基于dm642 dsp的虹膜識別系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于DM642DSP的虹膜識別系統(tǒng)設(shè)計　　摘要虹膜識別技術(shù)被認(rèn)為是目前最具有發(fā)展前途的生物識別技術(shù)之一，以其獨特的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于身份認(rèn)證、電子商務(wù)、金融等各個領(lǐng)域。本文基于TI公司的TSM320DM642設(shè)計一種以DM642DSP芯片為核心處理器的虹膜識別系統(tǒng)，充分利用其處理速度快、精度高的特點，實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，為虹膜識別系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了前提條件?！　　娟P(guān)鍵詞】DSPTMS320DM642虹膜識別特征提取　　1引言　　如何準(zhǔn)確鑒定一個人的身份，保護(hù)信息安全是當(dāng)今信息化時代必須解決的一個關(guān)鍵社會問題。虹膜識別以其精確度高、穩(wěn)定性好、高獨特性、非接觸等特點作為一種新興

2、的生物識別技術(shù)被人們所接受并廣泛地應(yīng)用和研究，是身份識別領(lǐng)域中最具有發(fā)展前景的生物識別技術(shù)之一。目前，虹膜識別系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于身份認(rèn)證、授權(quán)支付、電子商務(wù)、金融交易和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文提出一種基于DM642DSP的虹膜識別系統(tǒng)設(shè)計方案，研究了該系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程?！　?系統(tǒng)硬件設(shè)計　　本文通過分析德州儀器公司的C6000系列，最終采用TSM320DM642作為系統(tǒng)的核心處理器，充分利用了DM642DSP的處理速度快、精度高的特點。該核心處理器完全能夠滿足這套識別系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)達(dá)到低功耗、高可靠性、低成本、實用性強(qiáng)的目的。系統(tǒng)的硬件平臺由五部分組成，包括虹膜圖像采集、

3、虹膜圖像處理、存儲器、圖像顯示和電源部分?！　?.1圖像采集部分　　圖像采集模塊主要包括對數(shù)據(jù)的采集、放大和A/D轉(zhuǎn)換三部分。本文采用TI公司的TVP5150模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，選取CCDICX618ALA作為圖像傳感器，CCD圖像傳感器的輸出經(jīng)由TVP5150模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字虹膜圖像結(jié)果發(fā)送至DSP芯片中，通過虹膜圖像預(yù)處理、二值化、虹膜內(nèi)外邊緣定位等算法過程，最終完成對虹膜圖像特征的提取與識別?！　?.2圖像處理部分　　圖像處理部分主要任務(wù)是對得到的數(shù)字虹膜圖像進(jìn)行處理與識別，將處理的圖像數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器，將圖像識別結(jié)果送到LCD顯示器進(jìn)行顯示輸出

4、。虹膜圖像預(yù)處理包括虹膜圖像的濾波、銳化、虹膜定位等幾個步驟。　　2.3圖像存儲部分　　虹膜數(shù)據(jù)存儲部分主要由SDRAM和FLASH存儲器組成。SDRAM是一種同步動態(tài)存儲器，用于程序執(zhí)行和虹膜數(shù)據(jù)暫存。SDRAM作為主要片外存儲器，具有容量大、成本低，且開發(fā)難度不大。虹膜識別程序和虹膜庫在運行時都存儲在SDRAM中，但是當(dāng)系統(tǒng)掉電后，這些程序和數(shù)據(jù)都會丟失。FLASH存儲器在無電流供應(yīng)條件下能夠長久地保持?jǐn)?shù)據(jù)，因此，F(xiàn)LASH存儲器用于存儲程序、初始化原始圖像數(shù)據(jù)和虹膜特征數(shù)據(jù)庫。　　2.4圖像顯示部分　　圖像顯示部分采用數(shù)字LCD液晶顯示屏，可省去數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，而只需一片復(fù)

5、雜可編程邏輯器件CPLD驅(qū)動LCD。CPLD的編程采用E2PROM或FASTFLASH技術(shù)，無需外部存儲芯片，使用簡單，編程次數(shù)可達(dá)一萬次，其優(yōu)點是系統(tǒng)斷電時編程信息也不丟失?！　MS320DM642內(nèi)部已經(jīng)集成了256KB的RAM，但是由于本系統(tǒng)的虹膜識別算法和虹膜庫以及各種外圍電路驅(qū)動都需要在RAM上運行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法讓系統(tǒng)滿足需要。因此需要擴(kuò)展片外存儲器，而比較常用的片外RAM有SDRAM和SRAM，而DSP的EMIF口可以和SDRAM無縫連接，從成本和開發(fā)難度兩方面綜合考慮，我們選擇SDRAM作為主要片外存儲器?！　?系統(tǒng)軟件設(shè)計　　軟件設(shè)計主要包括虹膜定位、圖像歸一化及

6、增強(qiáng)、虹膜特征提取與編碼、匹配識別等幾個模塊。系統(tǒng)主程序運行在DSP中，完成虹膜圖像處理的全部算法。識別過程是：先用攝像機(jī)拍攝眼睛圖像，然后進(jìn)行圖像預(yù)處理，再對虹膜特征進(jìn)行分析，與存儲的虹膜特征進(jìn)行模式匹配，最后得出識別結(jié)果。在這過程中，虹膜定位、特征分析和匹配是其重要的部分?！　榱颂岣叨ㄎ凰俣?，本文主要研究了一種新的基于形態(tài)學(xué)方法的虹膜定位算法，分別對虹膜圖像進(jìn)行了濾波、外邊緣和內(nèi)邊緣的定位。此方法能準(zhǔn)確地定位出虹膜的內(nèi)外邊緣，在很大程度上提高了定位速度?！　『缒D像處理算法在MATLAB上仿真后，需要在DSP上具體實現(xiàn)以轉(zhuǎn)換為實用技術(shù)。DSP程序在片上RAM中運行時，具有

7、較快的指令速度，而程序在Flash中運行時，速度大大降低。最終的系統(tǒng)完成時，算法必須燒寫至Flash中運行。先借助VC++平臺，將MATLAB語言轉(zhuǎn)換為C語言進(jìn)行移植程序。在編寫過程中，保證算法的實現(xiàn)精度，通過將關(guān)鍵程序映射至高速RAM中運行，提高執(zhí)行速度，合理配置DSP資源，以保證用DSP實現(xiàn)算法的計算精度和處理的實時性?！　?結(jié)束語　　本文充分利用DM642DSP芯片處理速度快、精度高的特點來實現(xiàn)虹膜識別系統(tǒng)的設(shè)計，將本文研究的虹膜識別算法移植到DSP上。經(jīng)過大量實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)識別