基于FPGA的指紋圖像增強(qiáng)算法研究.pdf

1、指紋圖像增強(qiáng)是指紋識(shí)別中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前，指紋圖像增強(qiáng)算法多采用軟件或者是DSP實(shí)現(xiàn)。用軟件實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)算法存在處理速度慢、難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理等問題；而采用DSP實(shí)現(xiàn)時(shí)，又存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)周期較長、系統(tǒng)軟硬件升級(jí)較困難等問題?？删幊唐舷到y(tǒng)(SOPC)是一個(gè)嶄新的、富有生機(jī)的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式集成化設(shè)計(jì)正成為電子領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向。本文針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題(處理速度慢、難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)周期較長、系統(tǒng)升級(jí)

2、較困難等)，提出了采用SOPC系統(tǒng)研究在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)指紋圖像增強(qiáng)算法的方法。 本文首先對(duì)幾種常用的指紋圖像增強(qiáng)算法進(jìn)行了探討，然后從圖像濾波的角度入手，結(jié)合Gabor濾波增強(qiáng)方法，提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法。由于Gabor濾波算法對(duì)于質(zhì)量較好的指紋圖像有較好的增強(qiáng)效果，但是對(duì)于核心區(qū)域中含有噪聲的指紋圖像的增強(qiáng)效果并不理想。針對(duì)這一問題，本文提出了一種改進(jìn)的方法，即利用指紋的局部特性結(jié)合局部四鄰域的關(guān)聯(lián)特性對(duì)Gabor濾波算法進(jìn)

3、行改進(jìn)，從而達(dá)到去除噪聲和增強(qiáng)指紋圖像質(zhì)量的效果。 其次，本文以Altera公司的EP2C35芯片為SOPC系統(tǒng)的載體，在確定指紋圖像增強(qiáng)系統(tǒng)總體方案的基礎(chǔ)上，給出了基于NiosⅡ處理器的硬件系統(tǒng)平臺(tái)的搭建過程；完成了對(duì)Gabor濾波算法的改進(jìn)，定制了基于NiosⅡ處理器的改進(jìn)的Gabor算法指令，將該算法指令集成到軟核處理器NiosⅡ中，然后將軟核處理器NiosⅡ集成到單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)部，設(shè)計(jì)了能夠?qū)χ讣y圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理的系

4、統(tǒng)。分別在軟件和硬件上對(duì)濾波算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，比較了實(shí)驗(yàn)結(jié)果；最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，并給出了改進(jìn)意見。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文所設(shè)計(jì)的在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)基于SOPC的Gabor濾波指紋圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，經(jīng)過對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)后，對(duì)指紋圖像處理的效果有明顯改善，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；系統(tǒng)通過硬件實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的濾波算法，減少了時(shí)間復(fù)雜度，可以用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的系統(tǒng)中；采用SOPC系統(tǒng)在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)Gabor濾波指紋圖像增強(qiáng)算法是可行的