1、基于基于 FPGA 的指纹识别的指纹识别系统系统设计设计 第一章 绪论 1.1 设计背景 生物识别技术是利用人的胜物特征进行身份认证的技术, 人的指纹就是生 物特征之一。此外, 生物特征还包括虹膜、视网膜、声音和脸部热谱图等。指纹 识别是生物识别技术中最为成熟的, 其唯一性、 稳定性, 一直都被视为身份鉴别 的可靠手段之一。 由于最早的指纹识别技术仅仅依靠人工对比，工作效率低下、比对正确率 低、对比对人员的要求高，从而使得指纹识别技术无法得到广泛应用。但随着计 算机的出现及其运算速度的迅速提高,使指纹对比鉴定的应用发生了革命性的变 化。 使用计算机管理指纹数据库,极大提高了指纹对比的速度,同时
2、由于计算机比 对算法的不断改进提高,使指纹比对误识率已降到了10 - 6 以下,不仅可以满足 刑侦方面的需要,而且迅速进入了更多的应用领域。 随着光学技术和光学仪器加工工艺的进步,各种采集指纹图案进行身份认 证的系统和设备中需要配备的高清晰、无畸变光学采集仪也达到了很高水平,确 保可以生成高质量的指纹图像。计算机运算速度的提高和计算机小型化的进展, 使采用微机甚至单片机也可以进行指纹对比运算成为可能。 现代电子集成制造技 术使得我们可以生产出相当小的指纹图像读取设备和指纹识别模块。 其成本下降 得也很快,大大加快了指纹识别技术的推广速度。 同时人们对消费类产品的要求越来越趋向于小型化，并且对可
3、携带设备的 安全性要求也与日俱增。传统的PC、MCU、或者DSP的处理平台移动性比较差，体 积比较大，无法满足人们日益增长的需求。所以，设计一套体积比较小、速度更 快的嵌入式指纹识别系统是非常有意义的。 而本设计正是为了这一目的，选用具有高集成度、低功耗、短开发周期的 FPGA来完成此项设计，以实现系统的ASIC为研究背景，具有很强的现实意义和 广阔的市场空间。 本系统采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作为核心控制器件，这款器件采 用90ns的先进工艺，最大容量50万门，可支持32位的RISC处理器，具有128 Mbit 并行Flash，足以满足设计的要求。该项目利用嵌入式软
4、核实现系统的管理，利 用硬件实现识别算法，保证了系统功能的完整性与识别的正确性。而识别算法我 们采用美国FBI推荐的特征点匹配算法来实现指纹的识别， 更保证了系统的实现。 1.2 课题目标和研究内容 1.2.1 课题目标: 以 FPGA 作为核心控制器件，实现指纹图像的采集、存储、处理和比对等， 完成对指纹图像的有效识别。 1.2.2 研究内容： 本系统采用 xilinx 公司 Spartan 3E 系列 FPGA 作为核心控制芯片，通过富 士通公司的 MBF200 指纹传感器实现对指纹图象的采集，利用 SPI 接口传输到 FPGA 进行数据的存储，利用内嵌的 MicroBlaze 处理器对指纹图象进行灰度滤 波、二值化、二值去噪、细化等预处理，得到清晰的指纹图象，再从清晰的指纹 图象中提取指纹特征点并存入指纹数据库作为建档模版。指纹比对时，采用同样 的方法， 得到比对模版， 然后将比对模版与建档模版利用指纹识别算法进行比对， 得出比对结果。 该项目利用嵌入式软核实现系统的管理， 利用硬件实现识别算法， 保证了系统功能的完整性与识别的正确性。该识别系统可用于门禁、考勤、证件 管理
