STM32的條狀指紋采集與拼接系統
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2 系統軟件設計
2．1 軟件總體設計
系統上電后，進行初始化，并進入低功耗等待階段。在低功耗階段，采用低速檢測手指，即間隔一段較長時間發送一次手指檢測指令，如果檢測到有手指，則提高指紋采集的頻率，進入指紋采集及拼接流程，否則繼續等待一段時間后再次檢測。軟件總體流程如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159650.htm
為提高指紋采集和拼接的效率，將指紋的幀采集和拼接作為兩個線程進行并行處理。由于指紋的采集采用SPI的DMA方式進行，因此MCU可以以較少的時間來介入查詢采集是否結束，大部分時間用在復雜度較高的拼接部分。指紋采集的第一幀因為還沒有得到可以拼接的數據，而拼接的最后一幀不需要再進行指紋序列的采集，因此這兩個部分的操作是相對獨立的。而其他時刻，指紋的第N幀采集和第N-1幀的拼接是并行進行的。由于采用DMA方式進行數據傳送，采集和拼接并行處理，需要兩個指紋幀Buffer來存儲采集到的指紋幀數據，其中一個供采集使用，另外一個供拼接使用，在進行完一次采集和拼接的并行操作后，對兩個Buffer進行交換使用。
指紋采集的結束有兩種條件，一種為手指離開傳感器(即不再檢測到指紋)，另一種為達到設定的最大指紋有效高度(這里設為288像素，可包含較大指紋有效面積)。當達到上述條件的任何一個時，可判斷指紋采集結束。指紋采集和拼接完成后，對拼接完成后的指紋圖像進行有效性判斷，如果為有效指紋圖像，則進行輸出，否則放棄并給出出錯提醒。
2．2 指紋拼接
由于環境的差異，采集到的指紋序列可能引入一定的噪聲。為了消除噪聲帶來的差異，需要對指紋序列進行2D高斯濾波，模板為：
濾波后的指紋序列，根據灰度紋理信息進行匹配搜索，由于采集環境的差異，需進行一定處理以適應灰度值差異。這里采用MAD準則對第N幀和第N-1幀進行匹配，具體如下：
式中H和W分別為灰度匹配區的像素高度和寬度，PN(i，j)為第N幀指紋在(i，j)處的灰度值，PN-1(i+u，j+v)為第N-1幀指紋經過(u，v)位移后在(i，j)處的灰度值，pmeanN和pmeanN-1為第N幀和第N-1幀的圖像灰度平均值。為了節約存儲空間，第N-1幀指紋序列從目標指紋圖像緩存中提取。指紋拼接流程如圖3所示。
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