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嵌入式活体掌纹识别系统研究

宗广豪  
【摘要】: 掌纹识别作为一种生物特征识别技术,具有信息量丰富,区分能力和抗干扰能力强等特点,因此应用前景广泛。但目前的掌纹识别系统主要基于微机,存在体积大、成本高、携带不方便等问题,而嵌入式系统则可以克服这些缺点,从而实现一种低成本、小体积、携带和使用方便并且具有良好的用户接口和系统迁移能力的掌纹系统。 另外,随着各种生物特征识别系统应用的日益广泛,许多针对身份识别系统的欺骗手段也随之出现。因此,在系统中引入活体检测功能是非常重要和必须的,它可以有效地阻止或避免对识别系统的欺骗与攻击,增强系统的安全性和识别的可靠性。 本文通过对各种嵌入式系统优劣的分析,在收集和分析国内外活体检测成果的基础上,设计出一套基于DSP和FPGA的嵌入式活体掌纹识别系统,主要内容如下: 搭建嵌入式掌纹系统硬件平台。包括嵌入式引擎和外围设备两部分。嵌入式引擎基于DSP+FPGA构建,外围设备包括采集模块、存储模块、输入输出模块等。其中DSP实现掌纹识别系统的核心功能,FPGA作为通用处理器实现接口控制功能,从而充分利用两种处理器的优势。 开发系统驱动程序和控制软件。包括键盘硬件接口,液晶显示,SD卡存储模块,以及FAT文件系统的驱动程序和控制软件的设计与开发。然后在对现有掌纹识别算法进行分析研究的基础上,结合嵌入式平台的特点,进行算法的移植、优化或重新实现,并开发配套软件。对掌纹活体检测技术进行研究,并应用于新构建的系统。活体检测技术可分为信号采集和信号处理两个阶段。根据掌纹的特点和现有设备的特征,我们采取两类方法相结合的方案:在信号采集阶段,利用近红外光线对手掌表皮的穿透特性,以及静脉血管对其的吸收特性进行活体检测;在信号处理阶段,采用模式分类的方法,通过分析图像纹理及亮度来进行活体检测。 测试结果表明,本嵌入式系统不仅实现了掌纹识别的功能,而且降低了成本,缩小了体积,降低了功耗,提高了效率,增强了稳定性和可靠性,并且活体检测元素的加入,大大提高了系统的安全性和防伪能力。


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