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基于FPGA的指纹识别模块设计

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来源: 作者: 2018-10-29 10:12:15

基于FPGA的指纹识别模块设计

导读:

该模块利用嵌入式软核实现系统的管理,利用硬件实现指纹识别,保证了系统功能的完整性与识别的正确性。该识别模块可用于门禁、考勤、安检、保险箱柜等很多方面,也可和计算机等设备联机使用,满足各个方面的不同需求,因此它的设计具有很广泛的应用前景和市场价值。

1.主要内容  本模块采用xilinx公司的Spartan 3E系列XC3S500E型FPGA作为核心控制芯片,通过富士通公司的MFS300滑动式电容指纹传感器对指纹图象进行提取,然后对提取的指纹图像进行灰度滤波、图像增强、二值化、二值去噪、细化等预处理,得到清晰的指纹图象,再从清晰的指纹图象中提取指纹特征点,存入外部FLASH作为建档模板。指纹比对时,采用同样的方法获得清晰的指纹图像,建立比对模板,然后将比对模板与建档模板利用点模式匹配算法进行比对,得出比对结果。该模块利用嵌入式软核实现系统的管理,利用硬件实现指纹识别,保证了系统功能的完整性与识别的正确性。该识别模块可用于门禁、考勤、安检、保险箱柜等很多方面,也可和计算机等设备联机使用,满足各个方面的不同需求,因此它的设计具有很广泛的应用前景和市场价值。  2.项目关键技术及创新点的论述  2.1.项目的关键技术  2.1.1指纹图像的采集  本模块利用美国富士通公司的MFS300滑动式电容指纹传感器对指纹图像进行提取和保存。这款指纹传感器采用标准CMOS技术,含有8位A/D变换器,能在2.8 V~5 V的宽电压范围内工作,能自动检测到是否有指纹到达传感器,并实现采集。它能在保证指纹图像高分辨率(500dpi)的同时大大减小了传感器的尺寸(13.33.6mm2)。然后XC3S500E利用其SPI端口通过读写MFS300内部的寄存器,实现对它的控制,以完成指纹采集的任务。  2.1.2指纹图像的预处理  图像预处理的主要步骤包括:方向图计算、图像增强、二值化、二值去噪、细化等。预处理的目的是改善输入指纹图像的质量,以提高特征提取的准确性。原始指纹图像一般存在噪声污染、脊线断裂或脊线模糊等问题,需要进行图像增强(使用滤波技术)以改善质量。由于指纹特征仅包含在脊线的形状结构中,所以,通过二值化和细化把深浅不一、宽度不同的脊线变成灰度相同、单像素宽的细脊线,以便于特征提取。  2.1.3指纹图像的特征提取与比对  系统通过细节特征提取算法对预处理后的指纹图像进行全局特征和细节特征的提取,将获得指纹图像特征参数存入外设FLASH中,建立指纹数据库。在识别模式时,系统用同样的方式提取指纹图像特征参数,存入扩展SRAM中,然后将外设FLASH和扩展SRAM中的数据利用点模式匹配算法进行比对,最终将比对结果输出。  2.1.4系统整体需要考虑的问题  有效的指纹辨识系统不仅仅依赖于辨识算法,还需要考虑很多其他方面的问题,它包括注册和辨识过程、排斥欺骗和安全考虑等。我们必须对这些问题提出应对办法,才能实现有效的辨识。

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