嵌入式指纹识别控制系统的研究与实现

论文摘要

随着科学技术的快速发展,社会进入了信息化时代,人们对安全系统的要求越来越高。传统的基于信物和口令的安全系统已经不能满足现代安全系统的需求,这就要求人们研究更加安全可靠、防伪能力更强的安全系统。生物识别技术就是在这样一个背景下产生的,它是借助于人体的生理特征来提高身份识别的可靠性。与其他生物特征相比,指纹特征具有数据量小、信息可靠、采集方便、处理简单等特性,因而成为生物识别技术的最佳选择之一。目前指纹识别技术已经被广泛应用于司法、公安和各种安全防护系统。近年来,随着计算机技术和嵌入式系统技术的发展,自动指纹识别技术取得了很快的发展。嵌入式自动指纹识别系统(AFIS)是基于高性能MCU来进行指纹识别的技术,具有方便、高效、安全、可靠等优点。目前,嵌入式指纹识别系统由于其开发本身的难度,还有很多方面需要进一步研究。本文主要研究的是在DSP处理器的基础上对指纹识别控制系统的设计与实现,控制系统采用三星公司的S3C2410处理器来进行设计。论文分为五个主要部分介绍指纹识别控制系统。第一部分主要介绍了嵌入式指纹识别系统的总体设计;第二部分主要介绍了指纹采集模块的设计,采用AuthenTec公司推出的擦刮式指纹传感器AES2510来实现指纹的采集,文中介绍了该模块的硬件设计和采集程序的实现,并给出了一种简单实用的指纹图像拼接算法来完成指纹图像的拼接;第三部分讲述了使用DSP的HPI接口来实现两个处理器之间的通信,设计了DSP与S3C2410之间接口的硬件连接,并在Linux操作系统下编写了HPI设备的驱动程序;第四部分主要介绍了控制系统中人机交互模块的设计。一般而言,人机交互包括键盘输入和LCD显示两个部分,本文采用夏普公司的LQ035Q7DH01显示器,该显示器自带触摸屏,所以本系统不需要键盘输入,方便了用户的使用。这一部分的主要内容包括:LCD和触摸屏的简单介绍、S3C2410内部的LCD控制器和触摸屏接口的说明、显示模块硬件电路的设计、LCD和触摸屏驱动的编写以及人机交互图形界面的设计;第五部分主要介绍了系统的集成和调试,给出了系统应用程序的设计、指纹识别算法的简单介绍以及系统的调试方法。论文的最后给出了全文的总结,提出了系统中存在的不足,并指出了一些改进的方法和今后进一步的研究方向。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 生物识别技术简介
• 1.1.1 生物识别技术研究背景
• 1.1.2 几种生物识别技术的比较
• 1.2 指纹识别技术的特点及发展现状
• 1.2.1 指纹识别技术的特点及应用
• 1.2.2 指纹识别技术的发展现状
• 1.3 课题的研究意义
• 1.4 本文研究内容及章节安排
• 2 嵌入式指纹识别系统的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 嵌入式处理器
• 2.2.1 嵌入式处理器简介
• 2.2.2 ARM 处理器的介绍
• 2.3 GEC2410 开发板介绍
• 2.4 系统总体设计
• 2.5 本章小结
• 3 指纹采集模块的设计
• 3.1 引言
• 3.2 指纹传感器简介
• 3.3 AES2510 指纹传感器的特性与原理
• 3.3.1 AES2510 指纹传感器的特性
• 3.3.2 AES2510 指纹传感器的工作原理
• 3.4 采集模块硬件电路设计
• 3.4.1 接口电路设计
• 3.4.2 电源电路设计
• 3.4.3 外部时钟电路设计
• 3.4.4 复位电路设计
• 3.5 指纹采集程序设计
• 3.5.1 AES2510 指纹传感器的寄存器设置
• 3.5.2 指纹图像采集程序设计
• 3.5.3 指纹图像拼接算法
• 3.6 实验结果分析
• 3.7 本章小结
• 4 通信接口设计
• 4.1 引言
• 4.2 S3C2410 与DSP 的接口硬件设计
• 4.2.1 HPI 接口描述
• 4.2.2 HPI 接口电路设计
• 4.2.3 S3C2410 与DSP 的通信机制
• 4.3 HPI 接口设备驱动程序设计
• 4.3.1 Linux 下设备驱动程序的基本原理
• 4.3.2 HPI 驱动程序设计
• 4.4 本章小节
• 5 人机交互模块设计
• 5.1 引言
• 5.2 LCD 简介
• 5.2.1 LCD 的工作原理
• 5.2.2 S3C2410 内部LCD 控制器
• 5.3 触摸屏简介
• 5.3.1 触摸屏的基本原理
• 5.3.2 S3C2410 的ADC 和触摸屏接口介绍
• 5.4 接口电路设计
• 5.5 驱动程序设计
• 5.5.1 LCD 驱动程序设计
• 5.5.2 触摸屏驱动程序设计
• 5.6 人机交互界面设计
• 5.6.1 QT/Embedded 简介
• 5.6.2 用户界面设计
• 5.7 本章小结
• 6 系统集成与调试
• 6.1 引言
• 6.2 系统应用程序设计
• 6.3 指纹识别算法
• 6.3.1 指纹图像预处理
• 6.3.2 指纹特征提取
• 6.3.3 指纹特征匹配
• 6.4 系统调试
• 6.5 本章小结
• 7 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录