指纹识别技术研究

科技论坛

指纹识别技术研究

褚玉山

（辽宁省抚顺市解放路人防设施管理处，辽宁抚顺113000）

摘要 指纹识别技术是目前安防领域的研究热点，设计开发了嵌入式指纹采集系统，以数字信号处理器为核心，采用固态指纹传感器采集指

纹图像.提出了系统的整体设计思想，设计了DSP与指纹传感器的硬件接口方式，实现了指纹传感器的初始化及指纹图像采集的软件设计.通过实

验，该系统可以实现指纹图像的高速采集，采集到的图像可以满足图像算法的需要.

关键词 指纹识别；数字信号处理器；指纹传感器；图像采集

引言

生物特征识别基于计算机和模式识别技术利用人体固有的可以检测的生理特征和行为特征进行个人身份鉴定，是当前信息安全领域

的研究热点，而指纹识别以其使用方便，识别准确率高，速度快等优点，在当今社会的诸多领域都有着非常广泛的应用.设计了以数字信号处理器和固态指纹传感器为核心的指纹采集系统，实现了指纹信息的高速获取.

1指纹识别技术简介

指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线.纹线有规律的排列形成不同的纹型.纹线的起点,终点,结合点和分叉点，称

[1]

为指纹的细节特征点.指纹识别是目前国际公认的应用最广,造价最低,易用性最高的身份认证技术.市场上推出的产品有指纹门锁,指纹考勤机,笔记本电脑等.

2指纹识别系统的整体设计

系统构成如图1所示，包括固态指纹传感器,数字信号处理器,外部存储单元及显示设备等部分组成.数字信号处理器DSP用于图像采集和处理，指纹传感器用于采集指纹图像并转换为DSP可以处理的数字信号，SDRAM作为DSP的外部存储器，FLASH用于程序的自动上电加载，由LCD等显示设备输出指纹识别的结果.

3系统硬件设计

3.1数字信号处理器的选择

系统的核心处理器选择TI公司的TMS320DM642.DM642是基于TMS320C6000系列中的最高性能的定点DSPC64xCPU，具有

[2]

读写数据，读写使能信号WE和RE控制传感器的读写操作.用

地址线来驱动指纹传感器的地址选择位，以选择地址索引寄存器或功能寄存器.ARDY读取传感器WAIT引脚的状态，当传感器的AD转换完成后开始读取图像数据DSP通过EMIF接口对指纹传感器进行配置，采集指纹图像数据.获取的指纹信息数据送

入SDRAM中保存，以便DSP读取并处理.

4系统软件设计

4.1指纹传感器的初始化

MBF200的初始化主要是通过配置功能寄存器来完成，DSP通过利用地址索引的方式完成寄存器的修改.地址索引方式由MBF200的地址索引引脚A0来完成，当A0引脚为低电平时，选通地址索引寄存器，当A0引脚拉高之后，选中地址索引寄存器中指定的寄存器.

对指纹传感器的初始化流程为：写CTRLB的AUTOINCEN位使能自动增加操作，每次

的放电电流和增益等参数反复进行调整，如图4所示为实验中采集到得指纹图像，当DTR(放电时间寄存器)=0x23，DCR(放电电流寄存器)=0x01，增益为1时，图像质量较好.

6结论

设计开发了嵌入式指纹采集识别系统，以数字信号处理器TMS320DM642为系统的处理器，实现系统的控制与图像识别功能，以固态指纹传感器MBF200作为输入设备，获取指纹图像.分别完成了系统的硬件和软件开发，实现了指纹图像的高速采集，并通过对采集参数的调整，获得了质量较高的指纹图像，可以满足图像算法的要求.

参考文献

1董立羽.现代生物特征识别技术发展综述电脑与信息技术，2007，10（5）：11-13.键技术与安全性思考2008，24(18)：30-31，34.

3苑玮琦，张健.基于的指纹识别系统的设计.传感器设计，2005，1：34-36.4肖小锋，蔡金燕，梁玉英.新型指纹传感器

200的特性及应用

.国外电子元器件，

2004，11（11）：31-34.

作者简介 褚玉山，辽宁省抚顺市解放路人防设施管理处，工程师.

.

极强的处理能力和高度的灵活性及可编程性.A/D转换完成的数据被读取后将自动开始下一

DM642具有增强型直接存储器存取控制器次转换，行地址会在最后一个列地址读取完后（EDMA）；内部包括64个32位字长的通用寄存器以及8个独立的运算单元，具有两个专用硬件乘法器，还包括10M/100Mb/s以太网接入控制器，管理数据输入输出模块等[3].

3.2指纹传感器的选择

指纹识别技术的发展和指纹传感器技术的发展密切相关，最常见的电容传感器是通过电容充放电的原理来获取指纹图像的.选择富士通公司的电容式固体指纹传感器采集指纹信息，该芯片集成了一个8位A/D转换器，提供三种总线接口，并特有自动指纹检测功能[4].其具体参数如表1所示.

3.3DSP与指纹传感器的接口设计

MBF200提供三种总线接口：8位微处理器接口（MCU）,集成USB全速接口及串行周边设备接口（SPI），本系统中选用MCU接口实现传感器同系统处理器的通信.如图2所示，在该模式下，DSP主要通过外部存储器接口（EMIF）采集指纹数据，EMIF的低8位数据线

自动增加，转至下一行.写CTRLB的ENABLE位使能A/D转换和传感器阵列，等待30 s后传感器开始工作.

4.2指纹图像的采集

指纹图像的采集流程如图3所示.系统上电,程序加载完成后，开始指纹的检测，当有指纹按下时，采集程序开始.首先写CTRLA寄存器的第0位和第2位，使能行增加.系统开始等待，当行捕捉完成后，CTRLA寄存器中的8位数据即为图像像素信息，读取CTRLA的值后读使能引脚的上升沿将启动A/D转换，等待A/D转换的时间，如此反复直到整个行的数据全部读取完成，等待下一行的行捕捉完成后继续采集，直到整幅图像采集完成.

5指纹采集实验

当系统上电后，DSP自动加载程序开始运行，没有指纹按下时系统处于等待状态，当有指纹按下时，指纹传感器发出中断，系统采集数据信息并送入SDRAM储存.通过实验对MBF200

2齐永锋，火元莲，张家树.生物特征识别的关

.微计算机信息，

责任编辑 张雨

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uis4.html