SoPC自動(dòng)指紋識別系統設計

　　1.3 硬件優(yōu)化技術(shù)

　　針對FPGA算術(shù)運算中的乘法、除法易出現的時(shí)序問(wèn)題，對浮點(diǎn)數運算、開(kāi)方算法、反正切算法等耗費大量資源的通用性問(wèn)題，特別做了如下優(yōu)化：

　?。?）乘除法均采用Quartus自帶的IP核進(jìn)行運算，IP核采用流水線(xiàn)結構，減少系統中時(shí)序不滿(mǎn)足情況的發(fā)生，提高系統的穩定性；

　?。?）浮點(diǎn)數運算均通過(guò)擴大倍數后轉為定點(diǎn)數再進(jìn)行運算，可以在降低運算復雜度的同時(shí)降低時(shí)間消耗；

　?。?）開(kāi)方算法采用不恢復余數開(kāi)方算法實(shí)現，只涉及加減和移位，處理時(shí)間只有輸入位寬的1/2,可降低系統消耗，減少處理時(shí)間；

　?。?）反正切運算采用CORDIC算法，采用狀態(tài)機結構，通過(guò)反復迭代實(shí)現，算法簡(jiǎn)單。

　　2 系統實(shí)現

　　2.1 MBF200硬件采集模塊

　　MBF200開(kāi)啟自動(dòng)檢測功能采集整幅指紋圖像。通過(guò)設置芯片內部的閾值寄存器THR使芯片適應不同的外部環(huán)境。改變內部的PGC、DTR、DCR三個(gè)寄存器的值可以調整圖像的清晰度，提高采集到的圖像質(zhì)量。

　　2.2 預處理模塊的實(shí)現

　　圖像預處理主要分為指紋圖像平滑、背景分離和濾波增強三大部分。通過(guò)硬件處理控制狀態(tài)機實(shí)現各個(gè)硬件模塊的處理。圖像平滑采用歸一化處理，背景分離采用方差法，濾波增強采用方向濾波圖像增強算法來(lái)實(shí)現.

　　2.3 Nios算法實(shí)現

　　軟件算法的主要模塊分別為二值化、細化、特征提取和特征匹配。其中二值化處理中同時(shí)包括二值化后的填充和刪除算法；細化算法包括細化后的去偽算法。二值化算法采用閾值法；細化算法采用Hilditch細化算法，同時(shí)采用基于8鄰域特征點(diǎn)的特征提取算法和基于中心點(diǎn)的匹配算法。