指纹识别系统设计
指纹识别系统设计题目:指纹识别系统设计
专业：电气工程及其自动化
学生姓名：陈
指导教师：黄
摘要
指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。针对指纹的唯一性和终身不变性的特点．提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP 芯片的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展；对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍，并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明．系统指纹采集效率高，识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定．实用性强，应用范围广泛。
关键词：指纹识别；TMS320VC5402;DSP；指纹采集；图像处理
Abstract
As the uniqueness and constancy of fingerprint ,a quick fingerprint recognition system based on fingerprint sensor FPS200 and DSP chip TMS320VC5402 is presented. The composing principles of the system , fingerprint collection and fingerprint image processing methods are introduced particular .with the characteristics of FPS200 TMS320VC5402 ,the core of the hardware collecting circuit and the designs of the hardware and software are introduced in details. The results of experiments indicated that this system works with great fingerprint collection efficiency, high recognition speed and credible recognition results because of the stead performance and practicability the system will have wide application area .
目录
1 任务提出与方案论证1
1.1 任务提出 (6)
1.2 方案论证 (6)
2 总体设计 (7)
2.1指纹识别系统原理 (7)
2.2指纹采集与图像处理 (7)
3 详细设计 (9)
3.1硬件设计 (9)
3.2软件设计 (16)
4 总结 (22)
5 参考文献 (23)
1任务提出与方案论证
1.1任务提出
指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用在指纹检测与处理过程中有一个非常重要的问题就是依赖计算机来处理指纹特征还是依赖于嵌入式平台应该来说计算机速度快用来进行指纹识别当然不会存在速度问题但是指纹识别技术正进入一些离线型设备中如指纹门禁系统含指纹信息的身份证等由于多方面的原因这些设备不适合利用PC 机进行在线处理这样就需要采用嵌入式系统使用嵌入式平台进行指纹检测与识别实际上包含两个问题：
(1) 研制能进行指纹处理的开发板它应该成本低，运行速度快，使用方便和独立运行等
(2) 研究一整套能使用在该开发板的指纹识别算法传统算法复杂并且运算量比较大，所以需要一整套算法简单运算速度快的基于嵌入式应用的指纹识别算法
1.2 方案论证：
本文就是说明基于嵌入式应用的指纹开发板，它具有指纹检测与处理功能能够离线使用美国Veridicom 公司开发了用于指纹检测与处理的开发板MatchBoard 该开发板使用NEC μProc 822/823 64 位ASIC 单片机系统扩展了1MB 的SDRAM 存储器和8MB 的Flash存储器日本BMF 公司也推出了一款类似的开发板。这些开发板的共同的特点就是处理器主频都非常高都外扩了大量的程序存储器和数据存储器成本都非常高难于进入嵌入式应用设备中本文所述的是基于研制一款低成本的用于指纹检测与处理的模块板在该板上使用TI 公司低成本的DSP 处理器VC5402 板上分别扩展了512kB 的程序存储器和数据存储器开发板提供了一个异步串口与计算机进行通信板上提供了2 个JTAG 接口一个为10 芯的JTAG 接口用于对CPLD 芯片进行编程另一个为14 芯的JTAG 接口用于对DSP 芯片进行调试该开发板外接+5V 的电压用户可以直接使用也可以进行二次开发。
2 总体设计
2.1 指纹识别系统原理
