基于ARM9的指纹识别器的设计

基于ARM9的指纹识别器的设计

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基于 A _9的指纹识别器的设计 R M

侯冬睛

基于 A M R 9的指纹识别器的设计De i f Fn er r t Ien ie s d o sgn o ig p i d t i rBa e n ARM 9 n f

侯每晴(南吉首大学物理信息学院，湖吉首 460 ) 10 0

摘

要：介绍了指纹识别的一般原理，细阐述了 C U￥C4 0详 P 3 24 A和 H 72 B的各模块结构及其功能； B 11并且给出了￥ C40 3 24 A与指纹

识别器 H 72 B的连接，成了指纹识别器的硬件设计。同时，了 I u B 11完讨论 i x操作系统的嵌入和应用软件的编写，成了指纹识别器 n完的软件设计。该设计方案将 A M R 9技术引入指纹识别领域，将对 A M技术的应用和指纹识别的发展产生促进作用。 R 关键词：A M技术 R指纹识别方向图 H 72 B嵌入式 B 11

中图分类号： P 0 . T 32 1

文献标志码：A

Ab ta t T e g n rlp n il fte f g r i ti e tf a o i p e e td T e mo ua tu tr sa d fn t n fCPU￥ C2 4 sr c: h e e a r cpe o h n epr d n ic t n s r s ne . h d lrsr cu n u ci s o i i n i i e o 3 4 0A n ad

HB 21 r e c b d i eal h e c n e to sbe e U 3 4 0A n n e rn d n ie 71 B ae gv n.tu e h r wae 71 B a ed s r e n d ti.T o n c n t n CP s C2 4 i i we a d f g r i tie t rHB 21 ie h s t a d r i p i f r h

ds no t et e iip m ne. nad o, e m eddoe tg yt i xadt r r mn pctnsf ae r d— eg f ei nfrsm l et I di n t bde pr i s m L u ep g m i o al ao tr e i i d i e h i d i t h e an s e n n h o a g fp ii o w a sc se hu esf ae d sg sa c mpih d I h e i,te ARM9 tc n lg a e n iv le n te ae ff g r rn d n f

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0引言 随着计算机技术和生物技术的发展，物识别技生术在社会中得到了越来越广泛的应用。生物识别技术主要包括了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识别等多种生物识别技术。在众多的生物识别技术中，指纹识别技术是起步最早、最

同时还因为可嵌入操作系统，连接互联网，能十分强功大，而且便于携带。本文设计的基于 A M R 9的指纹识别器将为 A M技术的应用和指纹识别起到很大的推 R动作用。

1指纹识别的原理指纹识别的过程实际上是相当复杂的，整个过程包括指纹图像的获取、指纹图像的预处理、计算纹线方向及滤波、二值化图像、纹路细化、特征提取、特征匹配等；考虑到实际应用的需要，还必须加上数据的处理和

为实用的技术。指纹具有终身不变性、一性、可唯不丢失性等特点…,以不存在损坏、失、所丢替代等问题。指纹识别是目前最安全、最经济、最可靠的识别方法之一，已经广泛应用于公安、行、券、种考银证各试的考生身份鉴别、各种机关的考勤等领域。可以预测。随着科学技术的发展。纹识别还将有更大的发指展空间。

传输、外围设备控制等部分来完成一系列诸如人机对

话、指纹数据库数据读取、匹配结果输出等工作。其中预处理、特征提取和匹配识别都具有算法复杂、计算量大的特点，因此整个系统实际上也是一个计算密集的过程。指纹识别处理过程口如图 1示。 所图像预处理方滤细向波二化 图处值处计理

化算理

现在社会上有许多的指纹识别产品。它们大多是以单片机或计算机为控制平台。以单片机为控制平台 的指纹识别器，硬件连接起来比较简单，但有些功能实现比较困难，有些功能根本无法实现；用计算机作为指

纹识别器控制平台，成本较高，而且不便于携带。若采用A M R 9作为指纹系统识别器的控制平台可以很好地弥补这两种控制平台的不足，件实现容易、本低。硬成湖南省教育厅自然科学基金资助项目(号：5 11。编 0 C4 )修改稿收到日期： 0 0 2。 2 7— 6— 5 0

图 1指纹识别处理过程F g 1 P o e s o n e p n d n i c t n i. r c s f g r r t e t a o i f i i i f i

作者侯冬晴， 17男，94年生，0 6毕业于华中科技大学自控系， 20获硕

1 1指纹图像的获取和预处理 .

士学位，师；讲主要从事 A M技术和嵌入式系统的研究工作。 R

现在有许多指纹图像的获取设备，主要有光电式、/

《自动化仪表》 2第 8卷第 l 1期 2 O O 7年 l月 1

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侯冬晴

电容式、超声波式等。在众多的指纹图像采集设备中， 光电式指纹传感器拥有众多的优点，用最为广泛。使 光电式指纹传感器工作原理是利用从光源发出的一组光线，经过棱镜后照射在待采集手指上，由于指纹的脊和谷对光线的反射不同，所形成的指纹纹路图像被投射到半导体光敏矩阵器件上，形成随图像明暗变化而改变的电信号。最后经过 A D转换电路转换为一连/

基于指纹图像预处理的点模式匹配，即将细节特征点表示成点模式进行匹配；另一种是基于纹理信息的匹配模式，通过纹理特征模式型将图像匹配转化成模式识别的纹理匹配问题。当前所采用的指纹匹配算法大体上都采用点模式匹配方法。

2指纹识别器的硬件设计指纹识别器采用 A M R 9作为识别器的控制 C U P。 A M技术是一门新兴的技术， R已经在很多领域中得到了应用，如在个人数字助理 P A交换设备、 D、智能手机

串的数字图像信息。光电式指纹传感器的优势在于产品的成本相对较低、耐用度好、静电强度高，抗能承受一

定程度的温度变化，能够提供分辨率为50d i并

0 p的图像。不足之处主要表现在尺寸过大和潜在指印两个

等领域。它重要的特点就是功耗低，很适合在便携式设备中应用；以嵌入操作系统，可所以可在操作系统环境下开发功能强大的应用软件。 2 1 C U控制模块 . P

方面。

通过传感器获取的图像，一般来说，在指纹图像中会由于各种原因而含有噪声和畸变，因此如何利用预处理去除这些噪声和畸变把图像变为某种标准形式，使特征提取和识别更容易进行，是指纹识别的重要内

本设计采用 A M R 9核的 C U￥ C 4 0精简指令 P 3 24 A,集结构 ( IC￥ C 4 0 RS ) 3 2 4 A工作频率达 40MH,目前 0 z是主流的嵌入式设备 C U。所具备的硬件资源有： P同步存储器 ( D A和 F s S R M) l h控制接口， a可扩展到 1 B的 G存储空间； 4个 D A通道和 2中断端口，带 M 4个能够为外设提供丰富的中断资源；支持带触摸屏功能的 S N T L D和 T T液晶屏显示； 2个 U B接口(个为 C F带 S一US B—

容。指纹图像预处理的主要目的在于由输入的灰度图 像得到适合于特征提取的图像。它是指纹识别处理的第一步，整个系统中占有十分重要的地位，在指纹图像的预处理方法包括规格化、均衡化、图像分割、向图方

计算、图像滤波、二值化、化等手段。指纹图像预处细理过程如图 2所示。

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