專利名稱：基于壓感指紋采集和dsp算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種指紋識(shí)別系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于壓感指紋采集及DSP算 法處理的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
指紋識(shí)別產(chǎn)品是一項(xiàng)技術(shù)含量很高的產(chǎn)品，它不是一種所謂‘即插即用’的產(chǎn)品， 而是需要專業(yè)人員經(jīng)過(guò)特別的安裝、調(diào)試后才能夠使用。近幾年來(lái)，全球的生物特征識(shí)別技 術(shù)已經(jīng)從研究階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用階段，對(duì)該技術(shù)的研究和應(yīng)用正進(jìn)行得如火如荼，前景十分廣 闊。人體生物特征識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展前景極好的高新技術(shù)，逐漸被一些機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者采 用，成為一種越來(lái)越受歡迎的安全保障措施，從保護(hù)銀行賬號(hào)到公司的安全保障等都會(huì)采 用相關(guān)技術(shù)。隨著社會(huì)對(duì)身份識(shí)別要求的不斷提高，該技術(shù)的重要性能將日益凸現(xiàn)。911事件之后，隨著安全意識(shí)的加強(qiáng)，人們對(duì)生物特征識(shí)別技術(shù)產(chǎn)生了巨大的興 趣，包括政府部門、企業(yè)等，使得這項(xiàng)技術(shù)也具有巨大的市場(chǎng)潛力。到2007年已達(dá)到34億 美元的產(chǎn)品收入，產(chǎn)業(yè)界預(yù)測(cè)表明，整個(gè)生物特征識(shí)別市場(chǎng)會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)際生物特征組織 IBG (International Biometric Group)對(duì)生物特征識(shí)別技術(shù)做了較詳細(xì)的市場(chǎng)分析和市 場(chǎng)預(yù)測(cè)。據(jù)IBG發(fā)布的2007-2012年全球生物識(shí)別市場(chǎng)報(bào)告預(yù)測(cè)，到2012年全球生物識(shí)別 市場(chǎng)的規(guī)模將超過(guò)74億美元。其中指紋識(shí)別技術(shù)在市場(chǎng)上仍然占主要地位。目前，生物特征識(shí)別產(chǎn)品的價(jià)格正在降低，一方面是技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果，另一方面是 因?yàn)橛懈嗟纳碳疫M(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，生物特征識(shí)別技術(shù)必將越來(lái)越 廣泛地應(yīng)用于生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域。從過(guò)去10年的市場(chǎng)情況來(lái)看，指紋識(shí)別和掌形識(shí)別 技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，指紋識(shí)別技術(shù)占據(jù)了更大的優(yōu)勢(shì)，看起來(lái)用手作為身份識(shí)別的手段 更易為大眾所接受。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要的生物特征識(shí)別產(chǎn)品基本上都是基于指紋識(shí)別技術(shù) 的，指紋識(shí)別的產(chǎn)品也已經(jīng)應(yīng)用到了許多方面。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種體積小、速度快、數(shù)據(jù)信息量大的基于壓感指紋 采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是—種基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，包括指紋采集單元、指紋識(shí) 別單元和存儲(chǔ)單元，指紋采集單元與指紋識(shí)別單元之間連接有第一通信總線，指紋識(shí)別單 元與存儲(chǔ)單元之間連接有第二通信總線，指紋采集模塊包括一個(gè)壓感式半導(dǎo)體指紋傳感 器，存儲(chǔ)單元包括ZBT SRAM存儲(chǔ)器，指紋識(shí)別單元包括一個(gè)ZBT SRAM控制器。