一种新型指纹识别系统的设计与实现

相对于人体其他的生物特征而言，指纹在唯一性、永久性方面有着明显优势，即使皮肤受伤磨损，只要不伤及真皮，也能重新长出。另外，指纹识别应用起来方便可靠，不会对人体构成损伤。基于这些特征，指纹识别技术受到了普遍重视，一系列带有身份识别和防伪功能的产品被开发，如指纹身份证、准考证、社会保障卡、银行储蓄卡等。随着计算机集成技术的提高，指纹识别设备已向小型化、自动化、嵌入式方向发展，并显示出旺盛的市场需求。
本系统采用高性能、低功耗的DSP芯片TMS320VC5501作为核心处理器，扩展了SDRAM和FLASH存储器，集成了CMOS图像采集、LCD、键盘、JTAG仿真接口USB等外设，设计紧凑、布局合理；充分利用了片上资源，仅用一片DSP芯片完成了从指纹图像获取、预处理、指纹匹配及结果显示等功能。系统既可以脱机工作，也可以通过接口进行二次开发，整合到其他系统中去。
1 指纹识别基本原理
指纹识别主要涉及指纹采集、图像预处理、特征提取、特征匹配等过程。首先，通过指纹采集设备获取指纹的数字图像，并对原始图像进行预处理，提高图像质量。然后，指纹识别算法从指纹图像中提取出所需的特征数据，根据需要将特征信息存入指纹数据库中。最后，用当前获得的特征数据与预存在特征库中数指纹模板进行比对，通过匹配算法计算出它们的相似程度，从而得到两幅指纹图像的匹配结果。指纹识别原理框图如图1所示，指纹图像预处理、特征提取、指纹匹配是整个系统的核心。

2 系统硬件设计与研究
指纹识别系统硬件平台是应用程序与指纹识别算法运行的物理平台。综合考虑器件选型、结构简单、低功耗、低成本、工作稳定、可扩展接口与调试方便等方面的因素，确定了系统硬件设计方案，其组成部分为：核心处理器(DSP)、系统电源管理、存储设备(SDRAM和FLASH)、指纹采集头、人机交互模块(键盘和LCD)、在线仿真接口(JTAG)。整个系统硬件结构如图2所示。