基于FPGA的指纹识别系统的设计与实现.doc

基于FPGA的指纹识别系统的设计与实现
郑骏，张丹，潘静时间:2011年06月29日来源：电子技术应用2011年第4期
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关键词:HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E6%8C%87%E7%BA%B9%E8%AF%86%E5%88%AB"\t"_blank"指纹识别HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=FPGA"\t"_blank"FPGAHYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=MICOBLAZE"\t"_blank"MICOBLAZEHYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E8%BD%AF%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E5%8D%8F%E5%90%8C"\t"_blank"软硬件协同HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F"\t"_blank"嵌入式HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=Xilinx"\t"_blank"Xilinx
摘要：为了提高HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E6%8C%87%E7%BA%B9%E8%AF%86%E5%88%AB"\o"指纹识别"指纹识别系统的实时性和处理速度，设计和实现了一种基于HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=FPGA"\o"FPGA"FPGA的HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F"\o"嵌入式"嵌入式指纹识别系统。该系统采用处理器结合自定义硬件逻辑的方法，以下载到FPGA的HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=MICOBLAZE"\o"MICOBLAZE"MICOBLAZE嵌入式软核为系统控制模块，运用FPGA路基单元实现指纹图像的处理。在设计中，指纹图像处理的算法通过SG(SystemGenerator)软件设计，采用Matlab语言和Verilog语音混合编写的方式实现专用的处理模块，较大地提高了系统的处理速度。关键词：指纹识别；FPGA；MICOBLAZE；HYPERLINK"http://www.chinaaet.com/search/?q=%E8%BD%AF%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E5%8D%8F%E5%90%8C"\o"软硬件协同"软硬件协同；嵌入式
指纹识别作为生物特征识别的一种方法，在身份识别上有着其他识别方法不可比拟的优越性：指纹具有唯一性、终生不变性、难以复制、易获取等优点。传统的指纹识别系统基于PC机，虽然系统的识别速度快，样本存储量大，但存在结构体积大、成本高、移动性能差的缺点；采用DSP组成的识别系统又存在外围电路复杂、设计开发时间长、系统可扩展性差的问题。本文给出了一种基于Xilinx公司FPGA的指纹识别系统设计方法。利用Xilinx公司的EDK和SG(SystemGenerator)开发软件，创建配置MICOBLAZE软核，并添加自定义指令与系统逻辑相结合构成完善的SoPC系统[1]。该方法采用硬件实现图像的预处理以及识别的部分算法，具有灵活的设计方式，可裁剪、可扩充，并具备系统软硬件可协同设计的特点，极大地提高了处理速度，满足了系统的实时性要求。1指纹识别的基本原理指纹识别是指从已得到的指纹数据库中查找出与输入指纹相同的指纹数据，达到识别输入者身份的目的。指纹识别系统主要包括指纹的采集、指纹图像预处理和特征提取、特征模板存储、指纹图像的特征匹配以及输出显示匹配结果[2-3]。指纹识别系统的基本原理框图如图1所示。

2指纹识别系统设计2.1系统硬件总体设计系统主要实现指纹的录入和识别。先通过指纹传感器获取指纹图像信息，再由指纹处理模块进行图像的预处理、特征提取等相关操作，最后保存到存取单元中建立指纹库。识别时，同样通过指纹传感器录入待识别的指纹，再经过指纹处理模块完成图像处理以及特征提取，然后将提取出的指纹信息与指纹库中信息