基于ARM指纹识别预处理的研究与实现

论文摘要

近年来，在电子商务和信息安全需求的不断增长下，需要身份认证的场合变得越来越多。其中，指纹识别技术以方便易用、高效率和低成本等诸多优势备受关注，但是早先的指纹识别系统都是建立在PC机上，这种联机式的指纹识别系统虽然具备了很好的实用性，但使用起来不够方便并且成本相对偏高，在各个领域内得不到广泛的应用。现在随着嵌入式技术的飞速发展，我们已经可以将复杂的指纹识别算法固化在一块体积非常小的嵌入式微处理器模块上，得到嵌入式指纹识别系统。本文研究的是一种嵌入式的指纹识别系统，论文分为两个部分：一是指纹识别预处理算法研究；二是硬件平台搭建以及操作系统的移植。在指纹识别算法方面，主要针对的是方向场和图像增强算法的研究。在计算方向场上采用的是带反馈的指纹方向场计算方法，这种算法在处理低质量指纹图像时效果明显。增强算法采用的是改进的非线性扩散滤波增强算法，此算法非常适用于离线指纹图像处理。在硬件平台搭建上，我们选择ARMS3C2440作为核心芯片，对系统进行了硬件结构的设计，完成了指纹采集模块、存储模块以及关键的外设接口模块的设计。在软件方面，首先是对Linux操作系统进行了研究，然后完成了U-Boot移植、Linux内核移植以及相关驱动的加载安装。最后通过采集仪采集到指纹图像，用已经烧写到存储器中的算法程序对图像进行预处理，得到预处理图像。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 生物特征识别技术国内外发展现状
• 1.3 本文的研究内容
• 2 指纹识别系统预处理算法研究
• 2.1 指纹图像方向场的计算
• 2.1.1 指纹图像方向场的概述
• 2.1.2 带反馈的指纹方向场计算方法
• 2.2 指纹图像的增强算法研究
• 2.2.1 非线性扩散模型
• 2.2.2 改进的非线性扩散滤波法
• 2.3 本章小结
• 3 指纹识别系统的硬件平台建立
• 3.1 ARM 微处理器概述
• 3.2 基于ARM 指纹识别系统的总体结构
• 3.3 硬件平台主要模块设计与分析
• 3.3.1 ARM 处理器
• 3.3.2 指纹采集模块
• 3.3.3 存储模块
• 3.3.4 LCD 显示模块
• 3.4 本章小结
• 4 嵌入式Linux 系统移植
• 4.1 系统外部硬件连接
• 4.2 Bootloader 的移植
• 4.2.1 Bootloader 概述
• 4.2.2 U-Boot 的移植
• 4.3 Linux 的内核移植
• 4.3.1 Linux 的启动过程
• 4.3.2 修改内核
• 4.3.3 YAFFS文件系统的移植
• 4.3.4 编译、烧写、启动内核
• 4.4 本章小结
• 5 系统的应用与调试
• 5.1 ADS 开发工具简介
• 5.2 软件的调试
• 5.4 系统应用及结果分析
• 6 总结与展望
• 6.1 本文的总结
• 6.2 今后工作的展望
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