指纹识别课程设计

河南工程学院《DSP技术》课程设计

指纹识别设计

学生姓名：***

学院：电气信息工程学院

专业班级：通信工程1441

指导教师：***

2017年6月20日

课程设计成绩评定标准及成绩

等级：（优秀、良好、中等、及格、不及格）

评阅人：职称：讲师

日期：2017年6月20日

目录

摘要 (1)

第1章绪论 (1)

1.1选题依据及研究意义 (1)

1.2国内外研究现状 (2)

1.3课题预期的目标 (2)

第2章系统方案设计 (3)

2.1核心传感器的选择 (3)

2.2FPS200指纹传感器工作原理和性能特点 (4)

2.3接收模块 (5)

第3章硬件电路设计及其实现 (8)

3.1指纹图像预处理 (8)

3.2指纹图像二值化 (9)

第4章指纹识别系统的硬件设计 (11)

4.1总程序识别算法 (11)

第5章调制与结果分析 (13)

5.1系统调试方法 (13)

总结 (15)

参考文献 (16)

摘要

指纹识别是利用人体固有的指纹生理特征来进行个人身份鉴别的技术:,随着指纹识别技术的发展和应用,指纹图像预处理技术成为了一个重要的研究课题。本文实现了以定点DsP芯片仪5320VC5509A及姗F20指纹采集传感器为核心的自动指纹采集与处理系统,整个系统具有体积小、应用灵活的特点;同时对指纹预处理算法进行了研究,主要包括图像滤波、图像增强、二值化、细化四个部分,通过比较研究等方式说明选择的算法优点,基于DSP的平台用c语言编程实现指纹图像预处理。

本文介绍了一种以定点DSP芯片TMS320VC5509A及FPS200指纹采集传感器为核心的自动指纹识别模块,详细描述了此系统的硬件设计,并给出其硬件调试方法。该系统灵活性强,不但为实现指纹识别软件提供了功能强大的硬件基础外,而且对研究和开发速度快、性价比高、识别率高的嵌入式指纹识别平台有着很大的参考价值

关键词：指纹识别；传感器；二值化

第1章绪论

1.1选题依据及研究意义

指纹识别是目前生物检测学中研究最深入，应用最广泛，发展最成熟的技术。指纹识别作为识别技术已经有几个世纪的历史了。指纹识别技术通过分析指纹的全局特征和指纹的局部特征，特征点如嵴、谷和终点、分叉点或分歧点，从指纹中抽取的特征值可以非常的详尽，以便可靠地通过指纹来确认一个人的身份。平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约七个特征，我们的十个手指产生最少4900个独立可测量的特征。这足够来确认指纹识别是否是一个更加可靠的鉴别方式。长期以来，指纹识别技术大量被应用到司法和刑事侦查领域，使得人们往往把指纹识别技术与刑事侦查和犯罪联系在一起，带有一些抗拒心理，影响了指纹识别系统的可接受性。另外某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像，也影响了指纹识别的准确性。

指纹识别技术具有诸多优点：指纹是人体独一无二的特征，并且它们的精确度和复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；如果想要增加可靠性，只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，多达十，其中每一个是唯一的指纹；指纹扫描的速度很快，使用非常方便；指纹识别器，用户必须用手指和对方的指纹采集头接触，并直接接触指纹采集头是最可靠的生物识别读。指纹采集头可以更小更便宜可见，指纹识别技术是最方便、可靠、无创、廉价的生物识别技术解决方案，具有广阔的应用前景。每一种生物特征识别技术各有优缺点，其适用性也与应用领域密切相关。在任何工作环境中，任何技术都比不上任何其他技术。常用生物特征识别技术的技术性能比较如表1所示：

