基于A(yíng)RM核AT75C220在指紋識別系統中應用
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芯片集成的以太網(wǎng)接口包括了2個(gè)獨立的10／100Mb／s以太網(wǎng)MAC接口和一個(gè)32kB的數據包緩沖區。雙端口MAC的設計使設備嵌入到現有的以太網(wǎng)中而不需要另外的電纜，由于2個(gè)MAC接口之間用局部總線(xiàn)連接，大量的數據包可以不受延遲地從一個(gè)MAC傳送到另一個(gè)MAC，其間無(wú)需軟件的參與。數據包緩沖區由MAC接口通過(guò)DMA的方式操作，用于臨時(shí)保存接收和發(fā)送的數據包，在大多數情況下可以滿(mǎn)足較大的通信量。
3 指紋識別算法
指紋自動(dòng)識別作為一個(gè)有較大難度的模式識別研究分支，其研究難點(diǎn)主要集中在如何對采集進(jìn)來(lái)的各種有噪聲圖像進(jìn)行濾波和增強、如何抽取指紋的全局和局部特征以及如何進(jìn)行在圖像不能完全定位和圖像可能發(fā)生扭曲變形情況下的特征匹配上。一般可以分為以下幾個(gè)步驟，如圖3所示，指紋識別算法流程主要包括灰度濾波、二值化、二值濾波、細化、細化后的去噪等步驟，最后進(jìn)行特征提取和匹配。
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本系統的指紋識別算法的灰度濾波采用基于塊方圖的方向濾波，接著(zhù)進(jìn)行二值化并細化指紋圖像，在二值化和細化的過(guò)程中進(jìn)一步去噪聲，消除導致錯誤的特征點(diǎn)的可能性。用模板匹配的方法分別獲取指紋的特征點(diǎn)，如端點(diǎn)、叉點(diǎn)等。指紋匹配采用基于中心點(diǎn)的匹配算法。通過(guò)在PC機上驗證，該算法可以達到較好的效果。
4 指紋識別系統
指紋識別系統一般由指紋傳感器、DSP處理器和外圍電路組成，為增加系統的處理能力，系統中往往還包括另外的處理器管理諸如通信、人機接口、指紋數據庫等。本系統結構如圖4所示，電容式的指紋傳感器FPSll0采集指紋圖像并交由AT75C220內部的DSP協(xié)處理器進(jìn)行指紋識別，完成圖像的預處理、提取指紋特征碼，并同指紋庫中的指紋特征進(jìn)行匹配，給出判別結果。ARM核運行于LINUX操作系統之上，實(shí)現了TCP／IP協(xié)議棧，由于指紋識別器的網(wǎng)絡(luò )系統對實(shí)時(shí)性和吞吐率要求并不高，但是要求可靠性和保密性比較高，所以傳輸層協(xié)議選擇TCP協(xié)議，并且傳輸的數據經(jīng)過(guò)了加密。ARM處理器上還包括了人機接口和控制輸出，控制輸出用于對電子門(mén)鎖進(jìn)行控制。另外，ARM軟件還包括門(mén)禁系統、考勤系統中的一些專(zhuān)有控制模塊，比如門(mén)禁權限管理、考勤數據庫管理等。
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5 算法的移植
指紋識別算法開(kāi)始時(shí)在PC機上實(shí)現，需要移植到AT75C220的DSP子系統中。如果直接用C語(yǔ)言移植，難以發(fā)揮DSP的實(shí)際處理能力，執行效率相當低。關(guān)鍵的算法模塊用匯編語(yǔ)言實(shí)現后，指紋的采集、圖像預處理和匹配可以在1s中完成，算法效率和識別率與PC機上計算相當，達到了實(shí)際應用要求。
6 結 語(yǔ)
由于硬件采用集成多功能的AT75C220構成系統，系統硬件設計簡(jiǎn)單，使整個(gè)系統達到了小型化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的要求。實(shí)踐證明，采用這種結構的設備處理能力得到了提高，代表了未來(lái)門(mén)禁系統發(fā)展的方向。
硬件功能的集成使主要的設計工作集中在軟件設計上，如何進(jìn)一步提高識別率，分布式數據庫系統的完善，數據的保密性傳輸是今后設計的要點(diǎn)。
參考文獻:
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