本系統(tǒng)采用ZBT SRAM存儲(chǔ)器，通過(guò)高效利用系統(tǒng)總線，進(jìn)行隨機(jī)讀寫，避免了讀寫 狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換周期，消除了讀寫延遲，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率得到了顯著提高，此外，ZBT SRAM 存儲(chǔ)器還具有容量大，可根據(jù)用戶系統(tǒng)的要求動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出狀態(tài)的特點(diǎn)，通過(guò)消除無(wú)效周 期，提高了系統(tǒng)帶寬，同時(shí)，降低了通信系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)計(jì)時(shí)的要求；ZBT SRAM控制器解決了 ZBTSRAM存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的其他模塊之間在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的總線競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。上述技術(shù)方案還可以進(jìn)一步完善，作為優(yōu)選，ZBT SRAM控制器包括接口電路傳輸 層、流水線延時(shí)控制模塊、地址控制輸出模塊、時(shí)鐘輸出控制模塊、和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道。接口 電路傳輸層存儲(chǔ)用戶的輸入，并輸出信號(hào)；流水線延時(shí)控制模塊根據(jù)ZBT SRAM存儲(chǔ)器的工 作模式為輸出數(shù)據(jù)提供適合的延時(shí)時(shí)間；地址控制輸出模塊用于對(duì)地址和控制信號(hào)進(jìn)行存 儲(chǔ)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道用于對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供雙向控制。作為優(yōu)選，指紋識(shí)別單元包括一個(gè)與指紋采集模塊連接的指紋傳感器控制器。指 紋傳感器控制器用于控制指紋采集模塊進(jìn)行指紋信息采集并對(duì)采集到指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。當(dāng)有手指按壓指紋傳感器時(shí)，指紋傳感器控制器控制指紋識(shí)別單元的指紋傳感器進(jìn) 行指紋信息的采集，并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑BT SRAM存儲(chǔ)器。 作為優(yōu)選，指紋識(shí)別單元還包括一個(gè)DSP處理器算法模塊，DSP處理器算法模塊與 指紋傳感器控制器通信。DSP處理器算法模塊用于進(jìn)行指紋的預(yù)處理、特征提取和指紋比 對(duì)，指紋的預(yù)處理采用指紋判定濾波、圖像增強(qiáng)、圖像二值化等過(guò)程。作為優(yōu)選，它還包括一個(gè)外接在指紋識(shí)別單元上的FLASH存儲(chǔ)器，其上存放指紋 數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用外接FLASH存儲(chǔ)器存放指紋數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，指紋識(shí)別單元還包括一個(gè)FLASH控制器，F(xiàn)LASH控制器與DSP處理器算 法模塊通信。FLASH控制器提供與FLASH存儲(chǔ)器的接口和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)用。由于上述技術(shù)方案的采用，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型將指紋凸顯識(shí)別處理算法經(jīng)過(guò)先進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論進(jìn)行優(yōu)化 設(shè)計(jì)，使用DSP芯片得以實(shí)施的小型化模塊單元，通過(guò)外接壓感指紋采集器、ZBT SRAM存儲(chǔ) 器、FLASH存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別系統(tǒng)的算法數(shù)據(jù)流的無(wú)縫處理，模塊體積小、速度快、數(shù)據(jù)信 息量大，本實(shí)用新型可應(yīng)用到安全檢測(cè)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、身份識(shí)別等領(lǐng)域。