指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。
图1-1
2.2 指纹采集与指纹图像处理方法
目前，主要的指纹采集方法有两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面的指纹鉴定做准备。
指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，由于采集环境，皮肤表面的性质，采集设备的差异等各种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复脊线原来的结构。特征提取算法的性能和其它指纹识别技术的好坏取决于输入指纹图像质量的好坏。本系统采用一种用Gabor滤波与方向滤波结合对图像进行增强的方法该方法结合Gabor滤波器善下分离粘连脊线和方向滤波器善于连接断裂接线的特点，能够对低质量的指纹图像进行有效的增强。完成图像增强后．第二步是对图像进行二值化处理。二值化是指把灰度指纹图像根据所选取的值化为0～1取值的二值目像。第三步，对纹路进行细化，细化能够减少大量的多余信息．细化后的指纹图像中的每条纹线都足用单像素来表示点线，更加突出了指纹特征。最后一步则是纹路特征点的提取，在特征提取阶段，选择脊线端点和分歧点作为特征点，记录每-特征点的类别、位置和方向信息，从而得到特征点(特征模板)。经过以上几个步骤，系统便完成对指纹图像的处理过程，得到最终模板。
依据上述指纹识别预处理算法,通过CCS2.2的模拟功能,实现了指纹识别预处理的DSP 处理,达到了DSP处理指纹图像的应用目的。
3 详细设计
3.1 硬件设计
系统硬件电路主要包括：DSP芯片，TMS320VC5402传感器FPS200、FLASH、SROM 以及显示和键盘结构框图如图3-1所示
图3-1
系统的核心处理单元是TI公司推出的高性能数字信号处理器TMS20VC5402片具有精度高、灵活性太、可靠性高、时分复用等特点。其采用程序空间与数据空间完全独立的哈佛总线结构．指令的执行采用流水线结构，内部有一到多个处理内核，带有片上硬件乘法器，指令执行速度最快为几十纳秒，处理能力为100 MIPS。片内有8条总线、片上存储器和片上外围电路等硬件，并且有高度专业化的指令系统.MSC5402直接数据寻址空间为64kB，程序空间寻址能力可达 1 MB，但是通过程序空间来扩展数据空间将影响系统处理速度。但是MTS320VC5402在实际使用过程中，程序和数据的一次连续处理一般都不会超过64 KB，所以把核心的程序常驻TMS320VC5402内16kB空间，一般控制在l～2kB，再留7～8kB的空间调用所需的程序，程序在片内的执行速度要比片外的快许多，通过来回到程序，就能实现程序
的全速运行。数据空间可以通过CPLD片选来进行扩展。由于DSP外部最多支持扩展32 k 数据空间．但是我们实际扩展了64 k的SRAM，因此SRAM的A15地址线由DSP通过CPLD中的逻辑电路来控制，由此来选择使用SRAM的高地址段32 k存储空间或者地址段32 k存储空间，这样既符合DSP的外扩空间要求，又使系统增加了更多的数据存储空间。CPI是由一种被IEEE认定的标准硬件描述语言VHDL(VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口)实现的。在系统终端我们选用LCM液晶显示模块，直接显示需要的指纹图像和数据结果。要显示的图像或数据先由DSP存人缓冲器，再由LCM读取，这样可以避免了由于DSP 和LCM读写速度不匹配而发生错误。由于该模块板必须具有完全独立运行指纹图像检测;特征提取;特征提取和特征模板存储等程序综合各个方面因素因此采用了TI 公司的DSP 处理器TMS320VC5402 该芯片的主要特征有最高频率100MHz 性价比极高它含4k 16bits 片内ROM 16k 16bits 片内DARAM 6 个DMA通道2 个McBSP 2 个Timer 外部程序空间可扩展到1M16bits 可工作在3 种低功耗方式(IDLE1 IDLE2 IDLE3)本设计中为该处理器分别扩展了512k 16bits 的Flash和SRAM 各1 片使用Altera 公司的CPLD 芯片EPM3032A为Flash 和SRAM 等产生部分控制信号利用MAX3111 为DSP 扩展一个与PC 机通信的异步串口指纹检测芯片采用Veridicom 公司的FPS200 指纹检测芯片整个模块板的系统。
图像采集电路是整个系统中极其重要的部分，高质量指纹图像的采集大大的降低了在鉴定指纹时的误识率和拒识率，提高整个系统的性能。系统采用的是美国Veridicom公司的FPS200固态指纹感器作为图像采集电路的核心器件。芯片适用于更复杂的指纹和更恶劣的气候条件。它采用标准COMS工艺制造，获取图像为256×300像素，分辨率为5。OPJ。提供二三种接口方式：标准8位微处理器总线、集成高速USB接口、串行外设接口SPI。图像传输速度分别为30帧／s、13帧／s、10赖/s.
