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1、精品学习资源嵌入式指纹识别应用系统设计1、功能慨述 ,产品特色的考虑功能慨述：本指嵌入式纹识别系统是参考门禁、门锁、考勤、保险箱 8bit；数据空间 :4planes1kblocks 32pages 512Byte ；3. 命令 / 地址 / 数据/ 复用 I/O 端口；4. 硬件数据爱护 : 当电源波动时 , 擦除或编程操作停止；5. 牢靠性 : 可经受 100K 次的擦写操作 , 数据可储存十年；与 Flash 储备器相比较 ,SDRAM虽没有掉电保持数据的特性 , 但由于其集成度高 , 单片储备容量大 , 且读 / 写速度快 , 因此, 在设计嵌入式系统时 , 常常用作主储备器；本系统采
2、纳 HY57V561620BT-H 作为 SDRAM芯片 , 工作电压为 3.3V, 储备容量为 4Banks 4Mbits 16bits,16 位数据宽度 , 由于 S3C2440A 数据宽度是 32位, 所以需要两片 SDRAM；三、LCD 显示模块S3C2440 的内置 LCD 掌握器支持单色、每像素 2 位 4 级灰度 、每像素 4 位16 级灰度 、也支持每像素 8 位 256 色和每像素 12 为 4096 色的彩色 LCD,并且也支持每像素 16 位和每像素 24 位的真彩显示； LCD 掌握器可以通过编程挑选支持不同的 LCD 屏的要求 , 例如行欢迎下载精品学习资源和列 像
3、素 、 数 据 总 线 宽 度 、 刷 新 频 率 等 ； 本 系 统 采 用 3.5 寸 真 彩 TFT 液 晶 屏 WXCAT- 35TG3#001；3、外围部件的考虑 机制，是一种广播网络；数据的发送和接收就必需按以太网IEEE802.3 协议来进行；软件的实现主要有模块的初始化、数据的发送和接收3 部分；片上移植的 Clinux 系统包含了TCP-IP 协议栈，以太网掌握器集成在AT91SAM7X256内部；因此，实际上只要网关系统置开启状态，模块的初始化也随之完成；4、输入、输出设备的配置先通过指纹传感器猎取指纹图像信息，再由指纹处理模块进行图像的预处理、特点提取等相关操作，最终储存
4、到存取单元中建立指纹库；识别时，同样通过指纹传感器录入待识别的指纹，再经过指纹处理模块完成图像处理以及特点提取，然后将提取出的指纹信息与指纹库中信息进行匹配，显示匹配结果；指纹采集模块图像传感器是数字摄像头的重要组成部分 ,依据组件的不同 , 可分为 CCD 和 CMOS 两种类型： CCD 是主要应用数字摄像的高端产品 ,成效好 ,但成本高； CMOS 成效不如 CCD , 但成本要低一些；鉴于指纹识别器中对质量和成本的考虑 ,设计采纳现代公司的指纹传感器HB7121B, 它是使用 015 m CMOS 工艺开发的高度集成的单片 CMOS 黑白图像传感器；该传感器的有效像素为 400 300
5、 个；传感器上有三个 8 位的 ADC 和 414 个比较器来数字化像素的输出；三个片上独立的增益掌握 ,只需要很少的几个掌握信号就可从片内得到数据, 因此很便利设计成指纹识别器；HB7121B传感器的特点有: 400 300 像素辨论率；像素的大小为8 m 8 m；集成 8 位的 ADC 用于直接数字量的输出；时钟速率可达15MHz ；传感器的接口为I2C 总线；内置自动增益掌握器AGC ；输出模块作为独立的指纹识别系统 ,经过系统识别的数据可以通过 LCD 直接显示出来；系统在设计时,也可以将系统作为终端使用 ,即通过 FPGA 扩展出以太网接口 ,作为需要通过网络传送指纹库数据的大型指纹
6、识别系统终端；5、操作系统的挑选欢迎下载精品学习资源选用 Linux 嵌入式操作系统 ,它具有操作系统的完善功能和强大的TCP/IP 网络功能；近年来, 由于 ARM 公司的支持 ,基于 linux 的研发更是进展快速；在市场上,基于 linux 的方案 ,产品更是层出不穷 ,linux 系统的稳固性和可开发性受到了考查；嵌入式Linux 系统从软件的角度看通常可以分为4 个层次 :1引导加载程序；包括固化在固件中的启动代码可选 和 Bootloader 两大部分；2内核；特定于嵌入式板子的定制内核以及掌握内核引导系统的参数；3文件系统；包括根文件系统和建立于Flash 内存设备之上的文件系统