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的指紋采集單元、指紋傳感器控制器、ZBT SRAM控制器的一種 電路框圖；圖3是本實(shí)用新型的ZBT SRAM控制器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；其中1、指紋采集單元；2、指紋識(shí)別單元；21、指紋傳感器控制器；22、DSP處理器 算法模塊；23、ZBT SRAM控制器；3、存儲(chǔ)單元；4、FLASH存儲(chǔ)器。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示的一種基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，包括指紋 采集單元、指紋識(shí)別單元和存儲(chǔ)單元，指紋采集單元與指紋識(shí)別單元之間連接有第一通信 總線，指紋識(shí)別單元與存儲(chǔ)單元之間連接有第二通信總線，指紋采集模塊包括一個(gè)壓感式 半導(dǎo)體指紋傳感器，存儲(chǔ)單元包括ZBT SRAM存儲(chǔ)器，指紋識(shí)別單元包括一個(gè)ZBT SRAM控制
ο[0023]壓感式半導(dǎo)體指紋傳感器是一種利用含有微型晶體的平面，通過(guò)感知壓力轉(zhuǎn)化為 電子信號(hào)并通過(guò)多種技術(shù)來(lái)繪制指紋圖像的器件，它采用自動(dòng)控制技術(shù)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)指 紋圖像像素行以及指紋局部范圍的敏感程度，在不同的環(huán)境下結(jié)合反饋的信息便可產(chǎn)生高 質(zhì)量的圖像。半導(dǎo)體指紋采集設(shè)備可以獲得相當(dāng)精確的指紋圖像，分辨率可高達(dá)600dpi并 且指紋采集時(shí)不需要像光學(xué)采集設(shè)備那樣，要求有較大面積的采集頭。由于半導(dǎo)體芯片的 體積小巧，功耗很低，可以集成到許多現(xiàn)有設(shè)備中，這是光學(xué)采集設(shè)備所無(wú)法比擬的。在本實(shí)施例中，采用了一種壓感式半導(dǎo)體器件，它通過(guò)感知壓力并轉(zhuǎn)化為電子信 號(hào)生成指紋傳感圖像，其傳感區(qū)域16. 0*23. 4mm，象素?cái)?shù)為256*384點(diǎn)，尺寸僅為1. 1英 寸，分辨率可達(dá)600DP，高過(guò)其他目前市場(chǎng)上使用較多的電容式傳感器，并且它是世界上第 一個(gè)表面壓感式指紋傳感器，在水中和干燥環(huán)境下都能毫無(wú)影響地正確感知。另外，它的一 個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是極低的電流消耗，感知時(shí)的峰值電流在3mA以下。這種器件采用了自動(dòng)控制 技術(shù)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)指紋圖像像素行以及指紋局部范圍的敏感程度，在不同的環(huán)境下結(jié)合 反饋的信息便可產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。指紋識(shí)別單元2包括一個(gè)與指紋采集模塊1連接的指紋傳感器控制器21，用于控 制指紋采集模塊1進(jìn)行指紋信息采集并對(duì)采集到指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在指紋采集階 段，當(dāng)有手指按壓到指紋傳感器上時(shí)，指紋傳感器控制器21即控制指紋傳感器進(jìn)行指紋信 息的采集，并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑BT SRAM存儲(chǔ)器。如圖2所示，指紋傳感器控制器21包括寄存器控制模塊和傳感器控制模塊，用于 輸出控制信號(hào)至指紋采集單元1 ；指紋傳感器控制器21還包括采樣保持電路，AD轉(zhuǎn)換器， 256X2字節(jié)緩存，ID編碼模塊，串并通信模塊，用于對(duì)指紋采集單元1接收的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理。寄存器控制模塊、串并通信模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線與ZBT SRAM控制器23通信。指紋識(shí)別系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元3采用ZBT (zero bus turn-around)SRAM存儲(chǔ)器，并通 過(guò)高效利用系統(tǒng)總線，進(jìn)行隨機(jī)讀寫，避免了讀寫狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換周期，消除了讀寫延遲， 實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸率得到顯著提高。