FPS200芯片由256列和300行电容阵列组成，芯片内设计有两个采样保持电路用于指纹图像的采集。通过测量每个传指感单元在每次充电后的电压值和放电后的电压值的差来获得每路。系个传感单元的电容值。每次捕捉每行图像后，在该内的每个传感单元内就有待数字化的电容值。因此通过改变放电电流大小和放电时间就可以改变FPS200的灵敏度。整个图像采集流程网如网3-2所示。
图3-2
（1）DSP 处理器与FPS200 指纹检测芯片相连
指纹检测芯片采用了Veridicom 公司的电容式指纹传感器FPS200 该芯片提供了3 种可供选择的接口分别为USBSPI 和并行接口使用了SPI 接口与DSP 的McBSP1 互联DSP 处理器的McBSP 接口为高速全双工多通道缓存串行
接口每个McBSP 接口包含6 个管脚引线分别为BCLKX(传送参考时钟) BDX(传送数据) BFSX(传送帧同步信号)BCLKR(接收参考时钟) BDR(接收数据)和BFSR(接收帧同步信号) 在与FPS200 的SPI 接口互联时DSP 处理器采用主方式FPS 的SPI 采用从方式连接如图3-3
所示
图3-3
（2）DSP 存储空间扩展
由于 DSP 本身所带的数据存储器只有16kB 的DARAM程序存储器也只有4kB 的ROM 我们所采集的一幅原始指纹图像就有75kB 再加上指纹处理所需的数据空间以及运行和存储程序所需的程序空间芯片上所带空间无法符合使用要求必须扩展数据存储器和程序存储器在该模块板上扩展了512k 16bits 的Flash 芯片用于存储指纹处理程序和指纹特征模板此外还扩展了512k 16bits 的SRAM 芯片用于运行指纹处理程序提供保存采集到的指纹图像以及程序运行过程中所需的临时数据所需空间Flash 与SRAM 的D[0..15]以及A[0..14]总线直接与DSP 的Data[0..15]以及Add[0..14]相连另外的/WE /OE /CE 和A[15..18]等信号线的控制信号将通过CPLD 产生相应的译码信号如图所示CPLD 所产生的译码逻辑将在后面加以说明由于DSP 的数据寻址空间只有64 16bits 在对数据空间操作时DSP 的地址线A16-A19 将处理高阻状态，因此无法直接对512k 16bits 的数据空间进行操作将128k 16bits的SRAM 划分给数据空间将剩下的384k 16bits 的SRAM和全部512k 16bits 的Flash 划分给程序存储空间DSP 在对数据空间操作时当标志位OVLY 为1 时系统把低32kB的寻址空间映射到片内DARAM 和ROM 中外部扩展的数据空间若地址在0000h~7FFFh 范围内的则无法操作再把外扩的128k 16bits 的数据空间分成4 页分时影射到8000h~ffffh 的地址空间中即高32kB 的数据空间如图3-4所示。最终数据空间的寻址范围为0000h~ffffh 其中高32k的空间可通过页面切换共4 个页面总共有144kB 的数据空间外部程序间共有896kB 寻址空间为00000h~dffffh
图3-4
（3）扩展串行通信口
DSP 所提供的McBSP 的接口为高速全双工的串口与PC 机所提供的异步串口操作方式不同无法直接相连我们通过一个异步串口收发器Max3111 来实现操作方式的转换该芯片已包含了2 个RS322 电平转换器这样就不再需要MAX232 进行电平转换利用DSP 的McBSP0 端口与MAX3111 互联DSP 的发送时钟信号(BCLKX0) 作为MAX3111 的串行时钟输入发送帧同步脉冲信号(BFSX0)作为MAX3111 的片选信号(CS) BDX0 与DIN 连接作为发送数据线BDR0 与DOUT 连接作为接收数据线MAX3111的TX 与T1IN 连接RX 与R1OUT 连接以便利用其片内的转换器实现UART 到RS-232 电平的转换MAX3111 的中断信号(IRQ)与DSP 的外部中断相连连线如图3-5 所示
图3-5
（4）其他电路设计
除以上功能模块外再就如下几点作简要说明整个模块板采用+5V 单一电源供电经电源调整模块TPS767D318 输出+3.3V 与1.8V 电压模块板中所有芯片均采用3.3V 电压DSP 的核心电压采用1.8V板中通过IO 口HD0 和HD1 扩展了两个功能按钮两个均采用低电平触发方式两个按钮连线通过或门功能产生一个中断信号连接DSP 的/INT2 管脚使用中断方法对该两个按钮进行编程模块板中提供了一个10 芯JTAG 接口用于对CPLD 芯片进行编程板中还提供了一个14 芯的JTAG接口用以对DSP 进行调试模块板中使用3 组调线分别连到DSP 的CLKMD1CLKMD2 和CLKMD3 管脚用于设置DSP 的倍频的倍数。其电路图分别如下所示
图3-6电源电路
：
图3-7时钟电路
图3-8 JTAG电路
图3-9复位电路
指纹门禁系统管理系统设计毕业论文
指纹门禁系统管理系统设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2研究背景及意义 (1) 1.3本文的结构 (2) 第二章系统硬件设计 (3) 2.1系统的硬件结构 (3) 2.1.1 系统硬件设计综述 (3) 2.1.2 硬件系统元器件概述 (4) 2.2主控芯片硬件设计 (5) 2.2.1 AT89C52介绍 (5) 2.2.2 主要功能特性 (5) 2.2.3 管脚说明 (6) 2.2.4 主控芯片模块设计 (8) 2.3指纹识别模块的硬件设计 (9) 2.3.1 指纹识别模块 (9) 2.3.2 电平信号转换 (10) 2.3.3 稳压器 (10) 2.3.4 数据接收设置 (12) 2.4LCD液晶显示器模块硬件设计 (13) 2.4.1 LCD模块 (13) 2.4.2 接口电路设计 (14) 2.5时钟/日历芯片模块硬件设计 (15) 2.5.1 时钟/日历芯片元器件 (15) 2.5.2 接口电路设计 (16) 2.6E2PROM的读写程序模块硬件设计 (17) 2.6.1 元器件参数 (17) 2.6.2 元器件工作分配 (18) 2.6.3 接口电路设计 (19) 2.7键盘输入模块的硬件设计 (20) 2.8电机正反转电路设计 (21) 2.9紧急复位电路设计 (22) 第三章系统软件设计 (24) 3.1系统软件结构 (24) 3.1.1 系统功能 (24) 3.1.2 系统职能模块 (24) 3.1.3 系统软件流程 (25)
