基于FPGA的掌紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、掌紋識(shí)別作為一項(xiàng)新興的生物識(shí)別技術(shù)，因具有采樣簡單、圖像信息豐富、不易偽造等特點(diǎn)，受到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。目前主流的系統(tǒng)都是在PC(Personal Computer)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，與此相比，在小型化的嵌入式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)掌紋識(shí)別系統(tǒng)更具有應(yīng)用前景。
　　目前嵌入式掌紋識(shí)別系統(tǒng)多是在ARM(Advanced RISC Machines)平臺(tái)上利用軟件實(shí)現(xiàn)，圖像采集多為接觸式，其識(shí)別速度大多超過2秒，為了突破這些限制，本文決定以FP

2、GA(Field Programmable Gate Array)為核心，采用以低速軟核處理器與其他硬件加速模塊的SoPC(System on Programmble Chip)設(shè)計(jì)加上外圍器件，采用非接觸式方式來開發(fā)掌紋識(shí)別系統(tǒng)，使得系統(tǒng)達(dá)到較高的識(shí)別速度。
　　本文在基于Altera公司CycloneⅡ EP2C70的DE2-70硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了掌紋識(shí)別系統(tǒng)。其中，利用FPGA硬件資源對(duì)掌紋識(shí)別系統(tǒng)的各個(gè)步驟進(jìn)行

3、硬件加速，并采用非接觸采集是本文的特色。引入NiosⅡ軟核處理器作為掌紋識(shí)別系統(tǒng)的控制處理核心，讀取TRDB_D5M攝像頭的圖像和存儲(chǔ)介質(zhì)SD卡中的掌紋圖片文件作為數(shù)據(jù)源;再由按鍵控制對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（識(shí)別或訓(xùn)練）;同時(shí)，顯示處理結(jié)果信息。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并進(jìn)行模塊劃分。將系統(tǒng)主要分為:核心控制處理模塊、SD卡(Secure Digital Card)文件讀寫模塊、圖像采集模塊、掌紋監(jiān)控模塊和按鍵控制模塊等。在對(duì)這幾個(gè)主要模塊進(jìn)

4、行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后，整合各個(gè)模塊，組成完整的系統(tǒng)，在DE2-70開發(fā)板上進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。然后進(jìn)行性能測(cè)試，獨(dú)立出比較耗時(shí)的算法代碼，經(jīng)由C2H(Cto Hardware Acceleration)編譯器與NiosⅡ自定義指令集進(jìn)行硬件加速，使系統(tǒng)處理速度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　經(jīng)測(cè)試，該系統(tǒng)完成了掌紋識(shí)別系統(tǒng)的基本功能，對(duì)于分辨率為640*384的圖像識(shí)別正確率可達(dá)到96％，在提高處理速度方面具有自己的優(yōu)勢(shì)（＜1.6秒）。而