ZBT SRAM控制器23的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，其性能直 接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。全新智能ZBT SRAM系列存儲(chǔ)器，容量大，可根據(jù)用戶系統(tǒng)的要 求動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出狀態(tài)，它通過(guò)消除無(wú)效周期，提高了系統(tǒng)帶寬，同時(shí)降低通信系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)計(jì) 時(shí)的要求。ZBT SRAM控制器23解決ZBT SRAM與系統(tǒng)的DSP處理器算法模塊、指紋采集模塊、 FLASH存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)通信中的總線競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。ZBT SRAM接口控制器主要由5個(gè)模塊組成， 如圖3所示，分別是，接口電路傳輸層、流水線延時(shí)控制模塊、地址控制輸出模塊、時(shí)鐘輸出 控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道。接口電路傳輸層存儲(chǔ)用戶的輸入，并輸出信號(hào)；流水線延時(shí)控制 模塊根據(jù)ZBT SRAM存儲(chǔ)器的工作模式為輸出數(shù)據(jù)提供適合的延時(shí)時(shí)間；地址控制輸出模 塊用于對(duì)地址和控制信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道用于對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供雙向控制。如圖3所示，ZBT SRAM的接口信號(hào)主要由時(shí)鐘信號(hào)、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總 線等組成。其中，時(shí)鐘信號(hào)clk_zbt是為ZBT SRAM實(shí)現(xiàn)包括讀、寫操作在內(nèi)的各種操作提 供驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂瓶偩€主要由三種信號(hào)組成，we_n是讀寫信號(hào)控制、we_n=l允許讀操作、 we_n=0允許寫操作。bw_n是同步字節(jié)寫使能信號(hào)，每個(gè)字節(jié)都有自己有效的寫使能低電 平。ld_n是地址控制信號(hào)，ld_n=0時(shí)內(nèi)部的寄存器加載新的地址，若在時(shí)鐘的上升沿ld_ n=l則內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器增加。地址總線addr為對(duì)ZBT SRAM讀寫操作存儲(chǔ)器單元提供存儲(chǔ)地址尋址信號(hào)，其位數(shù)由ZBT SRAM的存儲(chǔ)容量決定；數(shù)據(jù)總線dq是ZBT SRAM在讀寫操作 時(shí)與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道。指紋識(shí)別單元2還包括一個(gè)DSP處理器算法模塊22，用于進(jìn)行指紋的預(yù)處理、特征 提取和指紋比對(duì)，DSP處理器算法模塊22與指紋傳感器控制器21通信，ZBT SRAM控制器 23與DSP處理器算法模塊22通信。此外，如圖1所示，指紋識(shí)別系統(tǒng)還包括一個(gè)外接在指紋識(shí)別單元2上的FLASH存 儲(chǔ)器4，用于存放指紋數(shù)據(jù)，指紋識(shí)別單元2還包括一個(gè)FLASH控制器24，F(xiàn)LASH控制器24 與DSP處理器算法模塊22通信。本系統(tǒng)采用外接FLASH存儲(chǔ)器存放指紋數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH控制 器提供與FLASH存儲(chǔ)器的接口和并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)用。