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
3.基于指纹识别的小区门禁系统设计 [J], 王玉锦; 杨东; 王艳杰
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。

基于ARM的光学指纹识别系统的设计方案
本方案采用ARM处理器作为控制核心，构建指纹识别算法的嵌入式系统的设计方法及过程。

该系统采用光学指纹传感器（内建格科微电子有限公司的光学GC0307 CMOS图像采集芯片）与ARM Cortex M3内核的意法半导体公司32位高性能单片机STM32F205RE组成功能主体，采用Sobel边缘检测算子、Gabor滤波、图像二值化等图像采集与处理算法对指纹图像进行识别。

经过反复实践证明，该方案适合嵌入式组件开发中需要进行生物指纹特征提取、识别，指纹身份认证、比对等场合。

系统具有高性价比且交互简易、识别率高、扩展性强，便于嵌入式应用。

0 引言
随着电子信息技术应用面日益拓展，不少场合需要对特定用户群体进行身份识别或身份记录，如门禁系统、考勤系统、安全认证系统等，在各种系统中运用的技术形式多样，如视网膜识别、面相识别、指纹识别、RFID 射频识别应用等。

其中，生物特征识别方式以其方便性强、安全性高等特点得到了越来越多人的认可和接受，特别是指纹识别技术方式，现已发展成为应用最广泛的生物识别技术之一。

因此，研究基于嵌入式架构的指纹识别系统具有现实意义和广阔的应用前景。

基于嵌入式linux的指纹识别系统研究与实现【摘要】将指纹识别技术与嵌入式系统相结合可以使指纹识别系统摆脱空间与环境的限制，更加广泛的适用于各种场合的需要。

系统硬件平台采用基于ARM9架构的S3C2410嵌入式平台。

本文对指纹图像预处理、特征值提取和指纹匹配算法进行了改进。

实测结果表明，本系统可以稳定的运行在ARM平台上，对指纹识别技术在嵌入式平台应用具有很大参考价值。

【关键词】嵌入式；Linux；指纹识别；MiniGUI0.引言计算机的发展使指纹识别技术得到高速发展。

目前指纹识别系统的发展以嵌入式系统为主，嵌入式指纹识别系统需要构建可靠的嵌入式平台，而且由于资源有限，对指纹识别算法要求较高。

嵌入式指纹识别系统体积小、灵活性高、操作简单，能够很好的满足实际需要。

与其它生物识别技术相比，指纹具有较高的稳定性、独特性。

指纹绝对可以通过每个指纹的细节特征进行区分。

1.指纹识别系统设计方案本系统以S3C2410微处理器为核心，外围扩展了SDRAM、RAM芯片、FLASH芯片、RTL8019AS网卡芯片。

S3C2410的通用IO口与液晶显示屏、键盘相连，完成与用户的交互操作，构成了了本系统的硬件开发板。

指纹采集模块采用的是Veridicom公司的FPS200指纹传感器模块，并通过USB接口与开发板相连，实现数据指令的传送，从而在开发板上完成指纹的获取、预处理、提取特征值、特征值对比等功能。

系统机构框架见图1。

操作系统启动后对FPS200指纹模块进行初始化，然后通过USB将采集到的指纹图像传送到ARM开发板上，应用程序对读入的指纹图像进行处理并，最后进行指纹的匹配。

2.嵌入式linux开发平台搭建与实现2.1嵌入式系统概述嵌入式操作系统（Embedded Operating System，简称EOS）负责嵌入式系统的全部资源的分配和调度工作，管理任务和并发操作，为开发人员提供统一的接口和硬件抽象。

嵌入式操作系统除具备任务调度、中断处理、文件操作等一般操作系统所具有的最基本功能外，还具有小巧、稳定可靠、可移植性好、可扩展性好、具有强大的网络功能及硬件支持等优点。

基于ARM的指纹识别与实现随着信息科学技术的飞速发展,拥有更高安全性的身份识别技术已成为许多系统首先考虑的要素,基于密码和令牌等传统的身份识别技术存在着容易遗失和盗用等隐患,而通过人的生物特征进行的身份认证则提供了一个更加可靠的解决方案。

生物识别技术是以生物特征为基础,以信息处理技术为手段,将生物技术和信息技术有机结合起来。

在众多的生物识别技术中,指纹识别技术是应用最为广泛的一种,它具有普遍性、永久性、可采集性、易实现性等优点,已成为最有效的生物识别技术之一,并且由于其实现成本相对于其他生物识别技术较低,目前在考勤终端、犯罪鉴别、信息安全等领域已得到广泛的应用。

