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基于嵌入式应用的指纹识别系统研究与设计

作　者: 任丽君
导　师: 陈蕾
学　校: 苏州大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 生物特征识别指纹识别嵌入式应用特征提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物特征识别技术是指利用人体自身所具有的各种生理学特征(如指纹、掌纹、虹膜、人脸等)或行为学特征(如语音、签名、步态等)来进行身份认证的一项技术。目前市场上大多数的指纹图像识别系统都是以PC机为开发平台和系统环境,存在体积偏大,携带不方便从而导致开发成本偏高等缺点,因此在很大程度上限制了指纹图像识别系统的普及和进一步发展。因此开发出识别率高,拒识率低,处理速度快,体积小,成本低的指纹图像识别系统是未来主要研究方向并且具有很大市场前景。因而在此种背景下,嵌入式指纹图像识别系统应运而生。但是,由于指纹图像算法不够完善以及嵌入式系统开发难度大,导致目前嵌入式指纹识别设备并不成熟。论文首先对课题的需求进行了仔细的分析和探讨,接着对算法主要流程包括指纹图像灰度归一化和均衡化、指纹图像分割、指纹图像二值化和二值化后处理及细化过程进行了深入研究,总结了适合于嵌入式系统的指纹图像预处理算法,实验表明,该算法具有良好的实用性和快速性,满足了嵌入式指纹识别系统的要求。在此基础上,建立了以ARM微处理器为核心的硬件开发平台,采用基于低功耗微处理器S3C2410和低功耗指纹采集器件MBF200构成的指纹采集系统,并扩展了相应的外设,完成了一般意义上的指纹特征采集与识别系统模型样机的制作。论文重点介绍了系统硬件电路及软件实现,讨论了MBF200重要寄存器的参数设置问题。对系统模型样机的测试表明,系统具有较好的稳定性、实时性,系统拒真率和认假率指标参数较好的适应了不同的工作环境。另外,系统还能满足移动性和一定的现场实时处理要求,初步达到了预期的设计目标。这对于开发其他领域的指纹识别系统具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 指纹检测技术综述  13
    1.2.2 指纹识别算法综述  13-15
  1.3 系统开发技术选择  15-17
    1.3.1 系统硬件平台选取  15-16
    1.3.2 开发软件系统选取  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17
  1.5 论文的章节安排  17-19
第2章指纹图像预处理的算法研究  19-33
  2.1 指纹特征分析  19-21
    2.1.1 指纹的总体特征  19-20
    2.1.2 指纹的局部特征  20-21
  2.2 指纹识别算法基本工作流程  21-22
  2.3 指纹图像预处理技术  22-30
    2.3.1 灰度归一化和均衡化  22-24
    2.3.2 指纹图像分割  24-26
    2.3.3 指纹图像增强  26-27
    2.3.4 指纹图像二值化  27-29
    2.3.5 指纹图像细化  29-30
  2.4 指纹特征点提取  30-31
  2.5 指纹图像的匹配  31
  2.6 本章小结  31-33
第3章系统硬件平台设计  33-47
  3.1 硬件平台总体设计  33-35
  3.2 S3C2410 处理器硬件设计  35-43
    3.2.1 处理器简介  35-36
    3.2.2 电源系统设计  36-38
    3.2.3 复位电路设计  38-39
    3.2.4 时钟系统设计  39-40
    3.2.5 LCD 显示系统设计  40-41
    3.2.6 SDRAM 存储模块接口设计  41-42
    3.2.7 FLASH 存储模块设计  42-43
  3.3 指纹采集仪硬件设计  43-45
    3.3.1 MBF200 工作原理  43-44
    3.3.2 MBF200 与S3C2410 通讯的硬件框图  44-45
  3.4 PCB 设计制作  45
  3.5 本章小结  45-47
第4章系统软件设计  47-65
  4.1 uC/OSⅡ嵌入式操作系统移植  47-58
    4.1.1 μC/OS-II 操作系统的任务状态转换  48-50
    4.1.2 μC/OS-II 操作系统的启动和初始化  50-52
    4.1.3 μC/OS-II 操作系统移植的硬件基础  52
    4.1.4 μC/OS-II 操作系统的具体移植过程  52-58
  4.2 MBF200 软件接口设计  58-60
    4.2.1 驱动程序设计  58-59
    4.2.2 主程序设计  59-60
  4.3 SDRAM 软件设计  60
  4.4 指纹识别算法移植  60-62
    4.4.1 系统内存空间分配  60-61
    4.4.2 位图文件说明  61
    4.4.3 登记、比对部分代码的移植  61-62
  4.5 LCD 显示程序设计  62-64
  4.6 嵌入式TCP/IP 协议栈开发  64
  4.7 本章小结  64-65
第5章系统测试及结果分析  65-71
  5.1 系统测试  65-67
    5.1.1 测试目的  65
    5.1.2 PC 端算法测试  65-66
    5.1.3 嵌入式端测试  66-67
  5.2 指纹识别系统的性能评价标准  67-68
  5.3 实验分析  68-70
    5.3.1 系统识别结果分析  68-69
    5.3.2 系统实时性分析  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第6章课题总结与展望  71-73
  6.1 本文工作总结  71
  6.2 未来工作展望  71-73
参考文献  73-76
攻读学位期间公开发表的论文  76-77
附录一  77-78
附录二  78-80
附录三  80-81
附录四  81-83
致谢  83-84

基于嵌入式应用的指纹识别系统研究与设计

内容摘要

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