使用 ARM 系列芯片。圖 21 典型的指紋特征點(diǎn)指紋識別技術(shù)通常使用指紋的總體特征和紋形、三角點(diǎn)等來進(jìn)行分類，再用局部特征如位置和方向等來進(jìn)行識別用戶身份。指紋的幾何特性是指在空間上嵴是突起的，峪是凹下的。指紋采集器件以每秒幾十幀甚至幾百幀的速度來產(chǎn)生指紋圖像。沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12半導(dǎo)體指紋傳感器目前朝小型化方向發(fā)展。指紋傳感器需要能夠?qū)λ羞@些情況有效兼容，是其適用能力的表現(xiàn)。對于滑動式（SWIPE）指紋采集芯片來講，還包括指紋重構(gòu)（拼接）的命令接口等。（1）指紋圖像的獲取。然后設(shè)計(jì)合適的，相匹配的濾鏡，使之適用于圖像上所有的像素（空間場是其中的一個） 。而且單一圖像的對照物是變化的，比如，由于手在中心地帶按得比較緊，因此一個叫“局部自適應(yīng)的閥值”的方法被用來決定局部圖像強(qiáng)度的閥值。（2）比對特征點(diǎn)。(3)安全性在系統(tǒng)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，系統(tǒng)還必須提供安全可靠的門鎖控制，由于指紋的不變性和唯一性決定了指紋是目前最廉價、最可靠的身份識別方式，所以指紋開門更安全。指紋識別門禁系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)：(1)采用高效的指紋識別模塊，可使指紋直接開鎖，使用方便快捷，具有很高的安全性。為方便操作，S3C2410 獨(dú)立地給每個 BANK 區(qū)一個片選信號(nGCSO ．nGCS7)。3．2．3 SDRAM 單元SDRAM 具有容量大、存取速度快、成本低的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)串口與電壓轉(zhuǎn)換芯片 MAX3232 的原理圖如圖 36 所示。3．3 界面顯示接口模塊設(shè)計(jì)LCD(Liquid Crystal Display)稱為液晶。(4)S3C2410 的液晶幀時鐘信號 VF．VS 與 LCD 的幀同步信號連接，LCD 控制器在一個完整幀顯示完成后立即插入一個 VFRAME 信號，并開始新的一幀。信號的發(fā)送綦于 ARM 的指紋識別門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)oi 實(shí)現(xiàn)和接收端通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器 FC．518LS 和 RJ45 接口接入到 AX88796。由于 AX88796 是兼容 NE2022 的芯片，而 Linux 已經(jīng)能夠很好的支持 NE2022 系列，因此這能夠降低 Linux 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序開發(fā)的難度。(2)S3C24lO 上液晶電壓控制信號 VM．VDEN 與 LCD 的 ENAB 信號連接，保證數(shù)據(jù)的有效指示。另外，本系統(tǒng)中應(yīng)用到的視頻監(jiān)控就用到了 USB 接口的攝像頭。在嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的開發(fā)過程中，RS2232 串口發(fā)揮著非常重要的作用。 圖 34 NAND FLASH 原理圖K9F5608U 為 8 位數(shù)據(jù)總線，32M 字節(jié)容量，該芯片由 S3C2410 的相關(guān)引腳直接控制，CPU 分配給它的地址空間為 Ox00000000—0x01FFF。S3C2410 內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可提供很多可擴(kuò)展的功能模塊，主要有 MMU 虛擬內(nèi)存管理單元，LCD 控制器(支持上到 4k 色的 STN 和 256k 色的 TFT)，3 通道UAl 汀，4 通道 DMA，4 通道具備 PWM 功能的定時器，I，o 口，具有日歷功能的RTC (實(shí)時時鐘) ，8 通道 10bit 精度 ADC 和觸摸屏控制器，IIC 總線接口，IIS 數(shù)字音頻總線接口，兩個 USB2．0 全速主設(shè)備及一個從設(shè)備，SD／MMC 卡控制器，2 通道SPI 及內(nèi)置 lQ／100M 的網(wǎng)絡(luò)接口等。沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21(4)電子門鎖：門禁系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵設(shè)備，用于對物理通道的控制?；谥讣y識別的 TCP／IP 網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的前提是滿足用戶的各種需求，利用系統(tǒng)強(qiáng)大的功能以及良好的性價比，讓用戶得到最好的服務(wù)和最大的利益。第三，為解決二值化在分割圖像中視野太小的局限，并同時對模糊區(qū)域和孤立噪聲進(jìn)行處理，采用廣義的拉普拉斯算子對圖像進(jìn)行濾波。一般來說，剛獲得的指紋圖像都有很多噪聲，比如，手指被弄臟，手指有疤痕、太干、太濕或撕破等，所以如何在獲取指紋圖像之后，有效地過濾圖像噪聲是指紋識別技術(shù)中的難題之一。這些都是除了基本功能之外，指紋傳感器廠商附加的功能。而沒有 USB 接口的，就需要通過 USB 控制器來實(shí)現(xiàn)，給產(chǎn)品化增加一道技術(shù)門檻。性能良好的指紋傳感器產(chǎn)生的圖像失真 和形變非常小，后續(xù)圖像處理時可以忽略不計(jì)。一顆不足 平方厘米的晶片表面集成了 10000 個以上的半導(dǎo)體傳感單元。對于半導(dǎo)體類指紋采集設(shè)備大多具有這種敏銳的指紋察覺技術(shù)。第二代指紋采集技術(shù)采用自動化、數(shù)字化的采集方式。最典型的終結(jié)點(diǎn)和分叉點(diǎn)如圖 21 所示。（5）成像和安全產(chǎn)品。現(xiàn)在 ARM 的合作伙伴包括許多世界頂級的半導(dǎo)體公司，前 10 大半導(dǎo)體公司都使用了 ARM 的技術(shù)授權(quán)，全世界有近百家大公司生產(chǎn) ARM 芯片。 （6）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。硬件包括處理器／微處理器、存儲器及外設(shè)器件和 I／O 端口、圖形控制器等。常見的實(shí)時操作系統(tǒng)分為以下 3 類。(6)最后，對全文進(jìn)行了總結(jié)，并對指紋識別以太網(wǎng)指紋門禁控制系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢做出展望。 20 世紀(jì) 80 年代，個人電腦、光學(xué)沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2掃描等技術(shù)革新使得他們作為指紋取像的工具成為現(xiàn)實(shí)，從而使指紋識別可以在其他領(lǐng)域中得以應(yīng)用。傳統(tǒng)的基于計(jì)算機(jī)的指紋識別系統(tǒng)雖然具有處理能力強(qiáng)、識別速度快、指紋樣本儲存量大和系統(tǒng)界面友好等特點(diǎn)，但是，由于該系統(tǒng)價格較貴、功耗高、移動性能差等缺陷限制了該系統(tǒng)平臺在民用領(lǐng)域的廣泛推廣和應(yīng)用。智能安防的日益流行對于樓宇管理自動化和安全監(jiān)控提出了更高的安全性和可靠性要求，基于指紋識別的智能門禁管理系統(tǒng)應(yīng)用得越來越廣泛，在一些發(fā)達(dá)國家已得到普遍的應(yīng)用。在中國嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，比較認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)概念是：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（4）弱實(shí)時特點(diǎn)的操作系統(tǒng)。嵌入式微處理器一般就具備以下 4個特點(diǎn)：（1）對實(shí)時多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。Linux 加入 GNU 并遵循公共版權(quán)許可證（GPL） 。