7、；它是供应治理系统的各种配置文件以及系统执行用户应用程序良好运行环境的载体；4用户应用程序和驱动；特定于用户的应用程序和驱动程序；有时在用户应用程序和内核层之间可能仍会包括一个嵌入式图形用户界面；6、开发环境 . JTAG调式接口以及外部串行接口单元 SPI）；系统硬件接口框图Power 电源部分负责给系统供电；该系统是一个多电平系统，包括 5V 电源， 3.3V 电源以及 1.8V 电源；电源部分采纳常见的 LDO 电压转换芯片实现 5V 输入电压到 3.3V, 1.8V 的转换； JTAG 调试接口用于程序的跟踪和调试；SPI 接口用于和RS232 互联；核心部件是系统中最主要的部分，它包
8、括中心处理单元 DSP 芯片、外接 SRAM 以及外接 FLASH ；欢迎下载精品学习资源核心处理单元系统软件设计对图像处理系统而言，任何一个应用都不能防止需要比较大的储备体，由于图像本身数据量大，包含信息多；对该系统而言，一幅指纹图像的大小为300x300 像素，每一像素采纳8bits 编码， 256 级灰度，就一幅图像的数据量为：300x300x8bits=90K bytes然而，该系统 DSP 处理器的数据寻址空间总共才 64K words ；即使我们把两个像素的数据合成 1 个 word 进行储备，一幅指纹图像也需要 45K words 的储备空间；因此，该系统整个数据空间只能储备一幅
9、指纹图像；任何一个指纹识别算法也不行能在一幅指纹图像的空间里完成全部的运算；因此，我们必需把指纹图像存放在代码空间里；DSP 处理芯片有8M 的代码寻址空间，但是我们的算法代码量不超过16K words ，所以剩余的空间都可以依据需要用来存放指纹图像数据；每处理完一个步骤，就把需要储存的数据写入代码空间；7、工程的可行性及主要困难解决的算法工程的可行性指纹识别技术通过分析指纹的局部特点,从中抽取详尽的特点点,从而牢靠地确认个人身份；指纹识别的优点是指纹作为人体独一无二的特点,它的复杂度可以供应用于鉴别的足够特点 ,具有极高的安全性；相对于其他身份认证技术,指纹识别是一种更为抱负的身份认证技术,
10、指纹识别不仅具有很多独到的信息安全优点,更重要的是具有很高的有用性、可行性,已经广泛应用于金融、电子商务以及安全性能要求教高的行业中；主要困难解决的算法指纹识别算法指纹识别算法是指纹识别的核心,本系统中采纳的指纹识别算法流程如下列图；图像增强是指纹图像预处理需要解决的核心问题,指纹图像增强的主要目的是为了排除噪声,欢迎下载精品学习资源改善图像质量 ,便于特点提取；由于指纹纹理由相间的脊线和谷线组成；这些纹理蕴涵了大量的信息,如纹理方向、纹理密度等等；在指纹图像的不同区域,这样的信息是不同的；指纹图像增强算法就是利用图像信息的区域性差异来实现的；传统的指纹图像增强就是利用图像的纹理方向信息,构造
11、方向滤波器模板来实现滤波的；滤波器构造的简洁性和指纹图像复杂性的冲突限制了其作用的有效性；本系统中采纳的是参考了指纹图像纹理频率信息,并且以 GABOR 变换这个能够同时对图像局部结构的方向和空域频率进行解读的最优滤波器作为滤波器的模板,因而极大的改善了增强算法的成效；1、脊线方向除奇特区外 ,指纹图像在一个足够小的区域内,纹理近似于相互平行的直线, 这就是指纹图像的方向性特点；方向性特点是指纹图像中最为明显的特点之一,它以简化的形式直观的反映 指纹图像的基本形状特点,因而被广泛应用于指纹图像的分类、增强、特点提取等方面；提取脊线方向方法为： 将 指 纹 图 像 分 割 成 足 够 小 的 子
12、 块 , 以 满 足 块 中 纹 理 近 似 平 行 的 条 件 ；2、脊线频率指纹纹理除了具有稳固的方向性特点外,仍具有稳固的频率性特点；在指纹图像的一个局部区域内 , 脊线和谷线的纹理走向平行, 同时沿脊谷方向的灰度分布近似于正弦包络；脊线频率被定义为两条脊线之间间距的倒数；通过定位该包络中极大、微小值点,就能得到相应的脊线 间距 和谷线间距,进而计算出脊线频 率 ；3 、GABOR滤波器GABOR 变换由于具有正确时域和频域连接辨论率的特点,能够同时对图像局部结构的方向和 空 域 频 率 进 行 解 读 , 可 以 很 好 地 兼 顾 指 纹 图 像 的 脊 线 方 向 和 脊 线 频
13、率 信 息 ；本系统中采纳 GABOR 滤波器函数的实部作为模板,以与子块纹线方向垂直的方向作为滤波器 方 向 , 以 脊 线 频 率 作 为 滤 波 器 频 率 来 构 建 滤 波 器 ； 滤 波 过 程 如 下 式 所 示 ：欢迎下载精品学习资源其中 , 为原始图像灰度 , 是GABOR 滤波后的图像灰度 ,W为滤波器模板大小 ,S为模板系数和 , 为子块的域方向值；需要留意的是GABOR 滤波器中的与指纹文理方向垂直；对和 的取值需要进行折衷 , 取值越大 , 就滤波器的抗噪性能越好,但也简洁声成假的脊线；这里取和；4 、指纹匹配本系统中指纹匹配采纳基于特点点集合匹配的校准算法,该算法多为简洁的比较规律和加减 运算 ,不需要用到 DSP处理单元；欢迎下载