基于dsp的指纹识别系统ppt

姓名：钟涛学号：0951246班级：计科2班基于DSP 指纹识别系统一、系统概述人类社会活动中需要身份验证，指纹识别在生物特征识别领域具有重要作用。

随着计算机技术的发展，自动指纹识别系统得到了广泛的重视和应用。

作为一种生物特识别技术，人的指纹具有唯一性和稳定性的特点。

目前多数指纹识别系统是将指纹图象采集到计算机中，利用计算机进行识别。

指纹识别系统在结构上可分为三层：系统硬件平台、操作系统和指纹识别算法。

如下图所示。

最底层系统硬件平台，是系统的物理基础，提供软件的运行平台和通信接口。

系统的硬件平台一般是基于DSP 等微处理器构建的。

第二层是操作系统，这一层提供任务调度以及接口驱动，同时，通过硬件中断来实现系统通信请求的实时响应，如对指纹采集的控制、对HPI 通信的控制等。

这种方式可以提高系统的运行效率。

最上层是指纹识别核心算法的实现。

该算法高效地对采集到的指纹进行处理和匹配。

采用 C 语言在DSP 处理器的集成开发环境（IDE）CCS 中实现，并最终下载到芯片上指纹识别系统的简单流程如下图所示:●脊线方向、脊线频率：提取脊线方向，计算脊线频率●GABOR滤波器：GABOR 变换由于具有最佳时域和频域连接分辨率的特点，能够同时对图像局部结构的方向和空域频率进行解析，可以很好地兼顾指纹图像的脊线方向和脊线频率信息。

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：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。

需要注意的是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，则滤波器的抗噪性能越好，但也容易声成假的脊线。

这里取和。

特征提取、匹配：将从指纹数据库中寻找与待识别指纹相似度最高的指纹图像。

二、图像处理模块1. 图像识别预处理图像识别预处理：减少由于指纹采集设备本身给指纹图像带来的一些噪声，和指纹本身有可能被污染，太干或太湿，给指纹图像带来噪声。

基于DSP的指纹识别系统设计
1 引言指纹识别技术通过分析指纹的局部特征，从中抽取详尽的特征点，从而可靠地确认个人身份。

指纹识别的优点是指纹作为人体独一无二的特征，它的复杂度可以提供用于鉴别的足够特征，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理想的身份认证技术，指纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是具有很高的实用性、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。

目前多数指纹识别系统是将指纹图象采集到计算机中，利用计算机进行识别。

国外一些公司生产的独立指纹识别系统，价格比较高昂。

这些都限制了指纹识别技术的普及。

因此，研究开发快速、识别率高、廉价的独立指纹识别系统具有很大的市场前景和重要的科学研究价值。

本文提出了一种新型基于DSP 的指纹识别系统，硬件上利用DSP 的高速处理能力，构建高速的数据处理平台，软件上参考DSP 和硬件逻辑的处理特点，对传统的指纹算法进行改进，满足实时性和可靠性要求。

2 硬件系统结构
系统的原理框图如图（1）所示：
图（1）系统结构框图
本系统整体上可以分为图像采集模块、图像处理及识别模块以及输出模块三部分组成。

2.1 图像采集模块
图像采集模块中，由于指纹识别系统中并不需要实时观察图像，所以对传感器要求不是很高，一般的黑白数字CMOS 传感器都能满足要求。

本系统中采用。

2014届本科生毕业论基于DSP的指纹识别系统设计院系：电子与信息学院专业：通信工程姓名：xxxxx指导教师：xxxx答辩日期：二〇一四年五月毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文《基于DSP的指纹识别系统设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。

论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。

本声明的法律结果由本人独自承担。

作者签名：指导教师签名：年月日摘要指纹识别技术是数字图像处理技术的基础上,逐步发展。

相对于古代的身份认证技巧,如暗码、种种文凭和其余生物认证技术,如语音、虹膜、指纹识别是一种更合理的身份认证技巧。

利用指纹识别有许多好处如:每个人的指纹都是有差异的,极难复制或被盗,指纹是确定的,不随岁数的变化或康健程度改变;最重要的是最重要的是指纹图像是很容易的，容易的识别系统，实用和较高的可行性。

