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基于DSP的嵌入式指纹识别系统研究

作　者: 宋玲雪
导　师: 段玉波; 王晓伟
学　校: 东北石油大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 指纹识别预处理特征提取指纹匹配
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 41次
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内容摘要

指纹的唯一性、普遍性和不变性等特点，确立了指纹在身份认证中的重要地位，指纹识别技术已广泛应用于社会生活的各个方面。随着科技的进步，指纹识别系统正向着小型化、低功耗、高性能和嵌入式的方向发展。本文在近年来有关指纹识别技术研究成果的基础上，结合DSP技术，对现有的指纹识别算法进行了改进，构建了一套基于DSP的嵌入式指纹识别系统。在硬件设计方面，本文首先给出了整个指纹识别系统的硬件框图，并对其中的每一个模块进行了介绍，本系统的核心选用的是TI公司高性能的TMS320VC5501DSP芯片，其具有强大的数据处理能力，并且能够满足系统的实时性要求。指纹采集模块选用的是TI公司的TFS-M12(B)指纹传感器，完成了指纹图像的采集。在算法设计方面，基于硬件平台，开发了嵌入式指纹识别算法，主要包括：指纹图像预处理、特征提取和特征匹配三部分。本文首先对指纹图像预处理的过程进行了深入的分析和研究，包括归一化、图像分割、二值化、去噪、细化等算法。其中图像二值化算法采用了一种基于方向场的二值化方法，利用指纹图像方向性强的特点，根据灰度变化，确定了指纹图像的动态阈值，实现了指纹图像的二值化。本文对指纹图像的特征匹配算法进行了改进，分为两个阶段，第一阶段根据提取到的特征点，构造相似三角形，通过检索相似三角形对来确定匹配分数，第二阶段是基于局部特征点的匹配算法，根据匹配的特征点的个数来确定匹配结果，通过分阶段的匹配筛选出了部分指纹，减小了计算量。最后通过对整个指纹识别系统进行测试，并对实验数据进行分析，整个系统的认假率和拒真率都在可接受的范围内，其匹配结果达到了预期的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
创新点摘要  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 自动指纹识别系统研究现状及意义  10-11
  1.3 自动指纹识别系统概述  11-14
  1.4 本文主要研究内容与章节安排  14-16
第二章嵌入式指纹识别系统的硬件设计  16-24
  2.1 嵌入式指纹识别系统概述  16-17
  2.2 DSP 的选择  17-19
    2.2.1 DSP 的介绍及特点  17
    2.2.2 TMS320VC5501DSP 功能介绍  17-19
  2.3 指纹传感器 TFS-M12(B) 的性能特点及常用参数  19-20
  2.4 存储空间的结构扩展  20-21
  2.5 实物连接图  21-24
第三章指纹图像预处理  24-36
  3.1 图像归一化  24-25
  3.2 指纹图像的分割  25-27
    3.2.1 指纹灰度算法的具体描述及实验结果  26-27
  3.3 指纹图像的二值化  27-31
    3.3.1 基于全局阈值和动态阈值的二值化  27
    3.3.2 基于方向场的二值化  27-30
    3.3.3 二值化图像的噪声消除  30-31
  3.4 指纹图像细化  31-36
    3.4.1 Hilditch 细化算法  32-33
    3.4.2 数学形态学细化算法  33-36
第四章指纹图像的特征提取  36-45
  4.1 指纹特征提取概述  36-38
    4.1.1 全局特征  36-37
    4.1.2 局部特征  37-38
  4.2 指纹图像特征提取的方法  38-43
    4.2.1 直接灰度图像法  39-40
    4.2.2 基于 8-邻域的特征提取算法  40-43
  4.3 指纹图像特征的去伪  43-45
第五章指纹匹配  45-53
  5.1 指纹图像的匹配  45-46
    5.1.1 指纹匹配算法综述  45-46
  5.2 点匹配算法  46-47
  5.3 基于相似三角形检索的匹配算法  47-49
    5.3.1 特征三角形的构造  48
    5.3.2 特征三角形的检索  48-49
  5.4 基于相似三角形的局部特征点的匹配算法  49-51
    5.4.1 匹配向量的构造  49-50
    5.4.2 特征点匹配的具体步骤  50-51
  5.5 实验结果及分析  51-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 总结  53
  6.2 全文展望  53-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
详细摘要  59-65

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