CN201247471Y

CN201247471Y - 一种自动指纹识别系统

Info

Publication number: CN201247471Y
Application number: CNU2008200515262U
Authority: CN
Inventors: 解梅
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2018-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种自动指纹识别系统，其包括电源管理模块，指纹匹配处理模块，以及与指纹匹配处理模块连接的指纹采集模块、人机交互模块、系统接口模块、存储模块；其特征在于指纹匹配处理模块包括：可对指纹采集模块收集的指纹图像进行指纹特征信息的提取，并可进行精确匹配的核心处理器DSP；可对核心处理器DSP传送的特征进行信息粗匹配处理的协处理器FPGA。本实用新型的有益效果是：实现了嵌入式自动指纹识别，提高了指纹识别效率和指纹存储效率，并采用了模块化设计便于根据不同场合需要的改动，大大提高了本系统的实用性。

Description

一种自动指纹识别系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种自动指纹识别系统。

【背景技术】

随着现代社会的数字化、信息化和网络化进程不断加快，人们之间的信息交流愈加方便快捷，身份的数字化和隐性化趋势日趋明显。为此，生物特征鉴别技术悄然新起，并成为目前世界信息安全管理领域的前沿研究课题。生物特征鉴别技术是指利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。指纹识别技术是生物特征鉴别技术的一个分支，是计算机图像处理技术和模式识别技术在个人身份识别领域的应用。由于指纹纹理特征的唯一性和永久性，采集指纹的方便性，指纹识别技术在社会安全、信息安全、金融安全、个人安全以及防伪领域得到了广泛的应用，具有巨大的经济价值和现实意义。例如现有的连接到计算机的指纹识别系统，指纹图像首先通过指纹传感器采集，然后通过USB或其他通信接口传送到计算机中并由计算机进行识别。由于计算机强大的功能，这类系统具有灵活的软件结构，配合不同的应用软件可以实现多种功能。同时在高性能的计算机上可以实现大型指纹数据库应用。但此类系统的缺点有：成本高、体积大、功耗大，不适合中小型指纹库的应用，例如门禁系统。

目前的嵌入式指纹识别系统，还存在着与市场需求不相适应的缺点，主要有：

(1)指纹算法不够有效，识别速度慢；

(2)指纹库容量有限，不能满足中等规模指纹库的应用。

【发明内容】

为克服现有指纹识别系统的不足，本实用新型提供了一种以DSP作为指纹识别核心处理器、FPGA协同处理获取指纹图像的嵌入式自动指纹识别系统。该系统不仅可以方便快捷的采集清晰的指纹，而且利用我们自己开发的指纹处理和识别算法，可以对所采集的指纹图像在8000枚指纹库中进行快速、高效率的识别，弥补了现有嵌入式产品匹配时间长，库容量小的不足。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种自动指纹识别系统，其包括电源管理模块，指纹匹配处理模块，以及与指纹匹配处理模块连接的指纹采集模块、人机交互模块、系统接口模块、存储模块；其特征在于指纹匹配处理模块包括：

可对指纹采集模块收集的指纹进行提取指纹特征信息的并可进行精确匹配的核心处理器DSP；

可对核心处理器DSP传送的特征进行信息粗匹配处理的协处理器FPGA。

如上所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于所述的存储设备包括非易失存储器FLASH和同步动态随机存储器SDRAM。

如上所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于所述的系统接口模块包括UART接口、USB1.1接口和JTAG接口。

如上所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于人机交互模块包括液晶显示模块LCD和键盘。

本实用新型的有益效果是：实现了嵌入式自动指纹识别，提高了指纹识别效率和指纹存储效率，并采用了模块化设计便于根据不同场合需要的改动，大大提高了本系统的实用性。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理框图；

【具体实施方式】

一种自动指纹识别系统，其包括电源管理模块14，指纹匹配处理模块1，以及与指纹匹配处理模块1连接的指纹采集模块15、人机交互模块11、系统接口模块7、存储模块4；其特征在于指纹匹配处理模块1包括：