当代电子集成建设技巧许可咱们做出一个十分小的指纹图象读取装配，同时飞速发展的个人计算机运算速率供应了在微机乃至DSP上能够运行两个指纹的比对运算。

指纹识别算法是非常成熟的，可用于安全检测设备和控制各种各样的东西。

现在,指纹识别应用领域的考勤,门禁,安全内阁,相信随着指纹识别技术的提高,也广泛应用于身份证、车辆、家庭等领域。

本设计主要利用MBF200指纹传感器和TMS320C5402组成指纹识别模块，实现指纹识别的算法，并把成果经过串口送出来。

控制部分的核心是TMS320C5402，它完成与指纹识别模块、PC机的通信，并控制各种外围电路的工作。

已经完成的设计是访问控制的功能，访问控制功能，适用于公共场所和私人住宅，并能记录收盘纪录。

【关键字】MBF200 TMS320C5402 步进电机串口通信AbstractFingerprint identification technology is digital image processing technology, on the basis of gradual development. Relative to the ancient identity authentication techniques, such as combination, the diploma and the rest of the biometric technologies, such as speech, iris, fingerprint recognition is a more reasonable identity authentication techniques. By using fingerprint identification has many advantages, such as: there are differences in each person's fingerprints are, very difficult to copy or stolen, the fingerprint is certain, do not change with the change of the age or fitness level; Is the most important is the most important fingerprint like easy, easy identification system, practical and high feasibility. Modern electronic integration construction skills permission let's make a very small fingerprint image read assembly, at the same time, the rapid development of personal computing rate to supply on the microcomputer and DSP can run two fingerprint matching computation. Fingerprint identification algorithm is very mature and can be used for safety inspection equipment and control all kinds of things. Now, fingerprint identification application in the field of attendance, access control, security cabinet, believe that with the improvement of the fingerprint identification technology, also widely used in the identification card, vehicle, household and other fields.This design mainly use MBF200 fingerprint sensor and TMS320C5402 fingerprint identification module, realizes the fingerprint identification algorithm, and through a serial port to send out the results. Control part is the core of TMS320C5402, it complete with fingerprint identification module and PC communications, and controls the work of various kinds of peripheral circuit. Has completed the design of the is a function of access control, access control function, apply to the public and private house, and can record record closes.【keyword】MBF200 TMS320C5402 step electromotor the serial communication目录摘要 (3)ABSTRACT (4)一引言 (1)1.1DSP指纹识别系统研究的背景与问题概述 (1)1.1.1DSP指纹识别系统的研究背景 (1)1.1.2DSP指纹识别系统的研究概述 (2)1.2DSP指纹识别系统研究的意义和重要性 (2)1.2.1研究的意义 (2)1.2.2研究的重要性 (3)1.3研究的内容和主要工作 (3)1.3.1研究的内容 (3)1.3.2本人研究的主要工作和结构安排 (4)二相关技术简介 (4)2.1嵌入式系统简介 (4)2.1.1嵌入式系统简介 (4)2.1,2数字信号处理器 (5)三设计目标及设计方案论证 (5)3.1系统的功能要求及目标 (5)3.2系统的整体框架及设计方案 (8)四系统原理与设计 (8)4.1TMS320C5402结构及其主要特点 (9)4.2基于DSP指纹识别系统原理 (10)4.3硬件设计 (11)4.3.1电源、复位电路设计 (11)4.3.2JTAG仿真接口电路 (13)4.3.3指纹传感器的性能特点 (14)4.3.4MBF200和C5402的SPI接口 (14)4.4系统软件设计 (15)4.4.1指纹图像读取 (15)4.4.2系统初始化 (16)4.4.3MCBSP和DMA系统设定初始值 (18)4.4.416位字的指纹数据通过M C BSP1接收 (22)4.4.5设计中断扩展 (23)五总结与展望 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附图 (29)一引言1.1 DSP指纹识别系统研究的背景与问题概述由于当代经济和社会的不断发展,越来越多的场所需求确认身份。

基于DSP的自动指纹识别系统摘要：文章介绍了一种基于TI公司的TMS320VC5402来构造指纹识别系统的方法。

详细论述了系统的各个组成部分以及指纹识别算法的实现流程，结合VC5402的指令集和自身结构特点，讨论了如何高效的设计应用程序的方法。

文章对如何将DSP的主机接口（HPI）改造成通用输入输出口（GPIO）、将多通道缓冲串行口（McBSP）设置成SPI接口进行了详细的说明，对数据图像处理需要较大空间而DSP可寻址的数据空间又过小的矛盾，提出了切实可行的解决办法。

关键词：指纹识别；DSP；混合语言编程指纹识别技术是以数字图像处理技术为基础，而逐步发展起来的。

相对于密码、各种证件等传统身份认证技术和诸如语音、虹膜等其它生物认证技术而言，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术。

使用指纹识别具有许多优点，例如：每个人的指纹都不相同，极难进行复制或被盗用；指纹比较固定，不会随着年龄的增长或健康程度的变化而变化；最重要的在于指纹图像便于获取，易于开发识别系统，具有很高的实用性和可行性。

1 指纹识别系统的架构本课题设计了一个嵌入式系统，通过DSP来完成指纹图像的采集和指纹识别的算法。

另外为使系统有更广阔的应用领域，在设计上还采用异步串行通讯方式实现了DSP和PC之间的数据交互。

据此，系统由指纹传感芯片、复杂可编程逻辑器件、闪烁存储器和UART等硬件组成。

系统的结构框图和主要程序流程图如图1和图2所示：2 系统各部分设计要点2.1 DSP的选择和存储空间的设计TMS320VC5402具有很高的性价比，可以访问1M的程序空间和64K的数据空间。

