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手指静脉图像采集系统设计

作　者: 张晓雷
导　师: 王科俊
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 生物特征识别通用串行总线图像采集静脉识别
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 141次
引　用: 3次
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内容摘要

生物特征验证是一种新型的验证方法,它是根据人体所固有的生理特征或行为特征来进行身份验证的技术。指纹识别技术相对于虹膜、人脸等识别技术来说,是生物特征识别技术中比较成熟的一种身份确认技术,已经在安检、门禁、考试等很多方面得到了很好的应用。但由于指纹存在于皮肤的表面,促使其有一些不可避免的缺点,如手指过湿、过干或出现手指暴皮等特征损伤时,或者手指有污物等都会影响识别效果。而手指静脉识别技术能完全克服上面的诸多缺点,使得身份认证更加方便快捷。而这些工作都需要一套高速多功能的手指静脉图像采集系统来完成。同时静脉生物特征图像采集系统也是进行静脉生物特征认证的基础,所以对静脉图像采集系统的研制有着重要的现实意义和价值。在硬件设计方面,论文提出了静脉图像数据采集系统总体方案;说明了图像采集系统的工作原理;介绍了采集系统中用到的主要芯片以及系统硬件电路中主要模块的设计、CPLD内部逻辑设计和PCB设计等内容;设计了图像采集系统的硬件电路,制作了PCB板。在软件设计方面,论文在USB2.0协议的基础上提出了采集系统的CY7C68013A固件程序的设计思路;在完成采集系统固件程序开发的基础上,论文对固件程序中主程序、初始化函数、端点配置以及GPIF接口设计等内容进行了论述;论文叙述了采集系统的USB接口WDM驱动程序和应用程序的开发;实现了从图像传感器到计算机的图像数据传输,和控制扩展命令的传送,并给出了试验结果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题背景  11-14
  1.2 本课题研究的目的意义  14
  1.3 国内外生物验证技术的发展  14-17
  1.4 本文研究的主要内容与主要任务  17-18
第2章静脉生物特征采集系统的基本原理  18-35
  2.1 引言  18
  2.2 静脉识别基本原理  18
  2.3 CMOS传感器红外成像原理  18-23
    2.3.1 CCD器件与CMOS器件概述  19-21
    2.3.2 成像原理  21-23
  2.4 USB2.0传输协议原理  23-34
    2.4.1 概述  23
    2.4.2 USB体系结构  23-24
    2.4.3 USB总线的物理连接与电气特性  24-26
    2.4.4 USB数据编码解码  26
    2.4.5 USB信息包格式  26-27
    2.4.6 USB的IN、OUT事务处理机制  27-28
    2.4.7 USB数据传输类型  28-31
    2.4.8 USB设备  31-34
  2.5 静脉生物特征采集系统构成  34
  2.6 本章小结  34-35
第3章采集系统硬件设计  35-50
  3.1 引言  35
  3.2 采集系统硬件原理  35-36
  3.3 图像采集模块  36-40
  3.4 时序匹配模块  40-41
  3.5 数据传输模块  41-44
    3.5.1 USB芯片的选型  41-42
    3.5.2 USB控制器CY7C68013A  42-44
  3.6 电源模块  44-45
  3.7 硬件连接  45-47
    3.7.1 CMOS图像传感器与CPLD的连接  45-46
    3.7.2 CPLD与USB主控芯片的连接  46-47
  3.8 PCB布线  47-49
    3.8.1 电源、地的设计  47-48
    3.8.2 去耦电路的设计  48
    3.8.3 电磁兼容性设计  48-49
  3.9 本章小结  49-50
第4章采集系统软件设计  50-71
  4.1 引言  50
  4.2 系统固件设计  50-60
    4.2.1 设备定义  52-54
    4.2.2 初始化函数  54-55
    4.2.3 USB中断  55
    4.2.4 VEND命令  55-56
    4.2.5 主程序  56-57
    4.2.6 IIC接口程序  57-58
    4.2.7 GPIF程序  58-60
  4.3 CPLD程序  60-61
  4.4 驱动程序设计  61-66
    4.4.1 WDM概述  61-62
    4.4.2 WDM驱动程序分层组织结构  62-63
    4.4.3 IRP请求包  63-64
    4.4.4 驱动程序组成  64-65
    4.4.5 驱动程序接口编程  65-66
  4.5 应用程序设计  66-70
    4.5.1 驱动程序通信  66-67
    4.5.2 图像采集程序  67-68
    4.5.3 扩展控制程序  68-69
    4.5.4 算法接口  69-70
  4.6 本章小结  70-71
第5章实验结果分析  71-75
  5.1 采集系统  71
  5.2 实验采集结果及分析  71-74
  5.3 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

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