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嵌入式指纹识别系统的研究

作　者: 张真
导　师: 刘莉
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 物理电子学
关键词: 指纹识别 DSP 指纹图像预处理特征提取指纹匹配
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

指纹的唯一性和不变性决定了它在身份识别中的重要地位。自动指纹识别系统在很多领域都有着广泛的应用,例如自动银行、身份证、电子商务等等。由于传统的基于PC的指纹识别系统有着移动性差、功耗高等缺点,它在民用领域的应用和推广得到了限制。所以开发低功耗、高性能、移动性强的嵌入式指纹识别系统具有广泛的应用前景。本文将数字信号处理器TMS320VC5402和Authentec指纹采集芯片AF-S2与同类产品作了比较,分析了它们各自的优缺点。以这两种器件为核心,设计了内嵌式指纹识别系统的硬件电路。我们将系统的硬件部分分为以TMS320VC5402 DSP为核心的处理器模块和以AF-S2为核心的指纹采集模块两大部分,并完成了系统的时钟模块、外扩存储器模块、指纹采集模块和串口通讯单元硬件电路的设计和调试。本硬件系统设计比较合理、方案可行性高、有较强的使用价值。在此系统硬件平台上,本文开发了嵌入式指纹识别算法。在指纹图像的预处理中,重点研究了如何求纹线的方向和频率、基于Gabor滤波的指纹图像增强处理,利用动态阈值法进行图像二值化,预处理算法能够很好的对采集到的指纹图像进行增强,得到清晰的指纹图像。采用了8领域判断法来提取图像的细节点特征,并在分析各种伪特征点的基础上,研究了去除伪特征点的方法。提出了一种基于点模式的匹配算法来匹配指纹,将特征点的匹配转换为由两个特征点所构成的矢量之间的匹配。该算法在特征点提取、伪特征点滤除以及指纹匹配方面,取得了较好的效果,更适应嵌入式系统的需要。通过对指纹数据库中150个指纹做实验,我们测试出算法的拒识率和误识率都较低。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题研究的背景与意义  8-9
  1.2 指纹识别的发展历史  9
  1.3 指纹识别的现状及应用前景  9-10
  1.4 本论文的主要研究内容  10-12
2 指纹识别的基本原理  12-17
  2.1 指纹的全局特征和局部特征  12-14
    2.1.1 指纹的全局特征  12-13
    2.1.2 指纹的局部特征  13-14
  2.2 指纹识别基本原理  14-17
    2.2.1 指纹图像采集  14-15
    2.2.2 指纹图像预处理  15
    2.2.3 指纹特征提取  15
    2.2.4 指纹图像特征匹配  15-17
3 系统总体设计方案与硬件实现  17-32
  3.1 系统总体方案概述  17-18
  3.2 TMS320VC5402 DSP 简介  18-20
  3.3 TMS320VC5402 的基本电路设计  20-25
    3.3.1 时钟模块  20-22
    3.3.2 电源模块  22-23
    3.3.3 外部存储器  23-25
  3.4 指纹采集模块  25-29
    3.4.1 指纹传感器类型  25
    3.4.2 AFS2 指纹采集芯片的工作原理  25-26
    3.4.3 AFS2 的辅助电路  26-27
    3.4.4 AFS2 与TMS320VC5402 的通信部分  27-28
    3.4.5 指纹识别芯片AFS2 的抗静电电路  28-29
  3.5 串口通信模块  29-31
  3.6 本章小结  31-32
4 指纹识别算法的实现  32-50
  4.1 识别算法概述  32
  4.2 指纹图像预处理  32-40
    4.2.1 指纹图像的规格化  33-34
    4.2.2 基于Gabor 滤波的指纹图像增强处理  34-38
    4.2.3 指纹图像的二值化  38-39
    4.2.4 指纹图像的细化  39-40
  4.3 指纹图像的特征点提取  40-46
    4.3.1 指纹图像的特征点提取  40-42
    4.3.2 常见的几种伪特征点类型  42-43
    4.3.3 指纹图像伪特征点的删除  43-46
  4.4 指纹图像的特征匹配  46-48
    4.4.1 特征点匹配算法概述  46
    4.4.2 基于点模式的匹配算法  46-48
  4.5 本章小结  48-50
5 总结与展望  50-52
  5.1 总结  50
  5.2 展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录本人在攻读学位期间所发表的论文  56

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