内部自带的16K 双寻址RAM，可以在一个指令周期内完成两次读操作或一次读和一次写操作。

锁相环电路则可提供高达1 00MHz的工作频率，从而使VC5402完全有能力在较短的时间内完成指纹的识别操作。

由于指纹图像具有数据量大特点，因此程序的设计不可避免的需要较大的存储空间。

1 绪论1.1 选题研究背景1.1.1 生物识别生物特征识别技术是指通过计算机利用人体固有的生理特征或行为特征之间的差异来进行个人身份鉴别和认证的一种技术。

生物特征分为身体特征和行为特征两类。

身体特征包括指纹、掌纹、手形、脸型、人体气味、虹膜、视网膜、耳廓、骨骼和DNA等先天特性；行为特征则包括笔迹、声音、步态、击键动作等习惯特性。

生物识别技术最大的特点无非三个方面：高唯一性、高安全性和高便捷性。

而这三个特点其实正是信息安全从业者不懈追求的目标。

围绕这三个特点，生物识别技术出现两大应用前景最为广阔的区域：一是由其高安全性和唯一性，在有高机密防护需求的国家涉密系统等领域的发展；二是凭借其便捷性和唯一性，在大众社会化领域的智能化应用。

随着计算机技术的迅速发展以及不断提升的信息安全保障需求，生物特征识别技术在各类信息系统中得到越来越广泛的应用，并将为保障信息安全发挥越来越重要的作用。

1.1.2生物识别种类生物识别是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案。

根据生物特征识别技术采用不同的生物特征，广泛应用的生物特征识别技术有：指纹识别、人脸识别、虹膜识别、语音识别、视网膜识别、掌形识别、基因识别和签名识别等。

其各自的特征如下综述：（1）指纹识别[1][2]：指纹在我国古代就被用来代替签字画押，证明身份。

指纹是人与生俱来的身体特征，大约在14岁以后，每个人的指纹就已经定型，指纹具有固定性，不会因人的继续成长而改变。

指纹也具有唯一性，不同的两个人不会具有相同的指纹。

谈及指纹识别，我们接触最多的技术词汇就是拒真率与认假率，所谓拒真就是系统中有该枚指纹数据却被拒绝，所谓认假就是系统中没有该枚指纹数据却被接受。

其实，在实际应用中，我们遇到的问题主要不是拒真率与认假率，而是拒登率(无法使用指纹识别的用户率)。

在所有生物识别技术中，指纹识别是目前最成熟、最方便、可靠、无损伤、价格便宜和应用最广泛的生物识别技术。

基于DSP CCS2.2 实现指纹识别预处理系统设计方案利用生物认证技术取代传统的使用钥匙、身份证、密码等方法进行个人身份鉴定,可广泛应用于银行、机场、公安等领域的出入管理。

将信息技术与生物技术相结合的生物认证技术是本世纪最有发展潜力的技术之一,而指纹识别技术则是其中非常有前景的一种。

数字信号处理器(DSP)是指以数值计算的方法对数字信号进行处理的芯片。

它具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小、使用方便等优点。

DSP 应用于指纹识别已经成为一个新的科技领域和独立的学科体系,当前已形成了有潜力的产业和市场。

本文选定100MHz DSP TMS320VC5402 作为指纹信号的处理器,利用其流水线编码的操作特点,并结合指纹识别技术,实现基于DSP CCS2.2 的指纹识别预处理系统。

CCS 2.2(Code Composer Studio)是一种针对标准TMS320 调试接口的集成开发环境(IDE),由TI 公司于1999 年推出。

指纹识别的处理流程如指纹处理过程可分为三个阶段: (1) 获取原始指纹1 指纹识别预处理算法指纹识别预处理的目的是使指纹取邻域相关像素的均值为Ai,i∈{1,2,...8},并以四个像素为一组处理单元,则改进的极值滤波[1]算法可表述如下: 如果A0max(Ai),i∈{1,2,...8},则s1=s2=s4=s0=min(A1,A2,A4) s2=s3=s5=s0=min(A2,A3,A5) s4=s6=s7=s0=min(A4,A6,A7)(3) s5=s7=s8=s0=min(A5,A7,A8) 如果min(Ai)≤Ai≤max(Ai),i∈{1,2,...8}, 则将像素原值输出,不作处理。

实验结果表明,该方法能得到与中值滤波类似的效果,达到了初步去除噪声的目的。

1.2 平滑滤波经过上面的极值滤波处理之后,系数取1/15 而非原来的1/17 的原因在于提高通过该卷积核对①设定初始灰度阀值T(如令T＝127),把指纹2 指纹3 实际指纹本文针对TMS320VC5402 DSP 的快速、高效的特点,采取了DSP 集成开发环境CCS2.2。