實(shí)用性指紋識別模塊設計方案，提供軟硬件參考設計

項目背景及可行性分析

本項目名稱(chēng)是：基于FPGA的指紋識別模塊設計。

主要內容為：本模塊采用xilinx公司的Spartan 3E系列XC3S500E型FPGA作為核心控制芯片，通過(guò)富士通公司的MFS300滑動(dòng)式電容指紋傳感器對指紋圖象進(jìn)行提取，然后對提取的指紋圖像進(jìn)行灰度濾波、圖像增強、二值化、二值去噪、細化等預處理，得到清晰的指紋圖象，再從清晰的指紋圖象中提取指紋特征點(diǎn)，存入外部FLASH作為建檔模板。指紋比對時(shí)，采用同樣的方法獲得清晰的指紋圖像，建立比對模板，然后將比對模板與建檔模板利用點(diǎn)模式匹配算法進(jìn)行比對，得出比對結果。該模塊利用嵌入式軟核實(shí)現系統的管理，利用硬件實(shí)現指紋識別，保證了系統功能的完整性與識別的正確性。該識別模塊可用于門(mén)禁、考勤、安檢、保險箱柜等很多方面，也可和計算機等設備聯(lián)機使用，滿(mǎn)足各個(gè)方面的不同需求，因此它的設計具有很廣泛的應用前景和市場(chǎng)價(jià)值。

項目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng )新點(diǎn)的論述；

2.1項目的關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 指紋圖像的采集

本模塊利用美國富士通公司的MFS300滑動(dòng)式電容指紋傳感器對指紋圖像進(jìn)行提取和保存。這款指紋傳感器采用標準CMOS 技術(shù)，含有8 位A/D 變換器，能在2.8 V～5 V 的寬電壓范圍內工作，能自動(dòng)檢測到是否有指紋到達傳感器，并實(shí)現在線(xiàn)采集。它能在保證指紋圖像高分辨率(500dpi)的同時(shí)大大減小了傳感器的尺寸(13.3×3.6mm2)。然后XC3S500E利用其SPI端口通過(guò)讀寫(xiě)MFS300內部的寄存器，實(shí)現對它的控制，以完成指紋采集的任務(wù)。

2.1.2 指紋圖像的預處理

圖像預處理的主要步驟包括：方向圖計算、圖像增強、二值化、二值去噪、細化等。預處理的目的是改善輸入指紋圖像的質(zhì)量，以提高特征提取的準確性。原始指紋圖像一般存在噪聲污染、脊線(xiàn)斷裂或脊線(xiàn)模糊等問(wèn)題，需要進(jìn)行圖像增強（使用濾波技術(shù)）以改善質(zhì)量。由于指紋特征僅包含在脊線(xiàn)的形狀結構中，所以，通過(guò)二值化和細化把深淺不一、寬度不同的脊線(xiàn)變成灰度相同、單像素寬的細脊線(xiàn)，以便于特征提取。

2.1.3 指紋圖像的特征提取與比對

系統通過(guò)細節特征提取算法對預處理后的指紋圖像進(jìn)行全局特征和細節特征的提取，將獲得指紋圖像特征參數存入外設FLASH中，建立指紋數據庫。在識別模式時(shí)，系統用同樣的方式提取指紋圖像特征參數，存入擴展SRAM中，然后將外設FLASH和擴展SRAM中的數據利用點(diǎn)模式匹配算法進(jìn)行比對，最終將比對結果輸出。

2.1.4 系統整體需要考慮的問(wèn)題

有效的指紋辨識系統不僅僅依賴(lài)于辨識算法，還需要考慮很多其他方面的問(wèn)題，它包括注冊和辨識過(guò)程、排斥欺騙和安全考慮等。我們必須對這些問(wèn)題提出應對辦法，才能實(shí)現有效的辨識。