基于ARM—Linux指纹识别系统的设计

基于Linux指纹识别的门禁系统设计
孙雪莹;于萍;张岩
【期刊名称】《智能计算机与应用》
【年(卷),期】2018(008)001
【摘要】指纹识别门禁系统是基于生物识别技术的一项现代技术,近年来成为了智能化建筑的重要标志,逐渐在国内外市场得到广泛应用。

由于指纹识别具有特异性、安全性、可靠性等特点,因此利用指纹作为身份识别依据,与传统的刷卡,密码等识别手段相比,大大提高了门禁系统的安全性和非侵害性。

针对住宅区的安全性能和门
禁系统的人性化问题,利用ARM-860开发平台和Linux操作系统对基于指纹识别
技术的嵌入式门禁系统做出设计与研究,对生物识别技术的应用研究具有重要意义。

【总页数】4页(P145-147)
【作者】孙雪莹;于萍;张岩
【作者单位】吉林师范大学计算机学院,吉林四平136000;吉林师范大学计算机学院,吉林四平136000;吉林师范大学计算机学院,吉林四平136000
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于Linux系统的指纹识别门禁系统的研究 [J], 田苗;冯进良;文琴;戴军建
2.基于Linux指纹识别的门禁系统设计 [J], 孙雪莹;于萍;张岩
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4.基于指纹识别的小区门禁系统设计 [J], 王玉锦;杨东;王艳杰
5.基于指纹识别的门禁系统设计 [J], 李龙;陈飞凤;岳梅;张婧婧
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《自动化技术与应用》２０１０年第２９卷第８期基于ARM 的指纹识别硬件平台的设计王　晶，王福明（１．中北大学　信息与通信工程学院，山西　太原　０３００５１）摘 要：本文是在对指纹识别系统和ＡＲＭ　的深入学习和掌握的基础上，以三星Ｓ３Ｃ２４４０Ａ为核心对指纹识别系统进行了硬件平台的搭建，介绍了系统各个模块中电路器件的选择，以及对存储模块、ＬＣＤ显示模块、ＪＴＡＧ接口和指纹采集模块进行了电路设计，最后通过嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统的移植使整个硬件平台可以实现指纹识别。

关键字：ＡＲＭ；三星Ｓ３Ｃ２４４０Ａ；Ｌｉｎｕｘ操作系统中图分类号：ＴＰ３９１．４１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）０８－００３３－０４Design of Fingerprint Identification Hardware Platform Based on ARMWANG Jing, WANG Fu-ming( School of Information and Communication Engineering, North University of China, Taiyuan 030051 China )Abstract: This article is on the basis of the depth study and discuss in the fingerprint identification system and ARM, buildshardware platform for the fingerprint identification system based on Samsung S3C2440A. Introduces the choose of circuit components in the system of each module, and makes the corresponding circuit design about the storage module,LCD display module, JTAG port and fingerprint acquisition module. Finally the hardware platform can achieve fingerprint by embedded Linux operatins system.Key words: ARM; samsung S3C2440A; linux operatins system收稿日期：２０１０－０４－０１１ 引言随着指纹识别技术的飞速发展，指纹识别技术已应用于各种安全系统中。

基于Linux的嵌入式指纹识别系统顾玮【摘要】实现指纹识别需要大量的运算,在ARM平台上运行速度较慢,满足不了系统实时性需求,针对这个问题提出了指纹识别系统设计方案.采用ARM控制器S3C2410为主控CPU,进行任务管理、输入输出接口和外部设备控制,DSP数字处理芯片TMS320VC5416作为专门的指纹图像数据处理模块,快速完成指纹图像的数据运算.设计了S3C2410与TMS320VC5416的接口电路和主控制器、采集器的软件.实验证明该设计能够满足系统的实时性要求.【期刊名称】《办公自动化（办公设备与耗材）》【年(卷),期】2017(022)018【总页数】3页(P36-38)【关键词】嵌入式系统;指纹识别;ARM;图像处理【作者】顾玮【作者单位】徐州高等师范学校,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TP273指纹识别技术是利用人体的生物特征来进行身份验证的一种技术。

