嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

易鮮紅

摘要：本文介紹了指紋識(shí)別過(guò)程，分析了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別;嵌入式系統(tǒng);設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）04-0135-01

1 指紋識(shí)別過(guò)程簡(jiǎn)介

指紋識(shí)別過(guò)程分為兩個(gè)次要過(guò)程，分為四個(gè)部分。兩個(gè)次要的過(guò)程是指紋記錄和交叉核對(duì)過(guò)程。指紋記錄過(guò)程由四個(gè)部分組成：指紋采集、指紋預(yù)處理、指紋檢查和指紋模板采集。指紋比對(duì)過(guò)程還包括四個(gè)部分：指紋采集、指紋預(yù)處理、指紋特征比對(duì)和匹配。在這兩個(gè)過(guò)程中，指紋圖像的前處理都存在，但指紋圖像的取值和指紋特征的值似乎有相同的名稱(chēng)，但它們的內(nèi)在算法和性質(zhì)是完全不同的。在引入指紋的過(guò)程中，更頻繁地獲得指紋圖像，而單值提取部分的算法更多地關(guān)注一些特征值的辨析和獲取過(guò)程。

2 嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式操作系統(tǒng)主要針對(duì)客戶(hù)、產(chǎn)品，針對(duì)服務(wù)，針對(duì)實(shí)際操作，一旦與秀操作實(shí)踐形成對(duì)立面，就失去了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也就失去了市場(chǎng)。嵌入式操作系統(tǒng)本身是一個(gè)完全獨(dú)立的獨(dú)特空間，它可以在斷網(wǎng)的情況下，斷開(kāi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行一系列的獨(dú)立操作，這種勿忘狀態(tài)下獨(dú)立操作的典型設(shè)備就是嵌入式指紋鎖和考勤機(jī)等終端設(shè)備。嵌入操作系統(tǒng)的核心是指紋處理模塊，它的主要功能是修改指紋識(shí)別算法和基本的通信能力。由于該算法是一種硬件電路中的自定義算法，其自身存在一個(gè)編碼附加部分，因此通常是不可能被破譯的，在一些特殊的組合中繼續(xù)使用獨(dú)立技術(shù)跟蹤芯片，可以保證系統(tǒng)的安全可靠性，因?yàn)檫@些領(lǐng)域中使用這些特性是最苛刻的。這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域，包括帶有指紋的智能手機(jī)、指紋終端和傳感器，是一個(gè)擁有各種應(yīng)用程序的指紋識(shí)別模塊。在嵌入式儀器中，微處理器的特性和操作從一種產(chǎn)品到另一種產(chǎn)品有很大的不同。大部分的視覺(jué)信息主要是通過(guò)指紋識(shí)別模塊來(lái)處理的，這需要一個(gè)高性能的處理器。與此同時(shí)，許多市場(chǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)算法并沒(méi)有為集成系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)特的環(huán)境，這需要更高程度的移植和優(yōu)化相應(yīng)的算法。即使選擇具有相同性能的芯片，不同的算法也會(huì)產(chǎn)生不同的函數(shù)[1]。

3 嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

3.1 指紋圖像的處理

指紋識(shí)別通常在三個(gè)過(guò)程中進(jìn)行：指紋攔截、特征提取和指紋匹配，如圖1所示。

3.2 指紋識(shí)別系統(tǒng)的硬件組成

系統(tǒng)的物理電路主要由ARM S3C21410控制器、DSP TMS320VC5416處理器、FPS200模型識(shí)別傳感器和可視化控制電路組成。其中，S3C21410是任務(wù)管理、出入口接口和外部設(shè)備控制的控制頭;DSP TMS320VC 5416處理芯片是一種特殊的指紋處理模塊，主要處理地圖集數(shù)據(jù)的快速計(jì)算[2]。

3.3 指紋采集模塊

收集板使用國(guó)外VERIDICOM數(shù)字電容數(shù)字傳感器FPS200芯片。FPS 200的波傳感器在其表面集成了256，300個(gè)電容器，其中最外層是電離層。當(dāng)用戶(hù)的手指觸到表面時(shí)，會(huì)形成皮膚電容器的另一邊。電容器的電容量因?qū)w之間的空間不同而變化。指紋的近和遠(yuǎn)另一個(gè)極點(diǎn)之間的距離較短。指紋圖像則是通過(guò)讀取充放電后的容量差異得到的。

3.4 指紋采集裝置

指紋采集裝置主要是使用MBF200型指紋采集設(shè)備，獲得最終的指紋采集，當(dāng)手指與之碰撞時(shí)，指紋會(huì)與傳感器陣列的LRON電極電容進(jìn)行變換，造成二維陣列上的改變電壓值，最終正確采集谷物圖像信息。

4 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成，一個(gè)用于控制系統(tǒng)，另一個(gè)用于操作?？刂葡到y(tǒng)軟件主要用于完成指紋識(shí)別系統(tǒng)所有操作的嵌入式控制系統(tǒng)，操作程序主要涉及指紋識(shí)別算法和指紋數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[3]。

4.1 嵌入式操作系統(tǒng)的植入

一開(kāi)始是軟件ARM系統(tǒng)識(shí)別指紋（AFIS）產(chǎn)生了移植MUC/OS，可有效地存儲(chǔ)二輸入代碼生成的五年期譯者C在計(jì)算機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，包括有關(guān)的處理器和編制人員的同時(shí)，SISTEMA.H功能性屬性畝C/OS二、晉升、等功能的變化等等。

4.2 指紋傳感器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

在MU C/OS II操作系統(tǒng)中，MBF200指紋傳感器的管理在很大程度上取決于相應(yīng)的程序。另一方面，公司出版物的作者（INTF，INTCMD），樹(shù)卡的結(jié)構(gòu)被用來(lái)轉(zhuǎn)換大多數(shù)控制鍵。指導(dǎo)程序由S3C21410翻譯成目標(biāo)，機(jī)器可以加載它。

4.3 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要通過(guò)S3C2410實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋采集傳感器的控制，系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，我們還需要不斷改進(jìn)我們的系統(tǒng)和操作技能和以及一些固定化的指標(biāo)，增強(qiáng)通過(guò)線(xiàn)路的通信模塊速度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的超強(qiáng)通信，以此增強(qiáng)整體功能。本文對(duì)指紋識(shí)別算法進(jìn)行了深入的研究，并改進(jìn)了其工作方法，進(jìn)而改進(jìn)其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在指紋收集過(guò)程中，用戶(hù)手指的壓力和方向發(fā)生了變化，也會(huì)導(dǎo)致信息的非線(xiàn)性變化，破壞了采集的指紋圖像。

參考文獻(xiàn)

[1] 明武.指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀初步分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2001（7）：40-41.

[2] 沈小豐，李小貝.便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2005（4）：55-58.

[3] 謝新輝.新型指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2011.