基于Blackfin ADSP-BF533處理器的虹膜識別鼠標方案

韓國Qritek公司開(kāi)發(fā)的IRIBIO鼠標配置了虹膜識別系統。虹膜識別系統使用微型照相機與嵌入式虹膜認證引擎電路板，該系統放入鼠標實(shí)現了與主計算機的物理與邏輯分離，避免黑客威脅。該系統選用了ADI公司的Blackfin ADSP-BF533處理器驅動(dòng)認證算法并存儲和管理系統內部的數字化虹膜數據。

IRIBIO鼠標利用用戶(hù)特有的虹膜模式作為口令處理認證。注冊和認證數據也安全地存儲在鼠標內部，與PC機分開(kāi)，避免來(lái)自黑客的威脅。IRIBIO鼠標使用信號處理器驅動(dòng)認證算法并存儲和管理系統內部的數字化虹膜數據，并且要求處理器尺寸還要足夠小，能夠安裝在鼠標內部，并且運行功耗還要低。

圖1：配備虹膜識別的IRIBIO鼠標

IRIBIO鼠標虹膜識別系統工作原理

Qritek公司的IRIBIO鼠標系統采用ODS公司制作的硬件, 它是600 DPI光電鼠標（包括USB接口），內部嵌入虹膜照相機。照相機包括CMOS傳感器、白光LED、紅外LED以及15mm 凹面鏡。其工作過(guò)程如下：用戶(hù)拿起鼠標，窺視凹面鏡以聚焦眼睛，虹膜照相機在這點(diǎn)計算眼睛的位置，根據眼睛行為、感光以及眼睛大小進(jìn)行調整，包括東西方眼睛形狀的差異。接著(zhù)，照相機進(jìn)行黑白成像，覆蓋圖像上的圓柵格，并識別亮暗區域。然后，同數據庫中存儲的以前模版進(jìn)行核對。

Pixel Plus有限公司為虹膜照相機系統開(kāi)發(fā)的CMOS圖像傳感器可以捕獲虹膜數據。由于Qritek公司的快速算法以及Blackfin處理器的高速與高性能，IRIBIO鼠標的虹膜注冊時(shí)間為7至10秒，虹膜識別時(shí)間為1至2秒。Blackfin ADSP-BF533處理器安裝在Qritek公司的嵌入式引擎板上，該引擎板也安裝在鼠標內。Qritek公司使用500 MHz的ADSP-BF533處理器來(lái)驅動(dòng)該公司獲得專(zhuān)利的虹膜識別算法以及加密的通信協(xié)議。該處理器配備16 MB SDRAM和1 MB閃存，用于嵌入式系統并存儲生物測定數據。每使用一次系統時(shí)，Qritek公司的自學(xué) 算法實(shí)現更快的性能，因為它能夠更容易地識別用戶(hù)并更新數據。

IRIBIO鼠標還包括稱(chēng)作“IRIBIO Protector”的、基于Windows的軟件，為了通過(guò)虹膜識別系統識別用戶(hù)，該軟件必須安裝在PC上。除了系統認證，IRIBO Protector程序還保護用戶(hù)文件、文件夾和驅動(dòng)器。IRIBIO鼠標還包括API/SDK，允許系統開(kāi)發(fā)人員在服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò )化系統上使用IRIBIO鼠標。

圖2：配備虹膜識別的IRIBIO鼠標的內部結構

IRIBIO鼠標選擇Blackfin處理器

對于IRIBIO鼠標虹膜識別來(lái)說(shuō)，快速視頻處理非常重要；ADSP-BF533的500 MHz運行速度不僅能夠提供所需的性能，而且價(jià)格適中。Blackfin ADSP-BF533處理器的高時(shí)鐘速率和大容量?jì)炔烤彺娲鎯ζ骺梢院苋菀椎靥幚鞶ritek公司的虹膜識別算法。