指纹识别技术是在指纹图像上提取出指纹的特征,然后通过一定的算法,把两个指纹的特征进行比较,最终得到两个指纹的匹配结果。

目前指纹识别已经成为识别个人身份的有效手段,现代信息安全的迫切要求使得自动指纹识别系统成为研究热点,尽管市场上已经有了很多成型的指纹识别产品,但是因为指纹图像本身的噪音,皮肤的弹性等等因素,指纹识别的准确度和灵活性还不能满足实际应用要求,以及许多研究成果都因商业利益而未公开,理想的指纹识别系统到现在依然是一个很艰巨的研究任务。

本文首先利用ARM9内核的32位处理器S3C2440A作为主控制器,采用指纹传感器FPS200作为指纹数据采集设备,通过串口实现对指纹数据的采集,其次对多种指纹识别算法进行研究,针对指纹预处理部分的滤波、锐化、方向图、二值化、细化等算法及其提取特征点和匹配特征算法进行细致的研究,并通过仿真对算法进行比较,对比仿真结果选定算法,最后对选定的算法进行编程,并在C++Builder软件设计的上位机软件上实现。

同主题文章[1].指纹识别的新型ID鼠标' [J]. 电脑知识与技术. 2002.(01)[2].张闵. 用于电脑的指纹识别装置' [J]. 中外轻工科技. 1999.(05)[3].手机指纹识别微型传感器' [J]. 企业技术开发. 2002.(04)[4].KX.0010. 指纹识别要取代口令' [J]. 军民两用技术与产品.2001.(03)[5].杨宏林,吴陈. 指纹识别方法的综述' [J]. 华东船舶工业学院学报(自然科学版). 2003.(03)[6].袁茵. 技术进步推动指纹识别突飞猛进' [J]. 电子技术. 2005.(12) [7].黄坤,李见为,吴心红. 一种求取指纹图像方向的方法' [J]. 计算机工程. 2007.(05)[8].方艳梅,陈跃峰,肖自美,王植. 一种分布式网络指纹识别系统' [J]. 计算机工程与应用. 2001.(20)[9].LG指纹识别LCD显示器诞生' [J]. 世界产品与技术. 2001.(01)[10].笑天. 换只手,你就打不开电脑' [J]. 世界发明. 2003.(10)【关键词相关文档搜索】：电力电子与电力传动; 指纹识别; FPS200; 预处理; 特征提取; 特征匹配【作者相关信息搜索】：西南交通大学;电力电子与电力传动;庄圣贤;周圆;。

基于ARM的指纹签到系统设计针对目前“嵌入式指纹识别系统在性价比及指纹算法的效率和准确性上存在不足”的问题，介绍了一种基于STM32芯片及SX-T13模块实现嵌入式指纹识别系统的设计方法。

指纹采集部分采用CMOS光学传感器。

软件设计采用模块化编程，设计的嵌入式自动指纹考勤机体积小、可移动，能独立完成指纹采集、存储、比对和显示等考勤功能，通过串口可以与PC相连。

保证考勤数据的真实性，真正体现公开、公平和公正，能进一步提高企业管理的效率和水平。

标签：指纹识别；SMT32；指纹传感器；识别算法文章根据企业和学校人员管理的需求，设计了一款基于ARM平台的嵌入式自动签到系统。

通过录入指纹来对已存储的指纹进行对比、查询，并具有对采集的指纹进行注册、记录、显示和报警等功能，该系统能够通过和原始数据进行分析和计算，实现快速的统计，并得出需要的结果。

1 嵌入式处理器简介嵌入式系统是以应用为目的，并且软硬件均可以裁剪的计算机系统，主要用于应用系统对成本、体积、功耗、功能以及可靠性等方面要求较高的场合。

它由嵌入式微处理器、外围器件及用户的程序三方面组成，用于对其他设备的监视、管理和控制作用。

2 硬件组成系统硬件主要包括：指纹采集模块（光学指纹传感器、高速DSP处理器、高性能指纹比对算法、大容量FLASH芯片、串口接口模块、电源模块）、指纹数据存储模块（SRAM）、指纹程序存储模块（FLASH）、UART模块、处理结果显示模块等。

2.1 SX-T13指纹识别模块SX-T13模块内部集成运用了第7代指纹识别算法，结合传统算法通过提取特征点数据和抽象图像数据，实现了高识别率和低误识率；该模块的通过率可高达97%以上，做到了十万分之一以下的误识率。

其支持外部存储功能，将有效指纹存储到外部FLASH芯片中，通常版配置512K flash，除去应用程序占用的内存，剩余空间可存储304个有效用户，能够满足大多数场合的需求。

2.1.1 光学指纹传感器SX-T13指纹识别模块采用光学指纹传感器，它利用光的折摄和反射将指纹的纹形投射到电荷耦合器件上，将指纹的纹形进行数字化，形成多灰度指纹图像送入指纹设备进行算法处理。