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嵌入式指紋識別系統(tǒng)開發(fā)
摘要：介紹了指紋識別技術(shù)的基本原理，嵌入式操作系統(tǒng)的選擇及定制。計算機控制單元的軟件及硬件設(shè)計包括：指紋并口采集板設(shè)計及初始化程序，前臺指紋建檔（比對程序，局域網(wǎng)通訊程序，數(shù)據(jù)處理程序等。關(guān)鍵詞：指紋識別 嵌入式 通訊 操作系統(tǒng)
生理測定技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點之一。目前，有很多技術(shù)等生物測定技術(shù)可用于身份認(rèn)證，包括：虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別技術(shù)、指紋識別技術(shù)等。其中指紋因具有終生不變性及穩(wěn)定性，是目前應(yīng)用前景較好的生物識別系統(tǒng)。但指紋識別目前在國內(nèi)乃至世界仍未普及的主要原因是：（1）速度慢：目前一般系統(tǒng)辨別需要數(shù)秒鐘甚至更長；（2）性能差：錯誤拒識率（FRR）和錯誤接受率（FAR）過高，目前市場上出現(xiàn)的系統(tǒng)一般FRR<3%,FAR<1/106；（3）價格高：由于目前國內(nèi)主要引用國外成熟的指紋識別技術(shù)，并且比對系統(tǒng)采用PC機處理，體積龐大，不便移動。本系統(tǒng)在對指紋識別技術(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，與嵌入式技術(shù)相結(jié)合，可較好地解決上述問題。
1 指紋識別原理
指紋識別的基本原理為：采用細(xì)節(jié)點坐標(biāo)模型來做細(xì)節(jié)匹配，即對指紋的脊線末梢和指紋的脊線分支點提取特征點鑒定指紋。具體的自動指紋識別系統(tǒng)框圖見圖1。
指紋圖像的預(yù)處理：目的是去除指紋圖像中的噪音，將其轉(zhuǎn)化為一幅清晰的點線圖，便于提取正確的指紋特征。預(yù)處理影響指紋識別的效果，具有重要的意義。它分四步進行，即灰度濾波、二值化、二值去噪、細(xì)化。
對圖像細(xì)化后，采用細(xì)節(jié)點模反提取出指紋圖像的脊線末梢和脊線分支點的位置，將指紋認(rèn)證問題轉(zhuǎn)化成為點模式匹配問題。建檔時將特征位置點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)后存入數(shù)據(jù)庫，作為建檔模板。指紋比對時，采用同樣的方法，得到比對模板。由于要考慮指紋的平移和旋轉(zhuǎn)（對極坐標(biāo)只考慮旋轉(zhuǎn)），對每個關(guān)鍵點A，在指紋圖像上尋找兩個與其最后的關(guān)鍵點R、S，把A、R、S點的類型（末梢或分支點）分別紀(jì)錄為nType1、nType2、nType3；把連接點A與點R、點A與點S、點R與點S的3條虛擬線段所跨越的脊線數(shù)分別記為nCrossNum1、nCrossNum2、nCrossNum3。如果這兩點滿足一定茶杯條件，則認(rèn)為點A與點B初匹配成功，如此可選擇出最好的3組對應(yīng)點，計算出比對模板相對建檔模板的旋轉(zhuǎn)角度，將比對模板矯正后，再進行細(xì)節(jié)點的精細(xì)匹配，根據(jù)隸屬函數(shù)可計算兩個指紋的相似度。如大于某個閾值，則認(rèn)為是同一指紋。
2 系統(tǒng)的定制
2.1 選擇嵌入式操作系統(tǒng)
隨著微電子技術(shù)的進步，芯片的制造成本和銷售價格都大大降低了，而功能和內(nèi)部支持的端口卻大大擴展了，16位和32位嵌入式處理器逐漸成為電子產(chǎn)品設(shè)計的主流。為了縮短產(chǎn)品設(shè)計周期和運行時間，使工作更穩(wěn)定、更可靠和更高效并實現(xiàn)需要的復(fù)雜功能，需要運行于嵌入式處理器上的嵌入式操作系統(tǒng)，才能形成完整的系統(tǒng)平臺。當(dāng)前嵌入式操作系統(tǒng)包括Microsoft Embedded NT 4.0、Microsoft Windows CE、Nucleus PLUS、pSOSystem等。由于指紋識別對系統(tǒng)計算能力要求較高，需要具有強大的
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