基于DSP技术的指纹识别模块设计

2018-03-20何惜琴

数字通信世界 2018年8期

何惜琴

（闽南理工学院宝盖校区，石狮 362700）

本文提出了对于指纹识别模块的设计的方案，认为要在硬件上利用DSP自身的优势来建立数据处理系统，在软件上要弥补DSP自身的一些不足，对过去的指纹系统进行加工改造，以便让这个系统可以有更高的实用性，对于这个设计有很大的价值。同时，这种方式还有很高的可行性与安全性，因为指纹一定要自己亲自去验证的，这个方式还十分方便快捷。现在这种技术已被广泛运用到对安全性非常看重的行业当中，如银行、金融等机构。

1 硬件系统结构

本系统在整体上由三个部分组成，首先是图像采集模块。因为指纹识别系统不需要时刻都看图像，所以对于传感器方面的要求就可以放低了，例如可以用黑白数字CMOS传感器就可以了。本系统所用的传感器就是这一款的，只要300万的像素就可以了。因为这种传感器的成本是非常的低的，而且在分辨率上也可以完全达到要求。其次是图像处理和识别模块。这个模块就直接关系到了指纹识别系统到底好不好，这一个部分是很关键的，可以采用FPGA和DSP相结合的方式来进行处理。可以把一些比较复杂的任务交给DSP来完成，其他的在旁边进行一个辅助。这样就可以利用这个结构来让整个的系统更加的方便和快捷，并且还可以提高系统的运行的速度和提高对于资源的使用次数。最后是输出模块。通过系统识别之后的可以只在在LCD显示屏上面来显示。我们可以把这个作为终端来使用，从而我们就可以得到我们想要的信息。

2 指纹识别算法

指纹识别这个要发挥作用就必须通过指纹识别算法。本系统的指纹识别算法的流程是先从脊线方向到脊线频率到CABOR再到特征提取最后就是特征的匹配了。如果要让指纹图像的处理达到一个很好的效果关键在于图像的增强。要让图像增强的原因是为了减少噪音还有就是提高图像的清晰度，以便能够很好的对特征进行提取。我们都知道指纹的纹理是由脊线和谷线组成的，这些纹理每个人的都不同，里面含有很多的信息。指纹图像增强算法就是根据每个人指纹的不同来完成的。本系统采取了和传统的系统不同的处理方式，极大的提高了增强算法的有效性。

在脊线方向上，指纹图像是有它自己独有的特征的，指纹图像在一个很小的范围里面，纹路是和平行的直线差不多的。这也是指纹图像里面最突出的特征了。由于它直观明了的反映了指纹图像的基本的信息，所以被大面积的用于指纹图像的增强等各个方面。

在脊线频率上面，指纹纹路除了我刚才说的具有那个特征之外，它还具有很稳定的特征。我们节选指纹图像的一个很小的片段，你会发现脊线和谷线的纹理的的特点是呈现出平行的特点的。脊线频率是指两个脊线之间的距离的倒数。我们要想得到特定的脊线之间的距离和谷线之间的距离，从这里得到脊线频率，就必须通过找到该区域里面的极大和极小值点。

CABOR变换它是具有最佳时域和频域连接分辨率等这些优点，它可以对图像的部分的结构的特征和空域频率这两个部分进行同时的分析，可以很好的掌握脊线方向和脊线频率上的信息。本系统是以CABOR过滤器函数的实部来作为样板，而这个过滤器的方向是以和子块纹路方向相互垂直的纹路作为方向的。拿脊线频率来作为自己的频率。用这两个来建构过滤器。本系统在指纹匹配方面采取的是校准算法，它是基于特征集合匹配的，这个算法很多时候都是不需要用到DSP处理系统的，它只要用比较逻辑和加减的算法。

3 整个系统的处理流程

整个系统是要分成四个处理的步骤的。首先，把收集到的指纹图像送到FPGA，放在那里预留着。同时要设计好预处理模块是怎么对信息进行处置的，同时要知道各像素点的梯度值和在子块中最大的值的坐标。把得到的这些信息都保存到相关的系统中。其次，是用DSP来获得和分析所有要用到的数据，得出脊线的方向和脊线的频率，随后就用GABOR对这些信息进过波的过滤，经过这些步骤之后，会得到很多信息，把这些信息都保存在一个系统中。再次，DSP处理会发出指令的要求，我们根据这些要求去我们刚才把信息保存在一个系统的里面去寻找，由FPGA自身的比较逻辑得到指纹信息里面的最大指点，然后把它送到DSP当中，做更深一步的处置，达到得到指纹脊线图像的信息。最后，我们就可以用DSP去完成匹配，并且由它来得到最后的一个结论。