一種新型指紋識別系統的設計與實現

相對于人體其他的生物特征而言，指紋在唯一性、永久性方面有著明顯優勢，即使皮膚受傷磨損，只要不傷及真皮，也能重新長出。另外，指紋識別應用起來方便可靠，不會對人體構成損傷。基于這些特征，指紋識別技術受到了普遍重視，一系列帶有身份識別和防偽功能的產品被開發，如指紋身份證、準考證、社會保障卡、銀行儲蓄卡等。隨著計算機集成技術的提高，指紋識別設備已向小型化、自動化、嵌入式方向發展，并顯示出旺盛的市場需求。
本系統采用高性能、低功耗的DSP芯片TMS320VC5501作為核心處理器，擴展了SDRAM和FLASH存儲器，集成了CMOS圖像采集、LCD、鍵盤、JTAG仿真接口USB等外設，設計緊湊、布局合理；充分利用了片上資源，僅用一片DSP芯片完成了從指紋圖像獲取、預處理、指紋匹配及結果顯示等功能。系統既可以脫機工作，也可以通過接口進行二次開發，整合到其他系統中去。
1 指紋識別基本原理
指紋識別主要涉及指紋采集、圖像預處理、特征提取、特征匹配等過程。首先，通過指紋采集設備獲取指紋的數字圖像，并對原始圖像進行預處理，提高圖像質量。然后，指紋識別算法從指紋圖像中提取出所需的特征數據，根據需要將特征信息存入指紋數據庫中。最后，用當前獲得的特征數據與預存在特征庫中數指紋模板進行比對，通過匹配算法計算出它們的相似程度，從而得到兩幅指紋圖像的匹配結果。指紋識別原理框圖如圖1所示，指紋圖像預處理、特征提取、指紋匹配是整個系統的核心。

2 系統硬件設計與研究
指紋識別系統硬件平臺是應用程序與指紋識別算法運行的物理平臺。綜合考慮器件選型、結構簡單、低功耗、低成本、工作穩定、可擴展接口與調試方便等方面的因素，確定了系統硬件設計方案，其組成部分為：核心處理器(DSP)、系統電源管理、存儲設備(SDRAM和FLASH)、指紋采集頭、人機交互模塊(鍵盤和LCD)、在線仿真接口(JTAG)。整個系統硬件結構如圖2所示。