表1

类型鉴别可靠可否运用1可否运用1传感器价格尺寸

面部一般是否低中等

签名一般是否低较小

语音一般是否极低非常小

指纹识别技术在认证系统中被广泛应用。

由于人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性，这一生物密钥无法复制，失窃或被遗忘。人类追寻文档、交易及物品的安全保护的有效性与方便性经历了三个阶段的发展。第一阶段是最初始的方法，也就是采用大家早已熟悉的各种机械钥匙。第二阶段是由机械钥匙发展到数字密钥，如口令或条形码等。第三阶段是利用人体所固有的生物特征来辩识与验证身份。生物识别是当今数字化生活中最高级别的安全密钥系统。常见的口令、IC卡、条纹码、磁卡或钥匙则存在着丢失、遗忘、复制及被盗用诸多不利因素。因此采用生物”钥匙，您可以不必携带大串的钥匙，也不用费心去记或更换口令。生物识别的核心在于如何获取这些

生物特征，并将之转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份。

指纹识别技术从被发现起，就被广泛应用到契约等民用领域。由于人体指纹具有终身稳定性和唯一性，很快就被用于刑事侦查，并被尊为“物证之首”。但早期的指纹识别采用的方法是人工识别法。这项工作需要有一些经过专门训练的专业技术人员和有经验的指纹专家凭经验对指纹逐个对比，从而得出鉴定的结果。用这种方法进行指纹鉴定，不但效率低、速度慢，查找范围也很有限，远远不能满足现代社会的需要。

1.2国内外研究现状

20世纪60年代末，以电子计算机技术为代表的信息技术逐步兴起，计算机技术开始进入指纹识别领域，为指纹鉴定的自动化带来了新的解决思路、新的实现方法和新的处理途径。美国开始有人提出用计算机图像处理和模式识别方法进行指纹分析以代替人工比对，这就是“自动指纹识别系统”（Automated Fingerprint Identification System，简称AFIS）。到70年代，由于计算机的广泛应用及模式识别理论的发展，世界各国都争相开发使用自动指纹识别系统。20世纪70年代末一些实用系统已经出现，如加拿大警方首次应用激光进行指纹检验。日本立石电机公司80年代研制出了指纹核对机。美国人福勒80年代设计了指纹电子检验系统。1982年日本NEC首次向警方提供了AFIS。目前世界上有30多家著名大学、科研机构、公司一直从事自动指纹识别系统方面研究。我国的指纹自动识别技术研究，已经经历了较长的发展历程。时至近日，自动指纹识别技术已经从单一系统的应用，发展到网络化的全面应用。20世纪90年代末期，价格较低的指纹采集器、快速、匹配的算法发展为指纹技术用于个人身份识别提供了广阔的市场空间。指纹识别技术被广泛应用意味着它能在影响亿万人的日常生活的各个地方使用。

自动指纹识别技术的优势与前景生物特征识别可以采用很多方法，如人像，指纹，虹膜和声纹等，而其中指纹识别在广泛性，持久性，独特性，防伪性和采集性等多方面都具有很强的优势，因此也成为了目前应用最为广泛的生物特征识别技术。在惟一性方面，相对于面部、声音等识别技术，指纹因其特征数量较多，且特征定位精确度可以做得更高，故惟一性好；在稳定性方面，由于一个人在出生时指纹就已经被定型了，随着年龄的增长指纹永久不变，因此不变性较面部、声音等优越；在方便性方面，与虹膜、视网膜等采样难度较高的情况相比，指纹样本便于获取，采样成本较低，识别系统中硬件部分较容易实现，因此方便性相对较好。商用指纹识别技术在中国的应用虽然还只有10年左右的时间，但已得到了很大的发展和进步。国内从业公司不断增加，理论研究不断得以增强，国产商品质量和档次不断提高，产品价格逐渐降低到合理水平，指纹识别应用领域已从简单的门禁扩展到门禁/考勤、金融、社会福利、计算机信息安全及ID证卡等多个领域，中国庞大的潜在市场吸引着越来越多的国内外投资者涉及这一领域。这一切都显示了中国指纹市场极其广阔的前景。

1.3课题预期的目标