基于FPS200传感器和DSP的指纹识别系统

了便于调试，将DSP输出与LCD连接的控制引脚一起连人CPLD，便以灵活地调整时序。键盘上有12个按键，可用10 kΩ电阻拉高组成3×4键盘，输出的逻辑电平与CPLD的I／O相连，并通过VHDL程序来控制键值的读入。

2.4 USB接口电路

USB接口芯片选用Cypress公司EZ-USB FX2系列USB芯片CY7C68013。该芯片集USB2.0收发器、串行接口引擎SIE、增强的8051内核、I2C总线接口以及通用可编程接口GPIF于一体，该电路既能完成USB事务处理，又具备微处理器的控制功能，还可用作USB外设的主控制芯片，其最高传输速率可达480 Mbps。

3 软件设计

指纹图像预处理是指纹自动识别过程中的第一步，它的好坏直接影响着指纹自动识别系统的效果。图像预处理包括滤波、锐化、二值化、细化和去噪。由于在局部范围内，指纹图中的纹线具有方向性一致、宽度基本相等、间距基本相同等特性，所以可采用方向图滤波来对指纹图像进行处理。

锐化就是指示强化指纹纹线间的界线，以便突出边缘信息，增强脊和谷间的对比度，以利于二值化。设计时可采用拉普拉斯单一掩模算法来实现锐化。

二值化处理是指整幅图像处理成仅黑(灰度值为0)和白(灰度值为1)的过程。二值化的方法很多，关键在于阈值T的选取。采用以边缘强度为权值的灰度平均法可直接得到分割阈值，其具体实现步骤如下：

(1)将指纹图像分为w×w子块，然后根据图像的边沿强度算子公式分别计算每一子块的边缘强度；其图像的边缘强度算子可以定义为：

细化是将纹线粗细不均匀的指纹图像转化为线宽仅为1个像素的条纹中心线图像的过程。细化可以减少冗余信息，突出纹线的主要特征，以便于后续处理。采用快速细化算法对二值化图像进行处理，可得到一幅指纹图像的骨架。

特征提取与匹配主要是选择脊线端点和分歧点作为特征点，来记录每一特征点的类别、位置和方向信息，从而得到特征点集(特征模板)。可采用8邻域法来抽取二值化后的指纹图像特征点，同时提取分叉点和端点，并去除伪特征点。可以指纹最内层弧的顶点作为中心点，也就是纹线上曲率最大之处。若最内层弧顶点处有分叉线存在，且此分叉线走向与两旁纹线走向一致，则定义分叉点为中心点，并进一步确定各特征点相对于中心点的方向。本系统中就是用特征点的类型、特征点与中心点的方向、特征点与中心点的纹线数这三个参量来表征一个特征点的特征信息。两个指纹图像的匹配实际就是两幅图像特征点信息(3个参量)的比对。若两幅指纹有12个以上的特征点匹配即可基本判定两幅指纹属同一个指纹。

本文选用的是TI公司的DSP集成开发工具CCS2.0集成开发环境，调试工具选用JTAG仿真器。指纹图像的预处理和匹配程序先用软件仿真，仿真环境为Simulator；应当说明的是通常应当在算法正确的情况下，再进行硬件仿真。

4 结束语

本文给出了DSP+FPS200指纹传感器的指纹识别系统设计方案，实验证明，该系统能实现快速的指纹采集，并可利用USB接口方便地与计算机进行通信。本系统既能脱机工作，又可以通过接口进行二次开发，因而可拓宽指纹识别系统的应用范围。