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基于DSP的指纹识别系统研究与设计

作　者: 朱树阔
导　师: 仲元昌
学　校: 重庆大学
专　业: 电路与系统
关键词: 指纹识别图像预处理特征点匹配 DSP
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 135次
引　用: 1次
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内容摘要

指纹识别技术是迄今为止出现的一种非常方便、准确与安全的生物识别技术。但是由于目前的指纹识别算法的性能不理想,系统的核心处理器的性能和速度较差,指纹识别系统的普及受到限制。指纹识别算法较为复杂,不同的识别算法其应用有限,以致系统应用受到了限制。低端处理器的应用在指纹识别系统中也使得其应用不理想。本文较为全面地分析了指纹识别系统的图像预处理算法、指纹图像特征点提取算法和指纹匹配算法,并对现有的算法进行了改进、简化和创新,提出了一套新的指纹识别算法。在指纹图像场上分别对其梯度场、频率场以及方向场进行求取;采用直方图和高斯函数的方法对指纹图像进行了分割及收敛;利用卷积公式和Gabor小波函数对图像进行了平滑及增强;利用阈值法和点邻域法对指纹图像进行了二值化和细化处理;利用点模式和Poincare公式对指纹的特征点及核心点进行了提取;采用特征点、核心点及指纹脊线的条数方式对指纹进行了匹配。在硬件上,采用MBF200作为指纹采集传感器,采用最新的ADI BF533DSP作为核心处理器,大大提高了系统的性能。在此基础上,对指纹识别的图像预处理算法、指纹特征点提取算法、指纹匹配算法进行测试与分析。测试结果表明:图像场分明可辨,指纹图像的前景从背景中分割出来,指纹图像的灰度值只有0和255,图像黑白分明,指纹纹线清晰可见,纹线的宽度只有一个像素点组成,特征点尽可能多的被提取出来,核心点被提取出来,指纹匹配的正确率较高。在整个测试过程中,指纹识别的速度也较为理想。总体上,完整的指纹识别系统设计的较为合理,基本上达到了设计的目标。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题学术和实用意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10
    1.2.1 国外研究现状  10
    1.2.2 国内研究现状  10
    1.2.3 指纹识别技术的发展前景  10
  1.3 课题研究目的、内容、技术路线  10-13
    1.3.1 研究目的  10-11
    1.3.2 研究内容  11-12
    1.3.3 技术路线  12-13
  1.4 拟解决的关键问题与创新之处  13
  1.5 论文的章节安排  13-15
2 指纹识别系统的基本原理  15-21
  2.1 基本概念介绍  15-17
  2.2 指纹识别基本原理  17-19
    2.2.1 指纹识别流程  17
    2.2.2 指纹图像采集  17-18
    2.2.3 指纹图像处理  18
    2.2.4 指纹特征提取  18
    2.2.5 指纹特征匹配  18-19
    2.2.6 指纹库  19
  2.3 指纹识别性能评价标准  19-20
    2.3.1 误识率、拒识率  19-20
    2.3.2 系统识别速度  20
  2.4 本章小结  20-21
3 指纹识别系统的算法研究  21-39
  3.1 指纹图像场的求解  21-25
    3.1.1 强度场的计算  21
    3.1.2 梯度场的计算  21-22
    3.1.3 方向场的计算  22-24
    3.1.4 频率场的计算  24-25
  3.2 指纹图像的分割  25-26
  3.3 指纹图像的均衡、收敛  26-28
    3.3.1 均衡、收敛的概念  26-27
    3.3.2 均衡、收敛的计算  27-28
  3.4 图像的平滑、增强  28-30
    3.4.1 平滑、增强的概念  28-29
    3.4.2 平滑、增强的计算  29-30
  3.5 指纹图像的二值化、细化  30-32
    3.5.1 二值化、细化的概念  30-31
    3.5.2 二值化、细化的计算  31-32
  3.6 细节点提取及其匹配  32-37
    3.6.1 指纹细节特征点提取算法  32-34
    3.6.2 特征点匹配算法  34-37
  3.7 本章小结  37-39
4 指纹识别系统的硬件设计  39-53
  4.1 指纹识别系统整体电路设计  39-40
  4.2 指纹采集电路的设计  40-46
    4.2.1 MBF200 芯片结构及工作原理  40-42
    4.2.2 采集电路的设计  42-43
    4.2.3 指纹采集的软件流程  43-46
  4.3 处理器外围接口电路设计  46-48
    4.3.1 BLACKfin DSP533 介绍  46-47
    4.3.2 存储、控制电路设计  47-48
  4.4 指纹识别系统的主程序流程  48-50
  4.5 本章小结  50-53
5 指纹识别系统的测试与分析  53-61
  5.1 图像处理的测试  53-57
  5.2 特征提取  57-58
  5.3 指纹匹配  58-59
  5.4 本章小结  59-61
6 总结与展望  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
附录  69-80
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文  69
  B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录  69
  C. 指纹采集PCB 电路  69-70
  D. ADI BF533-DSP 硬件开发系统  70-71
  E. 指纹匹配代码  71-80

基于DSP的指纹识别系统研究与设计

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