基于FPC1 0 11 F的指纹识别系统设计与实现

2009-12-21 20:31:15来源: 山西电子技术 关键字:指纹识别  FPC1011F  传感器

1 指纹识别原理

      1684年,植物形态学家Grew发表了第一篇研究指纹的科学论文。1809年Bewick把自己的指纹作为商标。1823年解剖学家Purkije将指纹分为九类。1880年,Faulds在《自然》杂志提倡将指纹用于识别罪犯。1891年Galton提出著名的高尔顿分类系统。之后,英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹鉴别法作为身份鉴定的主要方法。目前的指纹图像采集原理包括:光学技术、半导体硅技术、超声波技术。其中光学的指纹采集设备有明显的优点。但是由于要求足够长的光程,因此要求足够大的尺寸,而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。在20世纪90年代后期发展起来的基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟。硅传感器成为电容的一个极板,手指则是另一极板,利用手指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差,形成8 bit的灰度图像。硅技术优点是可以在较小的表面上获得比光学技术更好的图像质量,在1 cm×1.5 cm的表面上获得200~300线的分辨率(较小的表面也导致成本的下降和能被集成到更小的设备中)。

2 FPC1011F指纹传感器

      FPC1011F指纹传感器具有以下特点:(1)FPC1011F芯片产自瑞典,采用独特的反射式测量法,抗静电可达正负15 kV,耐磨100万次,已被国内金融界公认为银行指定零件。(2)采用专业的指纹识别芯片PS1802DSP和最优化的指纹算法,指纹成像效果好。(3)处理速度快,峰值能达到480MIPS,在1:1 000模式下,时间小于1 s。(4)功耗较同类产品低,正常工作主频120 MHz下,只有120 mW。(5)模块体积为35 mm×26 mm×1 mm,便于各种指纹产品的开发。(6)对干湿手指有自动调节功能。

3 系统硬件设计

      整个系统如图1所示。

3.1 指纹采集

      FPC1011F指纹传感器含有小电容板,传感器使用高灵敏度像素放大器,让每个像素即使是非常微弱的信号FPC1011F都能探测到,以此提高图像质量。用了交替命令的并排列和传感器电板,交替板的形式是两个电容板,以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质。两者之间的恒量电介质传感器检测变化生成指纹图像。

3.2 MCU微处理器

      由于指纹识别过程中需要的数学运算量大,同时程序的存储也需要空间,为了提高效率,把运算任务交给MCU处理,而图像采集部分则要尽可能少的占用MCU时间。另外,利用图像采集的间隙,或是图像采集的同时,由硬件完成一部分简单而繁琐的运算可以分担MCU的处理任务,提高处理的并行度,满足对实时性的要求。本系统采用微芯(Mi-croehip)公司的PIC16C78X系列8位混合式MCU芯片,内集成了运放、AD、DA、比较器等模拟电路,很适合数据处理的全过程。通过采用极值滤波、平滑滤波、拉普拉斯变化、二值化等对指纹图像进行预处理,取得了良好的试验结果。系统中采集到的8 bits灰度指纹图像,每个像素占用一个字节,图像尺寸为512×512个像素大小,存储一帧图像需要256 k字节。因图像本身的存储量巨大,系统需外接存储器,以保证有足够的存储空间,把图像存储在U盘上。同时系统也可通过数据线和网络相连,实现远程控制功能。MCU是整个指纹处理系统的核心,负责对指纹进行实时处理。

4 实验仿真

      用MATLAB7.0图像处理箱进行仿真,平均一幅图像数据仿真耗时为0.73秒,识别率误差小于1/310 000,完全符合实际工程需要。图2为随机的一幅拇指指纹图像,图3为指纹库采集对应的图像。绿色代表的是识别特殊增强的区域。


5 结束语

      本文提出了一种新的自动指纹识别系统,采用基于半导体传感器FPC1011F和MCU芯片的指纹识别系统,具有扩展的接口,可以进行二次开发,有一定的实用价值。

 

关键字:指纹识别  FPC1011F  传感器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2009/1221/article_2147.html
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