基于DM642的嵌入式虹膜图像获取系统研究

论文摘要

生物识别技术在当今世界中已经得到了广泛的应用。虹膜身份识别是一种新兴的生物身份识别技术。由于虹膜具有唯一性、稳定性、非侵犯性等优点,近年来,虹膜识别技术研究和应用方面都得到了长足的发展,并表现出广阔的应用前景和较大的市场需求。因此,基于虹膜识别技术的身份识别系统是目前国内外发展很快的一个研究热点。本文提出了以DSP为核心的嵌入式虹膜身份识别系统设计方案,设计开发一种由DSP、CPLD、网络接口和CMOS图像传感器组成的嵌入式实时图象处理硬件平台。本文首先根据系统的要求选用了专用视频DSP芯片TMS320DM642作为图像处理主芯片和CMOS图像传感器OV7120作为虹膜图像采集中的图像传感芯片。本文的虹膜图像采集系统是建立在TMS320DM642核心板的基础上的,通过其扩展背板接口设计了一块转接板,完成TMS320DM642核心板与OV7120的通信,并充分利用DM642内部集成的Video Port和EDMA设备特性,完成DM642与图像采集设备的无缝连接,实现无需CPU参与的自动图像采集。针对系统的硬件,本文还在TMS320DM642 DSP的集成开发环境CCS中完成了虹膜图像采集软件设计,并在系统平台上得到验证。系统软件的模块化设计,包括驱动模块,图像采集、处理、网络传输模块,使后续视频处理时可以很方便更换不同的图像处理算法模块,而保持软件的其他部分不变。在此基础上,设计了用于虹膜图像采集的LED近红外环形光源,并从照明光源的均匀性和电路干扰两方面对虹膜图像采集造成的影响进行了分析,用光学软件LightTools建立照明模型并进行模拟实验,检查照明均匀度。最后从图像清晰度和虹膜可见度两方面对采集的虹膜图像进行了初步的评价。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 虹膜识别技术
• 1.2 虹膜图像采集系统的研究现状
• 1.2.1 虹膜生物特征识别技术中存在的关键问题
• 1.2.2 国外虹膜图像采集系统的研究
• 1.2.3 国内虹膜图像采集系统的研究
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 嵌入式虹膜识别系统总体设计
• 2.1 虹膜识别基本原理
• 2.1.1 虹膜图像采集
• 2.1.2 虹膜图像质量评估
• 2.1.3 虹膜定位和归一化
• 2.1.4 特征提取和编码
• 2.1.5 模式匹配
• 2.2 虹膜图像采集方案
• 2.2.1 虹膜图像采集照明光源设计
• 2.2.2 图像传感器的选择
• 2.2.3 嵌入式虹膜图像采集样机
• 2.3 本章小结
• 第三章 嵌入式虹膜识别系统硬件设计
• 3.1 数字信号处理器的选择
• 3.2 图像传感器OV7120 简介
• 3.2.1 OV7120 的性能
• 3.2.2 OV7120 的性能的输出时序
• 3.2.3 OV7120 的配置
• 3.3 虹膜图像采集的实现
• 3.3.1 DM642 的视频端口（VIDEO PORT）的配置
• 3.3.2 DM642 高速缓冲存储器和增强型直接存储器（EDMA）的配置
• 3.3.3 EDMA数据搬移
• 2C模块的配置'>3.3.4 DM642 I²C模块的配置
• 3.3.5 DM642 核心板的扩展
• 3.4 本章小结
• 第四章 嵌入式虹膜识别系统的驱动软件设计与实现
• 4.1 嵌入式实时操作系统DSP/BIOS
• 4.2 软件总体设计
• 4.2.1 程序初始化
• 4.2.2 OV7120 驱动程序设计
• 4.2.3 网络传输程序设计
• 4.3 软件在硬件平台上的实现
• 2C接口模块测试'>4.3.1 I²C接口模块测试
• 4.3.2 虹膜图像采集与显示
• 4.4 本章小结
• 第五章 虹膜图像采集实验
• 5.1 照明光源的不均匀对虹膜图像采集的影响
• 5.1.1 LED照明光源系统建模
• 5.1.2 LED照明光源系统模拟及模拟结果分析
• 5.1.3 照明光源安全性的检查
• 5.2 电路干扰对虹膜图像采集的影响
• 5.3 虹膜采集仪采集到的虹膜图像
• 5.4 评价虹膜图像质量的方法
• 5.4.1 虹膜图像质量评价的意义
• 5.4.2 基于图像清晰度的虹膜图像评价
• 5.4.3 基于虹膜可见度的虹膜图像评价
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