實用性指紋識別模塊設計方案，提供軟硬件參考設計

項目背景及可行性分析

本項目名稱是：基于FPGA的指紋識別模塊設計。

主要內容為：本模塊采用xilinx公司的Spartan 3E系列XC3S500E型FPGA作為核心控制芯片，通過富士通公司的MFS300滑動式電容指紋傳感器對指紋圖象進行提取，然后對提取的指紋圖像進行灰度濾波、圖像增強、二值化、二值去噪、細化等預處理，得到清晰的指紋圖象，再從清晰的指紋圖象中提取指紋特征點，存入外部FLASH作為建檔模板。指紋比對時，采用同樣的方法獲得清晰的指紋圖像，建立比對模板，然后將比對模板與建檔模板利用點模式匹配算法進行比對，得出比對結果。該模塊利用嵌入式軟核實現系統的管理，利用硬件實現指紋識別，保證了系統功能的完整性與識別的正確性。該識別模塊可用于門禁、考勤、安檢、保險箱柜等很多方面，也可和計算機等設備聯機使用，滿足各個方面的不同需求，因此它的設計具有很廣泛的應用前景和市場價值。

項目關鍵技術及創新點的論述；

2.1項目的關鍵技術

2.1.1 指紋圖像的采集

本模塊利用美國富士通公司的MFS300滑動式電容指紋傳感器對指紋圖像進行提取和保存。這款指紋傳感器采用標準CMOS 技術，含有8 位A/D 變換器，能在2.8 V～5 V 的寬電壓范圍內工作，能自動檢測到是否有指紋到達傳感器，并實現在線采集。它能在保證指紋圖像高分辨率(500dpi)的同時大大減小了傳感器的尺寸(13.3×3.6mm2)。然后XC3S500E利用其SPI端口通過讀寫MFS300內部的寄存器，實現對它的控制，以完成指紋采集的任務。

2.1.2 指紋圖像的預處理

圖像預處理的主要步驟包括：方向圖計算、圖像增強、二值化、二值去噪、細化等。預處理的目的是改善輸入指紋圖像的質量，以提高特征提取的準確性。原始指紋圖像一般存在噪聲污染、脊線斷裂或脊線模糊等問題，需要進行圖像增強（使用濾波技術）以改善質量。由于指紋特征僅包含在脊線的形狀結構中，所以，通過二值化和細化把深淺不一、寬度不同的脊線變成灰度相同、單像素寬的細脊線，以便于特征提取。

2.1.3 指紋圖像的特征提取與比對

系統通過細節特征提取算法對預處理后的指紋圖像進行全局特征和細節特征的提取，將獲得指紋圖像特征參數存入外設FLASH中，建立指紋數據庫。在識別模式時，系統用同樣的方式提取指紋圖像特征參數，存入擴展SRAM中，然后將外設FLASH和擴展SRAM中的數據利用點模式匹配算法進行比對，最終將比對結果輸出。

2.1.4 系統整體需要考慮的問題

有效的指紋辨識系統不僅僅依賴于辨識算法，還需要考慮很多其他方面的問題，它包括注冊和辨識過程、排斥欺騙和安全考慮等。我們必須對這些問題提出應對辦法，才能實現有效的辨識。