可对指纹采集模块15收集的指纹进行提取指纹特征信息的并可进行精确匹配的核心处理器DSP2，

可对核心处理器DSP2传送的特征进行信息粗匹配处理的协处理器FPGA3。

所述的存储设备4包括非易失存储器FLASH 5和同步动态随机存储器SDRAM 6。

所述的系统接口模块7包括UART接口8、USB1.1接口9和JTAG接口10。

人机交互模块包括液晶显示模块LCD 12和键盘13。

本实用新型的FPFA芯片是由Altera公司生产的，型号为EPIC12Q240。

DSP芯片是由德州仪器(Texas Instruments)公司生产的，型号为TMS320C6713。

工作原理如下：整个电路通过电源接口从外部获得直流电源提供的5V直流电而使得电源管理模块14工作。电源管理模块14中的电源转换芯片将5V电流转换成3.3V、1.5V和1.4V，并分别提供给DSP 2、FPGA 3以及其他所有外围电路。DSP 2、FPGA 3、指纹采集芯片15等器件上电工作，将程序从FLASH 5调入SDRAM 6中，完成基本的初始化配置，整个系统开始等待外部中断出现。一旦用户按下按键，键盘13便发送中断信号给DSP 2，并将获得的按键值传送给DSP 2解析按键值并执行对应的操作。如果是按下采集键，则通过EMIF接口发送命令给指纹采集芯片15并将采集到的指纹图像传回给DSP 2，由DSP 2提取出指纹特征信息。如果用户按下的是注册按键，整个硬件电路将通过上面的采集步骤，完成两次指纹提取与匹配处理，匹配成功后将指纹特征信息加入原有指纹数据库并烧写入FLASH 5长期保存。如果用户按下的是匹配键，则在完成采集步骤和提取出指纹特征信息后，将特征信息传递给FPGA 3，同时从原有指纹库中提取出指纹特征信息发送给FPGA 3。在FPGA完成指纹的并行粗匹配处理后，将粗匹配通过的指纹对发送回DSP 2完成精确匹配。将匹配的结果发送到LCD液晶显示模块12显示，也可将结果通过UART接口8发送给PC显示。

指纹匹配算法由DSP与FPGA来完成，首先，获得指纹图像数据；由于图像中有指纹区域与背景区域，将指纹图像数据通过指纹分割模块处理，分离出清晰的指纹区域和有噪声但可以恢复的指纹区域，使后续处理集中于这些有效区域进行，减少了运算量。其次，由于指纹的纹理性和方向性都很强，可以把指纹图像看作是有着确定纹理的流状模型，即方向场或方向图。方向图作为一种可以直接从原始灰度图像得到的有用信息，在指纹预处理中有着重要的作用，在此通过求方向图模块求取指纹方向图。利用指纹的方向信息和纹理宽度，可以将指纹图像通过增强模块处理，增强后的图像质量有显著提高，基本解决指纹图像断纹和粘连问题。由于本系统采用的指纹识别算法只对指纹的纹线走向感兴趣，将增强后的图像数据通过二值化与细化模块处理得到指纹脊线图。然后，用特征提取模块获得指纹端点和分叉点的相关信息。随后，将指纹特征信息传递给FPGA，通过FPGA中的粗匹配模块匹配。该匹配模块是采用了创新的通道匹配的方式，使得在同一时间内可以完成对指纹的特征点匹配，显著提高了指纹的匹配效率，使得嵌入式系统具有了快速匹配中大规模指纹库的能力。最后，将粗匹配模块得到的匹配指纹对传递给DSP完成最后的精确匹配。通过以上的算法流程，既提高了整个系统的匹配效率，同时也保证了算法的匹配精确度，使得系统具有很好的实用性。

本实用新型嵌入式指纹识别系统采用了本实用新型提出的基于DSP处理器和FPGA的嵌入式系统设计方案，能在中大规模指纹库中进行快速、准确的指纹识别，弥补了传统的嵌入式指纹识别系统在速度上、指纹库容量的不足。

Claims

1、一种自动指纹识别系统，其包括电源管理模块(14)，指纹匹配处理模块(1)，以及与指纹匹配处理模块(1)连接的指纹采集模块(15)、人机交互模块(11)、系统接口模块(7)、存储模块(4)；其特征在于指纹匹配处理模块(1)包括：

可对指纹采集模块(15)收集的指纹进行提取指纹特征信息的并可进行精确匹配的核心处理器DSP(2)；

可对核心处理器DSP(2)传送的特征进行信息粗匹配处理的协处理器FPGA(3)。

2、根据权利要求1所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于所述的存储设备(4)包括非易失存储器FLASH(5)和同步动态随机存储器SDRAM(6)。

3、根据权利要求1所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于所述的系统接口模块(7)包括UART接口(8)、USB1.1接口(9)和JTAG接口(10)。

4、根据权利要求1所述的一种自动指纹识别系统，其特征在于人机交互模块包括液晶显示模块LCD(12)和键盘(13)。