基于fpga指紋識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-06 15:09本頁面
【正文】 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，利用SPI接口傳送至FPGA進(jìn)行存儲。當(dāng)處理圖像數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA通過讀取SDRAM的指紋數(shù)據(jù)，并在其邏輯單元中進(jìn)行濾波、灰度歸一化、二值化、細(xì)化和特征值提取等操作，從而獲得重要的指紋圖像信息。通過FPGA調(diào)用指紋數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，尋找與之匹配的指紋信息，最后將比對結(jié)果在LCD中顯示。系統(tǒng)框圖如下圖1。而本系統(tǒng)采用美國富士通公司的MBF200電容指紋采集傳感器來實(shí)現(xiàn)對指紋圖像的采集，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，能自動檢測是否有指紋到達(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辨率(500dpi)的同時(shí)大大減少了傳感器的尺寸。 指紋圖像的預(yù)處理圖像預(yù)處理的主要步驟包括：灰度值歸一化、圖像分割、濾波、圖像增強(qiáng)、二值化、細(xì)化等。原始指紋圖像一般存在噪聲污染、脊線斷裂或脊線模糊等問題，需要進(jìn)行圖像增強(qiáng)（使用濾波技術(shù)）以改善質(zhì)量。(1) 圖像歸一化歸一化處理是對原始指紋灰度圖像上每一象素點(diǎn)的一種操作，人為改變它的灰度值，消除指紋錄入傳感器表面的殘留噪音以及手指按壓力差異對指紋圖像的影響，把圖像分為的子塊，對于每一子塊求其灰度均值Mi和方差Vi。其中，均為期望的均值和方差，M為實(shí)驗(yàn)后得到的門檻值，為像素點(diǎn)的灰度幅度，經(jīng)比率調(diào)制后，加到期望的均值上。（2）圖像分割在采集到指紋圖像后，首先要進(jìn)行指紋圖像分割，即把圖像分割為指紋區(qū)與非指紋區(qū)，目的是割除白背景區(qū)和背景區(qū)，保留前景區(qū)，盡可能保留模糊區(qū)中能恢復(fù)的部分，以便后續(xù)處理能夠集中于有效區(qū)域，這不僅能提高特征提取的精確度，還能大大減少指紋預(yù)處理的時(shí)間。這種方法的分割效果依賴于所求點(diǎn)方向圖及塊方向圖的可靠性，對圖像灰度的對比度的高低并不敏感。我們將指紋圖像分為前景區(qū)、背景區(qū)、模糊區(qū)和白背景區(qū)，其中白背景區(qū)是指指紋圖像中不含指紋紋線的邊界區(qū)域，這類區(qū)域也是應(yīng)該包括在割除的區(qū)域，所以為了能正確劃分這4類區(qū)域，更準(zhǔn)確地割去白背景區(qū)和背景區(qū)，并保留前景區(qū)和模糊區(qū)中可恢復(fù)的區(qū)域，把整個(gè)分割過程分為3級，分割的基本單元為大小不相交疊的塊。第二級分割的判決區(qū)域?yàn)?級分割后保留下來的非白背景區(qū)域，其目的是找出模糊區(qū)，其判決方法為：設(shè)定特征量：：表示塊中灰度值大于或等于塊灰度均值的點(diǎn)數(shù)；：表示塊中灰度小于塊灰度均值的點(diǎn)數(shù)；：塊中灰度值大于或等于塊灰度均值的所有點(diǎn)灰度之和；：塊中灰度值小于塊灰度均值的所有點(diǎn)灰度值之和。第三級分割設(shè)定特征量，當(dāng)對比度contrast1的值小于預(yù)定義的閾值T時(shí)，將其設(shè)定為背景區(qū)域；否則，作為前景區(qū)域，保留其灰度值，以作后續(xù)處理。1代表谷線，作為白象素。 這里我們使用自適應(yīng)局部閾值二值化的思想，既將圖像分割成多個(gè)小塊，對每個(gè)小塊進(jìn)行分別計(jì)算，局部閾值的選取參考局部塊的各個(gè)像素，而且選取的閾值應(yīng)盡量使該塊圖像內(nèi)大于該閾值的像素點(diǎn)數(shù)等于小于該閾值的像素點(diǎn)數(shù)，這樣可以使閾值具有自適應(yīng)性，不會使大量有用信息丟失。 (4) 圖像的細(xì)化細(xì)化是把清晰但紋線粗細(xì)不均的二值指紋圖像轉(zhuǎn)化成線寬為一個(gè)象素的條紋中心點(diǎn)線圖像的過程，以便后續(xù)的特征提取過程能精確定位。但該算法在三叉點(diǎn)處不能完全細(xì)化，且細(xì)化后的圖像不夠平滑，毛刺較多，扭曲較大。000X1X1110X10110X1111X1X0001X01101X0X00110X1X00X011X1XX1X01100XX1X110X00XX000110XX1XXXXX 圖3：指紋圖像消除模板X1X00110X1X0XXXXXX1X0110XX00XXXXX0XX111XX1XX000XX0XXX1XX110XX00XX0XXX1X
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1