基于FPGA實現指紋識別系統及指紋采集接口*

摘要： 本文以ASIC芯片為應用背景，提出了一種基于FPGA的指紋識別系統，及其采集接口的設計與實現方案，采用滑動式指紋傳感器完成高質量的指紋采集工作。

關鍵詞： FPGA；指紋識別；滑動式指紋傳感器

引言

早在十九世紀初科學家就發現了指紋的兩個重要特征：唯一性和穩定性，這個研究成果使得指紋在犯罪鑒別中得以正式應用。20世紀60年代，隨著計算機性能的提高和應用的增加，人們開始使用計算機來處理指紋，自動指紋識別系統(AFIS)在法律實施方面的研究與應用由此展開。而近幾年，隨著電子商務的發展和消費類電子的普及，越來越多的領域需要指紋識別系統。目前，基于DSP、ARM的獨立式指紋識別系統已經成功應用于考勤、門禁、安檢等領域。

本文選用具有高集成度、低功耗、短開發周期等優點的FPGA(現場可編程門陣列)來設計實現自動指紋識別系統，下文將重點介紹系統軟硬件結構以及指紋采集接口的設計方案。

指紋識別系統的設計實現

系統軟件結構設計

本文設計的自動指紋識別系統的軟件算法采用BST FingerAPI 1.0版本，包括1:1比對(即驗證)模式和1:N比對(即識別)模式，主要實現指紋的檢測與采集、指紋圖像的增強、特征點的提取與匹配幾大功能，具體結構見圖1。

圖1 指紋識別系統的軟件流程圖

指紋檢測與采集

首先將指紋區與背景區分離。為了方便判別，在判別之前需要對圖像進行平滑處理和邊緣提取。將圖像分為8