嵌入式指紋識別系統開發

摘要：介紹了指紋識別技術的基本原理，嵌入式操作系統的選擇及定制。計算機控制單元的軟件及硬件設計包括：指紋并口采集板設計及初始化程序，前臺指紋建檔（比對程序，局域網通訊程序，數據處理程序等。

    關鍵詞：指紋識別 嵌入式 通訊 操作系統

生理測定技術是當前研究的熱點之一。目前，有很多技術等生物測定技術可用于身份認證，包括：虹膜識別、視網膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別技術、指紋識別技術等。其中指紋因具有終生不變性及穩定性，是目前應用前景較好的生物識別系統。但指紋識別目前在國內乃至世界仍未普及的主要原因是：（1）速度慢：目前一般系統辨別需要數秒鐘甚至更長；（2）性能差：錯誤拒識率（FRR）和錯誤接受率（FAR）過高，目前市場上出現的系統一般FRR<3%,FAR<1/106；（3）價格高：由于目前國內主要引用國外成熟的指紋識別技術，并且比對系統采用PC機處理，體積龐大，不便移動。本系統在對指紋識別技術優化的基礎上，與嵌入式技術相結合，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：采用細節點坐標模型來做細節匹配，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框圖見圖1。

    指紋圖像的預處理：目的是去除指紋圖像中的噪音，將其轉化為一幅清晰的點線圖，便于提取正確的指紋特征。預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、細化。

對圖像細化后，采用細節點模反提取出指紋圖像的脊線末梢和脊線分支點的位置，將指紋認證問題轉化成為點模式匹配問題。建檔時將特征位置點坐標轉化為極坐標后存入數據庫，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（對極坐標只考慮旋轉），對每個關鍵點A，在指紋圖像上尋找兩個與其最后的關鍵點R、S，把A、R、S點的類型（末梢或分支點）分別紀錄為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分別記為nCrossNum1、nCrossNum2、nCrossNum3。如果這兩點滿足一定茶杯條件，則認為點A與點B初匹配成功，如此可選擇出最好的3組對應點，計算出比對模板相對建檔模板的旋轉角度，將比對模板矯正后，再進行細節點的精細匹配，根據隸屬函數可計算兩個指紋的相似度。如大于某個閾值，則認為是同一指紋。

2 系統的定制

2.1 選擇嵌入式操作系統

隨著微電子技術的進步，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品設計的主流。為了縮短產品設計周期和運行時間，使工作更穩定、更可靠和更高效并實現需要的復雜功能，需要運行于嵌入式處理器上的嵌入式操作系統，才能形成完整的系統平臺。當前嵌入式操作系統包括Microsoft Embedded NT 4.0、Microsoft Windows CE、Nucleus PLUS、pSOSystem等。由于指紋識別對系統計算能力要求較高，需要具有強大的

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