Blackfin處理器將1個(gè)32 bit RISC指令集、雙16 bit乘法累加（MAC）數字信號處理功能以及8 bit視頻處理能力結合在一起。Qritek公司利用該處理器的I/O能力控制白光和紅外LED，并與CMOS傳感器相連。ADSP-BF533處理器是一個(gè)高度集成的系統芯片解決方案。它將工業(yè)標準接口與高性能信號處理內核相結合。因此Qritek等用戶(hù)可以迅速開(kāi)發(fā)具成本效益的解決方案，而且不需要昂貴的外部元件。系統外設包括1個(gè)UART端口、1個(gè)SPI端口、2個(gè)串行端口(SPORT)、4個(gè)通用定時(shí)器(其中3個(gè)定時(shí)器具有PWM能力)、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器以及1個(gè)并行外設接口(PPI)。該處理器的系統擴展能力強化了外設。ADSP-BF533處理還包括高速串行與并行端口，用于同各種音頻、視頻以及調制解調器編解碼器功能進(jìn)行接口；中斷控制器用于片上外設或外部信號源的中斷管理；以及電源管理控制功能。

Qritek公司對這個(gè)項目的主要需求之一是低功耗。當電池供電的便攜式應用需要長(cháng)時(shí)間運行時(shí)，Blackfin處理器因其低功耗而成為理想的選擇。由于Blackfin處理器采用0.13υm CMOS工藝制造，同競爭產(chǎn)品相比，功耗大約降低一半。此外，利用片上電源管理特性（可編程電壓調節器與鎖相環(huán)以及低功耗模式），可以?xún)H消耗需要數量的處理功耗，從而使電池壽命最長(cháng)。Qritek公司稱(chēng)，德州儀器公司的處理器功耗太大，因此對其移動(dòng)項目來(lái)說(shuō)不是良好的匹配。不過(guò)，Blackfin處理器功耗低，是天作之合。

Qritek公司使用ADI公司的VisualDSP++ 集成軟件開(kāi)發(fā)與調試環(huán)境（IDDE），VisualDSP++工具可以在單一接口內，自始至終地實(shí)現高效的項目管理。因為項目開(kāi)發(fā)與調試是集成的，開(kāi)發(fā)人員可以在編輯、構建與調試行為之間迅速而容易地進(jìn)行變換。VisualDSP++的主要特性包括：內在的C/C++編譯器、高級圖解繪圖工具、統計監測器（statistical profiling）以及VisualDSP++ 核心（VDK），允許在容易擴展方式結構內實(shí)現代碼。其他特性包括：匯編器、鏈接器、庫、分離器、精確周期及精確功能編譯的模擬器、仿真器支持等諸多性能。VisualDSP++為編程人員提供功能強大、具有靈活性的易用編程工具，可以縮短面市時(shí)間。Qritek公司開(kāi)發(fā)人員稱(chēng)，將其虹膜算法引導至Blackfin處理器根本沒(méi)有耗費多少時(shí)間。

Qritek公司還利用ADI公司的HP-USB-ICE JTAG仿真器，該仿真器同VisualDSP++ IDDE配合使用，它利用ADI處理器的JTAG接口幫助開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)、測試并調試高級處理器應用軟件。

適合IT系統的生物識別與虹膜識別

Biometrics（生物測定學(xué)）一詞來(lái)自古希臘詞語(yǔ)bios和metron, 意味著(zhù)生命和測量，是根據生理或行為特性識別個(gè)人的自動(dòng)化方法的研究。生物測定認證技術(shù)測量并分析物理特性與行為特性，包括指紋、眼睛視網(wǎng)膜與虹膜、面部模式與手掌測量，還有步態(tài)、聲音模式等其他特征。

處理器驅動(dòng)的認證算法，利用一個(gè)或多個(gè)物理或行為識別特征將個(gè)人注冊到數據庫。該算法可以生成特性的數字模板，作為用戶(hù)以后每次登錄系統的比較基礎。目前，生物測定技術(shù)已經(jīng)成為高安全識別與個(gè)人驗證系統的基礎，正受到越來(lái)越多的歡迎。

作為識別手段，虹膜是一種極好的器官，要比指紋好得多。這是因為：每個(gè)人都擁有唯一的虹膜與指紋。不過(guò)，可以利用266個(gè)虹膜區別特征識別個(gè)體。相反，指紋僅有40個(gè)可供比較的數據點(diǎn)。此外，虹膜不會(huì )衰老,而且不受環(huán)境變化的影響。

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