基于嵌入式处理器指纹识别系统的设计和实现

基于嵌入式处理器指纹识别系统的设计和实现

 

 

     软件从指纹上找到被称为“节点”的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有7种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约500个数据。这些数据，通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法。把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。

 

　　AT91SAM7X256是ATMEL公司推出的基于32位ARM7TDMI的微处理器。它在一块芯片上还集成了256 kh的片内Flash和64 kb的SRAM，无需外部扩展存储器。其内部还集成有USB2.0设备端口，以及丰富的片内外设资源，功能强大。AT9lSAM7X256的复位控制器可以管理芯片的上电顺序及整个系统。微控制器具备嵌入式10/100 Mb/s以太网（Ethernet）MAC、CAN、全速（12 Mb/s）USB2.0，针对广泛的网络化实时嵌入式系统而设计的，其性能稳定、功能强大，能够广泛应用于协议转换、通信、工业控制领域。应用AT91SAM7X256开发指纹识别系统可以有效控制成本。工业网络需要极强的稳定性，但实验证明超过60％的总线带宽使用率就会造成冲突。

 

　　MBF200是富士通公司推出的一款先进的固态指纹传感器，它除可自动检测指纹外，还带有多种接口模式，为电容性传感器，其电容性传感器阵列由二维金属电极组成，所有金属电极充当一个电容板，接触的手指充当第2个电容板，器件表面的钝化层作为两板的绝缘层。当手指触摸传感器表面时，指纹的高低不平就会在传感器阵列上产生变化的电容，从而引起二维阵列上电压的变化，并形成指纹传感图像。采用标准C13MS技术的电容性固态器件，具有500 dpi的分辨率，传感器面积为1.28 cmxl.50 cm.具有自动指纹检测能力，内含8位模数转换器，可提供3种总线接口形式。

 

　　由于系统硬件平台所选用的嵌入式微处理器AT91SAM7X256的RAM、Flash等资源都非常有限，考虑各种因素，选用了μC/OS-Ⅱ作为嵌入式操作系统，TCP/IP协议通过扩展实现。μC/0S-Ⅱ操作系统是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪和占先式的实时多任务操作系统。其最主要的特点就是源码公开，绝大部分源码是用ANSI C写的。虽然μC/0S-Ⅱ只是提供了时间管理、任务问通信同步、任务管理和内存管理等主要服务，但它的可扩展性强。可扩展的上层服务有：设备驱动，文件系统，图形系统和TCP/IP协议系统等，并且由于其性能可以与许多高端商业软件产品相媲美，甚至某些性能比它们还要好，因此，正以其巨大的优势吸引了众多开发者。

 

　　GABOR变换由于具有最佳时域和频域连接分辨率的特点，能够同时对图像局部结构的方向和空域频率进行解析，可以很好地兼顾指纹图像的脊线方向和脊线频率信息。以与子块纹线方向垂直的方向作为滤波器方向，以脊线频率作为滤波器频率来构建滤波器。本系统中指纹匹配采用基于特征点集合匹配的校准算法，该算法多为简单的比较逻辑和加减运算，不需要用到DSP处理单元。运用本设计中的ARM7器件能够较好的工作。由于指纹识别有一定的拒识率，所以如果要使辨识结果拒绝此人的话，要连续3次都是拒绝才成立。

 

　　此分布式指纹识别系统可应用在基于ARM7核心多节点的的大型企业监控、门禁管理的场合。本系统可以实现指纹数据采集的现场总线和以太网互联通信问题，使各分节点能够连接到主干以太网络，方便指纹数据库的管理和更新，可以进行远程的特征匹配查询。该设计的创新点在于：采用高集成度高性能的ARM7处理器AT91SAM7X256解决方案，充分利用AT91SAM7X256提供的全双工的Ethemet控制器，CAN控制器，结构简单，成本低廉，具有商业价值；设计了具体的系统以太网，CAN总线及电源实现硬件电路图；3）移植μC/0S-Ⅱ，给出具体指纹识别算法及处理方案，实现稳定性和低成本的结合。