上述指紋識(shí)別系統(tǒng)的指紋識(shí)別方法，包括如下步驟a、指紋錄入，指紋采集模塊1采樣登錄的指紋數(shù)據(jù)，并通過(guò)指紋傳感器控制器21 將指紋數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)單元3中；b、圖像處理，DSP處理器算法模塊22讀取存儲(chǔ)單元3中錄入的指紋數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn) 行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的指紋圖像數(shù)據(jù)重新存入存儲(chǔ)單元3 ；C、特征點(diǎn)提取，DSP處理器算法模塊22檢測(cè)預(yù)處理后的指紋圖像上的分叉點(diǎn)和端 點(diǎn)，形成特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將特征點(diǎn)數(shù)據(jù)重新存入存儲(chǔ)單元3 ；d、指紋識(shí)別登錄或比對(duì)，如果是指紋登錄，則將存儲(chǔ)單元3中存儲(chǔ)的特征點(diǎn)數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)到FLASH存儲(chǔ)器4中，形成指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；如果是指紋比對(duì)，則DSP處理器算法模塊22還 從FLASH存儲(chǔ)器4中讀取存放的指紋數(shù)據(jù)，并將其與錄入的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，輸出比對(duì)結(jié)
^ ο本系統(tǒng)DSP處理器算法模塊用于實(shí)現(xiàn)指紋的預(yù)處理、特征點(diǎn)提取和指紋比對(duì)。指紋的預(yù)處理包括指紋判定濾波、圖像增強(qiáng)、圖像二值化等過(guò)程，具體包括預(yù)處 理過(guò)程的濾波實(shí)現(xiàn)采用空域算法，用不同的窗口模塊對(duì)圖像卷積運(yùn)算。Gabor濾波器對(duì)于 指紋圖像紋理來(lái)說(shuō)比較合適，實(shí)現(xiàn)了 Gabor濾波，其中有一個(gè)參數(shù)是各點(diǎn)的脊線頻率(除了 大塊背景區(qū)域外，整個(gè)指紋圖像都有一個(gè)固定的頻率，各點(diǎn)的差別對(duì)于Gabor濾波的影響 不是很大)，這個(gè)參數(shù)對(duì)于濾波的幫助并不是很大，但是，它最大的用處就是求指紋的邊界 線，這對(duì)于后面的偽細(xì)節(jié)點(diǎn)的判斷是有用的，因?yàn)?，邊界處的端點(diǎn)常常是偽端點(diǎn)，它能夠被 用來(lái)調(diào)整指紋圖像的大小，去掉多余的過(guò)大的背景區(qū)域，以加快之后的處理速度；頻域?yàn)V波 的目的是為了分析圖像濾波處理的效果，這里可以采用高斯低通濾波、巴特沃思濾波和同 態(tài)濾波；由于FFT變換采用蝶形算法，在頻域?yàn)V波后最好進(jìn)行一次中值濾波，盡早消除一些 花紋。在圖像二值化處理過(guò)程中，將指紋脊線和谷線分為兩個(gè)不同的灰度等級(jí)，前提是 前面的濾波增強(qiáng)做好，二值化的閥值選擇合適。閥值的選擇有靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的，靜態(tài)的就是 對(duì)一副指紋圖像使用單一閥值進(jìn)行分割，可以直接指定一個(gè)數(shù)值，或者使用整幅圖象的灰 度均值，動(dòng)態(tài)閥值選擇就是對(duì)一幅指紋圖像的不同象素點(diǎn)或不同區(qū)域使用不同的閥值，比 如象素領(lǐng)域的均值。動(dòng)態(tài)閥值的方法對(duì)當(dāng)圖像不同部分平均灰度差別很大時(shí)比靜態(tài)的單一 閥值效果好些。當(dāng)指紋背景區(qū)域比較大而且背景的灰度值也有變化，不是單一的灰度時(shí)，動(dòng) 態(tài)閥值分割就會(huì)遇到困難，難免把一部分背景分割為指紋脊線，但如果選取的領(lǐng)域比較大， 超過(guò)脊線和谷線的寬度時(shí)，不大可能會(huì)把脊線或谷線劃錯(cuò)。所以本系統(tǒng)采用的是將兩種方法結(jié)合起來(lái)，使用了兩個(gè)閥值，一個(gè)是指定的，一個(gè)是象素局部領(lǐng)域均值，主要針對(duì)的是大 塊背景的分割，如果背景和谷線一樣用白色或大的灰度表示時(shí)，只要象素灰度大于兩個(gè)閥 值中的任何一個(gè)，就賦予背景的灰度值，否則為前景(即脊線)灰度值。圖像二值化處理在指 紋預(yù)處理中是比較關(guān)鍵的，在這個(gè)過(guò)程中要提取出指紋的脊線，直接決定了后面細(xì)化、特征 提取的正確性，如果沒(méi)做好，后面再好的算法也不能發(fā)揮效果。之后的細(xì)化，其效果很好檢驗(yàn)，只要不割斷連接的脊線，并且保持單象素寬就可 以。有時(shí)二維循環(huán)變量界線多一或少一，會(huì)在指紋二值化圖像上出現(xiàn)斜向的多象素寬斷斷 續(xù)續(xù)的直線，選擇合適的細(xì)化函數(shù)，終于發(fā)現(xiàn)沒(méi)有了那個(gè)現(xiàn)象，對(duì)比后，原來(lái)是行、列的循環(huán) 變量沒(méi)有跟圖像對(duì)齊。