由于人的生物特征具有人体所固有的不可复制的唯一性，因此这一生物特征无法复制、不会失窃或遗失。

作为目前在个人身份识别领域中最为成熟的生物识别技术，指纹识别成为很多应用场合的首选[1]。

由于指纹图像自身较复杂，加上应用场合对其识别精确度的较高要求，实现指纹识别需要进行大量的运算。

目前常用的ARM硬件平台不擅长大量、快速的运算，因而不能很好地满足实时性要求。

针对此问题，本文以ARM为主控CPU，管理任务和外围设备，而将大量的图像数据处理交由DSP数字处理芯片完成，不仅可以大大提高系统的实时性，而且由于嵌入式系统体积小、功耗低、功能相对专一，同时也提高了系统的稳定性、可靠性和安全性。

指纹识别一般都要经过图像获取、特征提取和指纹匹配3个过程，如图1所示，图像获取是通过设备获取手指表面上的凹凸信息并转化为数字图像的过程，特征提取则从图像中提取指纹特征，指纹匹配一般是指匹配指纹的特征。

系统硬件电路主要包括ARM控制器S3C2410、DSP处理器TMS320VC5416、FPS200指纹传感器、显示和键盘电路等，如图2所示。

基于ARM9的指纹识别系统*第一部分设计概述/Design Introduction信息化时代，生物识别技术作为信息安全和个人身份识别技术越来越受到人们的重视。

指纹作为人体中最明显的外表特征，具有独一无二的特性、普遍性、唯一性、易于采集等优点。

指纹鉴定技术利用人类指纹稳定性和独特性的生理特征，将其作为人们的一种“活的身份证”，更因指纹具有的不可替代性，使通过指纹进行身份鉴定的安全性大大提高，且随着图像处理_模式识别方法的发展和指纹传感器技术的日臻成熟，指纹鉴定方法在金融、公安、门禁、户籍管理等领域都有着良好的应用前景。

同时随着指纹传感器性能的提高和价格的降低，指纹的采集相对容易；指纹的识别算法已经较为成熟。

由于指纹识别具有扫描指纹的速度很快，方便，小型化等多优点，指纹识别技术已经逐渐走入民用市场，并应用到许多嵌入式设备中。

指纹防盗系统也由此产生，指纹防盗系统是一种能够自动鉴别个人身份的技术，对于其他的指纹报警，技术特性使得生物识别身份验证方法不依赖各种人造的和附加的物品来证明人的自身，而用来证明自身的恰恰是人本身，所以，它不会丢失、不会遗忘，很难伪造和假冒，是种“只认人、不认物”，方便安全的保安手段。

从而对财产起到保护作用。

指纹防盗系统可以广泛用于政府、学校、税务机关、银行、部队、智能小区及交通等各个领域，倍受各界用户的青睐。

目前市场上有各种各样的嵌入式处理器。

意法半导体公司提供的STR912芯片是一种硬核处理器，具有很高的性价比。

本文提出一种基于ARM9处理器为核心的嵌入式自动指纹识别系统设计，以STR912芯片设计为硬件平台，配以指纹传感器芯片和VGA接口控制电路实现的。

该系统具有低成本、开发周期短、上市快等优点。

第二部分功能描述/Function Description本设计系统主要实现指纹的采集、处理、特征模板提取、结果显示，以及完成个人身份识别/注册功能。

主要有以下几个模块，指纹采集模块，ARM9处理模块，VGA控制模块，结果显示模块。

5自动化仪表6第28卷第11期 2007年11月基于AR M 9的指纹识别器的设计Desi gn of F i n gerpri nt Identifier Based on AR M 9侯冬晴(湖南吉首大学物理信息学院,吉首 416000)摘 要:介绍了指纹识别的一般原理,详细阐述了CPU S3C2440A 和HB7121B 的各模块结构及其功能;并且给出了S3C2440A 与指纹识别器HB7121B 的连接,完成了指纹识别器的硬件设计。

同时,讨论了L i nux 操作系统的嵌入和应用软件的编写,完成了指纹识别器的软件设计。

该设计方案将ARM 9技术引入指纹识别领域,将对ARM 技术的应用和指纹识别的发展产生促进作用。

关键词:ARM 技术 指纹识别 方向图 HB7121B 嵌入式中图分类号:TP302.1 文献标志码:AAbstract :The genera l pri nci p l e o f the fi ngerpri nt i dentificati on i s presented .The modul ar struct ures and f uncti ons of CP U S3C2440A and HB7121B are descri bed i n detai.l The connecti ons bet w een CP U S3C2440A and fi ngerpr i nt identifier HB7121B are g i ven ,t hus the hard ware desi gn o f t he i denti fi er i s m i ple mented .In additi on ,the e mbedded operating syste m L i nux and t he progra mm i ng o f app licati on soft ware are d i s -cussed ,t hus the soft ware desi gn i s accomplis hed .In t he desi gn ,t he AR M 9technol ogy has been i nvo l ved i n the area of fi ngerpr i nt i dentifier .T hi s w ill pro mo t e t he applicati on of ARM technology and deve l op m ent of fi ngerpri nt i dentifica ti on .K ey words :AR M techno l ogy F i ngerpr i nt i dentifi cati on O r i entati on p i cture HB7121B Embedded湖南省教育厅自然科学基金资助项目(编号:05C141)。

