基于DSP的嵌入式虹膜识别系统的硬件实现

论文摘要

虹膜识别是一种新兴的生物识别技术,具有精确度高、稳定性好、高独特性、非接触等特点。即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据库中,出现认假和拒假的可能性也相当小。因此,虹膜识别技术具有广阔的使用前景和很好的经济效益,越来越受到国内外有关研究人员的重视。本文设计了一种可便携使用的基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式虹膜识别系统。本系统由6个模块组成:电源管理和监控、虹膜图像采集(CMOS图像传感器、CPLD和SRAM)、虹膜图像处理(DSP)、存储器(SDRAM和FLASH)、人机交互(LCD和键盘)以及数据传输部分(USB芯片)。本文详细介绍了使用复杂可编程逻辑器件(CPLD)采集虹膜图像的方法以及高性能32位浮点DSP的应用,同时从硬件和软件两方面描述了各个模块的实现方案以及在调试过程中的一些心得与体会,并且对还未完善的功能提出了笔者的改进想法和措施。由于本系统DSP工作频率为200MHz,其中有很多器件的工作频率达到了100MHz以上,因此本文还在如何保证信号完整性方面,从设计,仿真到实际运用上提出了笔者的一些经验。在本文中,我们还介绍了实时嵌入式应用系统的开发方法以及利用DSP/BIOS工具开发嵌入式实时多任务应用系统的流程和调试经验。由于本系统是一个独立的脱机系统,本文还对如何固化代码实现自举运行作了详细地阐述。同时,我们还介绍了DSP软件的优化以及利用一些由芯片公司自己提供的API(Application Programming Interfaces)函数来缩短开发周期的方法。本系统的所有硬件模块和程序都经过实际调试,能达到高速、稳定的运行效果。其中,本系统对一枚虹膜进行处理的速度小于0.2秒,在CASIA虹膜数据库上测试的EER(等错误概率)为3.9%。同时,本系统可存储多达1万枚的虹膜信息,并提供了传输速率高达20M字节/秒的USB2.0接口与主机相连接。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虹膜识别技术
• 1.3 课题来源、目标及意义
• 1.4 论文工作简介及章节安排
• 第二章 嵌入式虹膜识别系统
• 2.1 虹膜识别的基本原理
• 2.2 嵌入式虹膜识别系统
• 2.3 数字信号处理器（DSP）介绍
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件设计方案
• 3.1 电源管理和监控
• 3.2 虹膜采集
• 3.3 虹膜处理
• 3.4 存储器
• 3.5 键盘控制芯片
• 3.6 液晶模块
• 3.7 USB 接口
• 3.8 高速电路板制作和信号完整性分析
• 3.9 本章小结
• 第四章 DSP 应用程序开发
• 4.1 代码生成工具
• 4.2 嵌入式实时操作系统DSP/BIOS
• 4.3 基于DSP/BIOS 的DSP 应用程序开发
• 4.4 片级支持库CSL
• 4.5 软件代码的优化
• 4.6 DSP 的自举引导
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录 1:印制板实物照片
• 研究生期间成果
• 研究生期间发表论文