對(duì)所有程序檢查了一遍，發(fā)現(xiàn)了不少這種錯(cuò)誤。細(xì)化后的紋線雖然 有些破碎，交叉的地方，但很多對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)，都能分辯得出，哪里是真紋線，哪里的斷線應(yīng) 該接上。找到一種能實(shí)現(xiàn)細(xì)化后紋線修復(fù)的方法，實(shí)現(xiàn)方向場(chǎng)的計(jì)算可以在檢測(cè)細(xì)節(jié)點(diǎn)時(shí) 直接去掉多余的叉線，連接斷線，這樣能節(jié)省細(xì)節(jié)點(diǎn)真?zhèn)蔚呐袛唷７较蚴褂梦⒎炙阕佑?jì)算， 得到dy和dx，由dy/dx得到方向角的正切。這種方法比較精確，但因?yàn)閳D像噪聲影響，各相 鄰點(diǎn)的方向往往都相差很大，所以需要對(duì)求出的方向進(jìn)行平滑操作，但對(duì)求各方向的平均 方向不好定義，使用一種方向，這種方向只有八個(gè)，這種方向是使用模板求的，由于方向數(shù) 較少，所以平滑的時(shí)候可以取鄰域中所占數(shù)目最多的一個(gè)，平滑的效果比較好，但對(duì)于不同 方向的交界處象素的方向會(huì)產(chǎn)生偏差。求出方向后接著求核心點(diǎn)和三角點(diǎn)，它的依據(jù)的基 本原理是代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)，根據(jù)各點(diǎn)領(lǐng)域方向求龐加萊數(shù)，再判斷是否是核心點(diǎn)或三角點(diǎn)。特征點(diǎn)的提取是在細(xì)化后的圖像上檢測(cè)分叉點(diǎn)和端點(diǎn)，提取過(guò)程比較簡(jiǎn)單，主要 的方面是特征點(diǎn)的表示。可以用特征點(diǎn)的種類、坐標(biāo)，種類只有兩種，坐標(biāo)是相對(duì)于圖像左 上角的圖像原點(diǎn)。這樣同一指紋的同一特征點(diǎn)就會(huì)在不同圖像擁有不同的坐標(biāo)，所以需要 平移和旋轉(zhuǎn)來(lái)較正指紋圖像，平移的x，y距離和旋轉(zhuǎn)的角度可以通過(guò)兩幅圖像的一對(duì)由各 自三個(gè)特征點(diǎn)組成的全等三角形確定，但如果偽特征點(diǎn)過(guò)多的話，將會(huì)產(chǎn)生很大干擾，運(yùn)算 比較費(fèi)時(shí)。所以要用這種方法校準(zhǔn)的話，就要先盡可能多地去掉偽特征點(diǎn)，或者選擇不同的 坐標(biāo)原點(diǎn)，和坐標(biāo)軸，使特征點(diǎn)的坐標(biāo)表述具有平移旋轉(zhuǎn)不變的特性。一個(gè)最合適的坐標(biāo)原 點(diǎn)就是核心點(diǎn)。有一個(gè)角是平移旋轉(zhuǎn)不變的，就是特征點(diǎn)所在紋線的方向和特征點(diǎn)與核心 點(diǎn)之間連線的夾角，所以就把它作為特征點(diǎn)的性質(zhì)。指紋比對(duì)就是將體征提取步驟提取出來(lái)的指紋特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的模板特征相比 較，確定是否來(lái)自同一個(gè)手指。匹配算法是整個(gè)指紋識(shí)別系統(tǒng)中至關(guān)重要的部分。根據(jù)指 紋細(xì)節(jié)特征的不同，指紋匹配算法主要包括基于點(diǎn)模式匹配算法、基于紋理模式匹配算法 和基于圖的匹配算法?；?qū)⒅讣y匹配算法直接分為基于點(diǎn)模式的匹配算法和不基于點(diǎn)模式 的匹配算法(除了點(diǎn)模式以外的匹配算法)。本系統(tǒng)的指紋識(shí)別算法是基于細(xì)節(jié)點(diǎn)特征的 匹配，根據(jù)指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)定義和相似性判斷函數(shù)選取的不同，指紋匹配方法又可分為基于奇 異點(diǎn)的匹配算法、基于三角形的匹配算法、基于極坐標(biāo)變換的匹配算法、基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的匹 配算法、基于圖匹配的算法等等。而上述分類方法并不是絕對(duì)的，各種方法是相互聯(lián)系的， 同時(shí)有很多算法彼此交叉，每個(gè)算法都有自己的特點(diǎn)，并針對(duì)特殊的應(yīng)用。目前，自動(dòng)指紋 識(shí)別系統(tǒng)常用的方法是基于美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局(FBI)提出的細(xì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模型來(lái)做匹配，利用 端點(diǎn)和分叉點(diǎn)這兩種細(xì)節(jié)點(diǎn)來(lái)識(shí)別指紋。