作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习生物识别技术是利用人体固有的生理特性（如指纹、脸象、红膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。

生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。

生物特征识别技术具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。

生物识别的工作原理是利用生物识别设备对生物特征进行取样，提取其唯一的特征并将其转化成数字代码，并进一步将这些代码组成特征模板，人们同识别设备交互进行身份认证时，识别设备获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。

而在众多的用于身份验证的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的解决方案。

指纹作为人体中最明显的外表特征，具有独一无二、普遍性、唯一性、易于采集等优点。

指纹鉴定技术利用人类指纹稳定性和独特性的生理特征，将其作为人们的一种“活的身份证”并且指纹具有不可替代性，使通过指纹进行身份鉴定的安全性大大提高，且随着图像处理模式识别方法的发展和指纹传感器技术的日臻成熟，指纹鉴定方法在金融、公安、门禁、户籍管理等领域都有着良好的应用前景。

指纹的采集相对容易；指纹的识别算法已经较为成熟。

由于指纹识别具有扫描指纹的速度快、方便、小型化等优点，指纹识别技术已经逐渐进入民用市场，并应用到许多嵌入式设备中，但是如何提高指纹识别系统的识别率和稳定性，降低成本以及扩展稳定性和节点分布，存在着一系列技术难题。

因此，本文研究了以内含arm核的微处理器AT91SAM7X25为核心，外部扩展指纹传感器MBF200构成指纹识别服务器硬件；系统软件移植实时多任务操作系统卩C/ OS-H、文件系统、LwlP，应用软件实现指纹识别。

该方法具有成本低、占用资源少、可扩展性强的特点。

1分布式指纹识别系统原理及硬件设计指纹识别技术主要涉及4个功能模块：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。

基于嵌入式Linux平台的指纹门禁系统指纹门禁系统是基于生物特征识别技术的一项高科技安全设施，近年来在国内外得到了广泛的应用，并已成为现代化建筑智能化的标志之一。

对于一些核心机密部门，如重要机关、科研实验室、档案馆、民航机场等场所，指纹门禁系统可以提供高效、智能、便捷的授权控制。

由于指纹具有携带方便、人人各异、终生不变的特点，因此利用指纹识别作为身份认证的手段，与传统的钥匙、密码相比，大大提高了安全性与可信性。

该系统基于ARM9 芯片Samsung S3C2440AL，以Veridicom 公司指纹采集芯片FPS200 作为硬件平台，以嵌入式Linux 为软件平台。

在该研究领域中，基于PC 平台的识别系统一直是研究的重点，本文实现的基于ARM 平台的系统具有轻便，易安装，成本低的优点，具有良好的发展前景。

1 系统硬件设计S3C2440AL 主频为400 MHz，最高为533 MHz；FPS200 指纹传感器由256 乘以300 个电容传感阵列组成，其分辨率高达500 dpi，工作电压范围为3．3～5 V，传感器内部有8 位ADC，并具有2 组采样保持电路。

整个系统的框图如图1 所示。

2 操作系统由于嵌入式Linux 具有内核小、效率高、开放源码、平台工具多等优点，该系统采用嵌入式Linux 作为操作系统平台。

构建该平台的主要步骤如：(1)通过JTAG 下载U-boot；(2)配置Linux Kernel 并通过串口下载；(3)开发FPS200 驱动并进行动态加载。

3 指纹识别的算法流程指纹识别系统按识别过程中的主要功能，可划分为指纹图像采集算法、图像预处理算法、特征提取算法、特征匹配算法。

(1)指纹图像采集算法流程如图2 所示。

(2)指纹图像预处理算法流程如图3 所示。

(3)指纹特征提取算法流程提取之前首先需要进行伪指纹特征点的去除，然后提取指纹的拓扑数据结构。

(4)指纹特征匹配算法流程如图4 所示。