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基于DSP的汽车防盗指纹识别系统的研究与设计

作　者: 盛刚
导　师: 卢山鹰
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 汽车防盗 TMS320C5509 MBF200 指纹识别
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
引　用: 0次
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内容摘要

鉴于汽车安全问题成为了日益严重的一项社会问题，本文在研究了传统指纹学以及数字指纹学的基础上，根据指纹的唯一性和终生不变性，提出了一种基于TMS320C5509的汽车指纹识别防盗系统。通过MBF200电容式指纹识别传感器采集指纹图像，在DSP中实现指纹识别算法并讲结果通过串口反馈给MCU进行处理。全文首先介绍各个硬件模块的电路设计，然后详细分析了指纹识别算法的原理和实现方法，在此基础上提出了系统软件设计方案，主要工作如下：（1）研究了电容式指纹识别传感器MBF200，包括外围接口电路的设计以及MBF200的软件设计程序流程，确保系统可以接收到质量较高的指纹图像，以便于指纹识别算法程序模块的实现。介绍了适用于图像处理的典型DSP芯片TMS320C5509，并且设计了DSP的电源电路、JTAG接口电路、外部SDRAM接口电路，同时在分析多种DSP与Flash接口电路的基础上，给出了一种新的接口电路方案。在DSP与MCU的接口设计方面，研究分析了增强的串行接口McBSP，实现了DSP与89C51的串行口连接通信，在需要发送和接收数据较少的情况下降低了接口电路的复杂度，提高了系统的工作效率。（2）在指纹图像处理算法方面，首先给出了图像的方向场和梯度场用于后续的算法程序，在图像的均衡、收敛、平滑的基础上，通过分析研究小波函数的特性，利用方向梯度场对指纹图像进行了智能化的增强，为二值化做准备。二值化算法没有采用传统的灰度直方图分割的方法，而是根据指纹的图像场的性质进行的二值化，比传统的灰度分割算法适应性更强。图像对比模块中，在分析了指纹图像特征点性质的基础上建立了指纹特征点数组模板，在图像拓扑配准的基础上引入可变界限盒模型实现了指纹的比对。（3）提出了系统的整体软件流程设计方案以及DSP和MCU的程序流程模块及其功能实现并且对系统的硬件和软件两个部分进行了调试分析，分析了指纹识别算法的性能，给出了评价指标。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 引言  8
  1.2 传统指纹学的发展  8-10
  1.3 论文的主要研究内容和结构安排  10-11
2 系统硬件平台设计  11-32
  2.1 系统硬件总体结构设计  11-12
  2.2 指纹采集模块  12-19
    2.2.1 指纹传感器概述  12-13
    2.2.2 MBF200 简介  13-14
    2.2.3 MBF200 接口电路设计  14-15
    2.2.4 MBF200 硬件驱动设计  15-19
  2.3 指纹图像处理模块  19-23
    2.3.1 TMS320C5509 简介  19-21
    2.3.2 DSP 的电源模块设计  21-22
    2.3.3 JTAG 接口设计  22-23
    2.3.4 DSP 时钟电路设计  23
  2.4 存储器扩展模块设计  23-27
    2.4.1 外部 SDRAM 扩展电路设计  23-24
    2.4.2 外部 FLASH 扩展电路设计  24-27
  2.5 单片机控制模块设计  27-32
    2.5.1 单片机最小系统设计  27-28
    2.5.2 MCU 与 DSP 串口通信设计  28-29
    2.5.3 人机交互模块设计  29-30
    2.5.4 声光报警与汽车启动模块设计  30-32
3 指纹图像预处理算法  32-43
  3.1 预处理算法概述  32-34
  3.2 预处理算法模块分析  34-42
    3.2.1 图像场的分析和提取  34-35
    3.2.2 背景分割  35-36
    3.2.3 指纹图像的均衡  36-37
    3.2.4 发散图像的收敛  37-38
    3.2.5 指纹图像的平滑  38-39
    3.2.6 指纹图像的小波智能增强  39-40
    3.2.7 指纹图像的二值化  40-41
    3.2.8 指纹图像的去噪  41
    3.2.9 指纹图像的细化  41-42
  3.3 预处理算法总结  42-43
4 指纹图像特征提取和比对  43-49
  4.1 指纹特征的结构理论  43-44
  4.2 指纹特征点的提取  44-46
    4.2.1 特征点概述  44-45
    4.2.2 伪特征点的处理  45-46
  4.3 特征点的装配和调整  46-47
  4.4 指纹图像的特征点匹配  47-49
5 系统的软件设计  49-56
  5.1 系统总体框架结构  49-50
  5.2 DSP 程序模块设计  50-52
  5.3 89C51 控制模块设计  52
  5.4 键盘模块程序设计  52-53
  5.5 系统工作模式程序设计  53-56
    5.5.1 指纹学习模式设计  54-55
    5.5.2 设防启动模式设计  55-56
6 系统调试  56-59
  6.1 系统硬件调试  56
  6.2 系统软件调试  56-59
    6.2.1 指纹算法性能评价指标  56-57
    6.2.2 算法仿真调试  57-59
7 总结与展望  59-60
8 致谢  60-61
参考文献  61-63

基于DSP的汽车防盗指纹识别系统的研究与设计

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