并且FBI指出，只要有12個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)近似對(duì)應(yīng)，就 可以判定兩個(gè)指紋相同。將這些細(xì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用到點(diǎn)模式中時(shí)，自動(dòng)指紋識(shí)別問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為點(diǎn)模式匹配問(wèn)題。 本實(shí)用新型的主要應(yīng)用包括指紋機(jī)械兩用防盜門鎖、指紋保險(xiǎn)柜、指紋箱包系列 產(chǎn)品、銀行和金融等特殊行業(yè)管理系統(tǒng)、智能建筑與居住小區(qū)智能化安全防范及管理系統(tǒng)、 酒店、賓館身份識(shí)別管理與門禁系統(tǒng)、指紋門禁智能防盜鎖。
權(quán)利要求一種基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，包括指紋采集單元(1)、指紋識(shí)別單元(2)和存儲(chǔ)單元(3)，所述的指紋采集單元(1)與所述的指紋識(shí)別單元(2)之間連接有第一通信總線，所述的指紋識(shí)別單元(2)與所述的存儲(chǔ)單元(3)之間連接有第二通信總線，其特征在于所述的指紋采集模塊(1)包括一個(gè)壓感式半導(dǎo)體指紋傳感器，所述的存儲(chǔ)單元(3)包括ZBT SRAM存儲(chǔ)器，所述的指紋識(shí)別單元(2)包括一個(gè)ZBT SRAM控制器(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于 所述的ZBT SRAM控制器(23)包括接口電路傳輸層、流水線延時(shí)控制模塊、地址控制輸出模 塊、時(shí)鐘輸出控制模塊、和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其特征在 于所述的指紋識(shí)別模塊(2)包括一個(gè)與所述的指紋采集模塊(1)連接的指紋傳感器控制 器(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于 所述的指紋識(shí)別單元(2)還包括一個(gè)DSP處理器算法模塊(22)，所述的DSP處理器算法模 塊(22)與所述的指紋傳感器控制器(21)通信，所述的ZBT SRAM控制器(23)與所述的DSP 處理器算法模塊(22)通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其特征在 于它還包括一個(gè)外接在所述的指紋識(shí)別單元(2)上的FLASH存儲(chǔ)器(4)，其上存放有指 紋數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于壓感指紋采集和DSP算法的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于 所述的指紋識(shí)別單元(2)還包括一個(gè)FLASH控制器(24)，所述的FLASH控制器(24)與所述 的DSP處理器算法模塊(22)通信。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種指紋識(shí)別系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于壓感指紋采集及DSP算法處理的指紋識(shí)別系統(tǒng)，包括指紋采集單元、指紋識(shí)別單元和存儲(chǔ)單元，指紋采集單元與指紋識(shí)別單元之間連接有第一通信總線，指紋識(shí)別單元與存儲(chǔ)單元之間連接有第二通信總線，指紋采集模塊包括一個(gè)壓感式半導(dǎo)體指紋傳感器，存儲(chǔ)單元包括ZBTSRAM存儲(chǔ)器，指紋識(shí)別單元包括一個(gè)ZBTSRAM控制器；本實(shí)用新型將指紋凸顯識(shí)別處理算法經(jīng)過(guò)先進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用DSP芯片得以實(shí)施的小型化模塊單元，通過(guò)外接器件實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別系統(tǒng)的算法數(shù)據(jù)流的無(wú)縫處理，模塊體積小、速度快、數(shù)據(jù)信息量大。
文檔編號(hào)G06K9/20GK201681406SQ20102015452
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者章涵博, 黃靜 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)