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基于ARM+Linux的指纹门禁系统设计与实现

作　者: 施卫明
导　师: 南余荣
学　校: 浙江工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 门禁系统 ARM Linux USB 指纹识别匹配基点
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 174次
引　用: 1次
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内容摘要

社会的快速发展，带来了新的安全问题，先前的门禁系统已经不能完全满足人们的要求，而门禁系统也以越来越快的速度朝着生物认证方式以及网络化方向发展。其中指纹识别技术因其方便、高效的优势，在各种生物识别认证中应用的最广。而ARM+Linux嵌入式平台由于处理效率较高、开发简单，同时拥有良好的网络性能，应用也越来越广。本文首先论述了门禁系统的发展现状，提出以ARM+Linux为平台，指纹作为认证方式，完成系统的总体设计，并搭建系统开发平台。在此基础上采用Fps200采集芯片USB功能及内部ROM的工作模式设计了硬件电路并利用Linux异步通知机制完成驱动程序、应用程序的设计，完成指纹的采集，且指纹图像质量达到了要求。指纹识别算法是该门禁系统的核心。考虑系统本身特点，首先设计实现了指纹图像的预处理，包括指纹图像的分割、增强、二值化以及细化。在经过预处理得到的指纹骨架图像中，利用相应算法查找特征点(端点和分叉点)。而难免会存在一定量的伪特征点，将会对指纹匹配产生严重影响，因此还进行了去伪存真工作，并保存得到的特征点形成指纹模板。考虑到匹配基点选择的重要性以及原先以奇异点作为匹配基点存在的问题，同时又考虑分叉点相对于端点出现伪特征点机会较少，提出了在两个指纹模板中分别取质心域中的5个分叉点作为匹配基点候选点，通过对候选匹配基点的匹配程度的相互比较来决定将其中一对分叉点作为匹配基点，并完成指纹图像的旋转平移，最后利用界限盒点模式匹配算法完成指纹匹配。在完成对门禁系统的整体实现之后，对系统主要性能参数进行测试。表明本系统的指纹采集模块达到了系统要求，而以质心域分叉点为匹配基点的特征点匹配算法在一定程度上提高了指纹识别的性能。文章最后对全文做了总结以及对门禁系统未来实际应用的展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 门禁系统研究现状  10-11
  1.2 指纹识别的研究现状  11-13
    1.2.1 生物识别技术  11-12
    1.2.2 指纹识别技术的研究现状  12-13
  1.3 嵌入式系统概要  13-15
    1.3.1 嵌入式系统定义、特点  13-14
    1.3.2 嵌入式系统组成  14-15
    1.3.3 嵌入式系统的应用前景和趋势  15
  1.4 论文结构安排  15-16
  1.5 本文研究内容  16-17
第2章系统平台设计  17-24
  2.1 系统平台概述以及设计原则  17
  2.2 系统平台搭建  17-22
    2.2.1 硬件平台  17-19
    2.2.2 软件平台  19-20
    2.2.3 交叉开发平台的搭建  20-22
  2.3 系统功能模块  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章指纹采集模块设计实现  24-36
  3.1 指纹采集芯片 FPS200  24-25
  3.2 采集模块硬件电路设计  25-27
  3.3 指纹采集模块驱动程序  27-35
    3.3.1 Linux 操作系统中的 USB 模块  27-29
    3.3.2 Fps200 设备驱动程序设计  29-33
    3.3.3 指纹采集模块的应用程序  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章自动指纹识别技术以及预处理  36-53
  4.1 指纹综述  36-39
    4.1.1 指纹特性  36
    4.1.2 指纹宏特征  36-37
    4.1.3 指纹细特征  37-39
  4.2 指纹识别算法概要  39-40
    4.2.1 指纹识别算法架构  39
    4.2.2 指纹预处理  39
    4.2.3 指纹特征点提取  39-40
    4.2.4 指纹特征点匹配  40
  4.3 指纹识别的性能评估  40
  4.4 指纹识别预处理过程  40-52
    4.4.1 指纹图像存在的问题  40-41
    4.4.2 指纹图像预处理研究  41-42
    4.4.3 指纹图像分割  42-45
    4.4.4 指纹图像增强  45-47
    4.4.5 指纹图像二值化  47-48
    4.4.6 指纹图像细化  48-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章指纹特征点提取及匹配  53-62
  5.1 指纹特征点查找  53-54
  5.2 特征点去伪  54-57
  5.3 指纹特征点匹配  57-61
    5.3.1 匹配算法研究  57-58
    5.3.2 质心域分叉点基点匹配算法  58-60
    5.3.3 界限盒模型的点模式匹配  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第6章门禁系统的实现与测试  62-68
  6.1 系统的结构与实现  62-64
    6.1.1 系统结构  62
    6.1.2 系统网络管理实现  62-64
  6.2 系统工作模式区分  64-65
  6.3 实验结果分析  65-67
  6.4 本章小结  67-68
第7章结论与展望  68-70
  7.1 结论  68
  7.2 展望  68-70
参考文献  70-73
附录(一)  73-74
附录(二)  74-75
致谢  75-76
攻读学位期间参加的科研项目和成果  76

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