一種基于USB的指紋識別系統設計方案

　　當設備連接到主機后，主機通過(guò)給PDIUSBDl2的端點(diǎn)0發(fā)送包含標準USB請求的控制傳輸（即Setup包），PDIUSBDl2產(chǎn)生一個(gè)中斷給 MCU（1NT0），MCU通過(guò)讀PDIUSBDl2的中斷寄存器和最后一次傳輸狀態(tài)寄存器來(lái)對每一個(gè)請求做出響應，并通過(guò)PDIUSBDl2的端點(diǎn)0回送請求信息。主機從返回的信息中讀取描述數據（包括設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符），分配和載入一個(gè)設備驅動(dòng)程序并對設備進(jìn)行配置。設備配置完成后，就可以使用配置中支持的端點(diǎn)傳輸數據。固件程序結構如圖2所示。

圖2 固件程序結構

　　3.2 設備驅動(dòng)

　　3.2 設備驅動(dòng)

　　在Win32系統中，把每一個(gè)設備都抽象為文件，此時(shí)的應用程序只需通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的文件操作APl函數，就可以實(shí)現與驅動(dòng)程序中某個(gè)設備的通信。

　　PC機的驅動(dòng)程序由Philips公司提供。用VC++6.0通過(guò)調用API函數，編寫(xiě)PC的應用程序。這樣即可實(shí)現PC機對 DSP（TMS320VC5402）指紋取像系統的控制以及圖像的傳輸。主要使用的API函數是DeviceIOControl（）、 ReadFile（）、WriteFile（）。其中DeviceIOControl（）用于PC（主機）向DSP圖像采集系統發(fā)送請求;ReadFile（）和WriteFile（）分別用于從圖像采集系統讀出數據以及向圖像采集系統寫(xiě)入數據。在設計過(guò)程中必須注意的問(wèn)題是：由于 USB接口是主從方式的接口，其一切傳輸過(guò)程都必須通過(guò)主機向外設發(fā)送請求后才可以開(kāi)始，所以在使用ReadFile（）、WriteFile（）讀寫(xiě)數據前，必須先通過(guò)DeviceIOControl（）向圖像采集系統發(fā)送請求。

　　3.3 指紋識別流程

　　系統上電時(shí)，TMS320VC5402通過(guò)12C總線(xiàn)操作對OV6620進(jìn)行設置，然后進(jìn)入指紋圖像采集階段。在該階段，TMS320VC5402處于空閑狀態(tài)，CPLD占用數據總線(xiàn)，

　　將數據直接存儲到圖像RAM中。采集完一幀指紋圖像后由CPLD發(fā)握手信號，通知DSP進(jìn)人數據處理階段。在該階段，TMS320VC5402先將圖像 RAM中的數據分塊搬運到用戶(hù)RAM中，進(jìn)行圖像預處理、特征點(diǎn)提取等運算，最后通過(guò)USB將結果輸出給上位機。上位機調出指紋數據庫，并將提取的結果與指紋特征庫中的數據進(jìn)行比對，從而與庫中特征指紋進(jìn)行指紋匹配識別。

　　DSP算法具體如下：（1）預濾波。方向濾波：設計了一個(gè)水平模板，然后將水平模板旋轉到所需增強的方向進(jìn)行濾波。（2）二值化。背景分離：采用標準差閾值跟蹤法，圖像的指紋部分由黑白相間的紋理組成，灰度變化很大，具有較大的標準差，而背景部分灰度分布比較平坦，標準差小。因此計算以各點(diǎn)為中心的一組像素的標準差，當標準差大于某一門(mén)限時(shí)，就可以確定該點(diǎn)為前景，否則為背景。（3）計算方向圖：采用基于法線(xiàn)向量的方法，其中還涉及到方向場(chǎng)的平滑銳化。（4）特征點(diǎn)提?。翰捎昧思咕€(xiàn)跟蹤法，其基本思想是直接對圖像進(jìn)行脊線(xiàn)跟蹤，在跟蹤過(guò)程中檢測特征點(diǎn)。

　　整個(gè)軟件流程如圖3所示。