3.2显示程序软件设计 (26) 3.2.1 显示器的读写时序及初始化 (26) 3.2.2 显示程序设计 (27) 3.3键盘输入模块软件设计 (29) 3.4串行E2PROM的读/写程序模块软件设计 (31) 3.4.1 I2C总线协议 (31) 3.4.2 I2C总线写入程序 (31) 3.4.3 I2C总线读程序 (32) 3.5时钟/日历模块软件设计 (34) 总结 (39) 结论 (39) 感悟 (39) 致谢 (40) 参考文献 (40) 附录A: 系统硬件图 (42) 附录B: 系统程序 (44) 附录C: 系统调试图 (51) 附件毕业论文光盘资料
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课程名称模式识别考试性质考查试卷类型 A 使用班级电信1101-1103 考试方法大作业人数100 题号一二三四五六七八九十总成绩成绩
（2）分类器设计方法概述及选择依据分析；（10分） （3）感知器算法原理及算法步骤；（20分） （4）感知器算法流程设计；（20分） （5）感知器算法程序；（10分） （6）程序仿真及结果分析；（20分） （7）结论；（5分） （8）参考文献。（5分） 四、请结合具体的应用背景，设计基于K-L变换的特征提取算法，并编写程序，分析结果，提交报告一份。 报告内容包括：（1）具体应用背景的介绍；（10分） （2）特征提取方法概述及选择依据分析；（10分） （3）基于K-L变换的特征提取算法原理及步骤；（20分） （4）基于K-L变换的特征提取算法流程设计；（20分） （5）基于K-L变换的特征提取算法程序；（10分） （6）程序仿真及结果分析；（20分） （7）结论；（5分） （8）参考文献。（5分）
1具体应用背景的介绍 随着社会经济的发展、人口的增多，人们对水资源的利用更加重视，不同的水资源质量程度不一，为了更好地适应人类的需求，需要对水资源根据污染物有机物、无机物、重金属含量进行适当的分类。在这里将运用模式识别的方法简单的对其分类为一类水与二类水。 2分类器设计方法概述及选择依据分析 感知器是一种神经网络模型，是20世纪50年代中期到60年代初人们对模拟人脑学习能力的一种分类学习机模型的称呼，当时有些人认为它是一种学习记的强有力模型，后来发现估计过高，由于无法实现非线性分类，到60年代中期，从事感知器研究的实验室纷纷下马，但在发展感知器是所获得的一些数学概念，如“赏罚分明”今天仍在模式识别中起着很大的作用。 将用感知器的方法在本次设计中对水资源进行分类 3感知器算法原理及算法步骤 两类线性可分的模式类 21,ωω，设 X W X d T )(=其中，[]T 121,,,,+=n n w w w w W ，[]T 211,,,,n x x x =X 应具有性质 （3-1） 对样本进行规范化处理，即ω2类样本全部乘以(－1)，则有： 2)-(3 0)(T >=X W X d 感知器算法通过对已知类别的训练样本集的学习，寻找一个满足上式的权向量。 感知器算法步骤： （1）选择N 个分属于ω1和 ω2类的模式样本构成训练样本集{ X1 ,…, XN }构成增广向量形式，并进行规范化处理。任取权向量初始值W(1)，开始迭代。迭代次数k=1。 （2）用全部训练样本进行一轮迭代，计算W T (k )X i 的值，并修正权向量。 分两种情况，更新权向量的值： ?? ?∈<∈>=2 1 T ,0,0)(ωωX X X W X 若若d
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The Design of the system of Electronic lock based on Fingerprint Identification Abstract:With the development of the society and the progress of science and technology, The traditional security system faced with great challenges. With the vigorous development of Biometric Identification Technology, people have another kind of inspiration to design the lock，Fingerprint lock arises at the very historical moment. The fingerprint module for secondary development has solved the problem of image processing, The remaining problem is how to take advantage of the technology in practice. This design has realized the application, which mainly based on the control from MCU to the module of fingerprint. The foundation of this design is fingerprint collection, Through the control from MCU to the module can realize the combination of image processing, based on the combination of image processing can realize the various functions of the system . The mainly functions of the system include the landing and matching of fingerprint template . Keywords: Fingerprint identification technology；Fingerprint lock；System design
基于TMS320VC5501和DSP_BIOS的指纹识别系统设计
收稿日期:2009-11-23 作者简介:刘慧英(1956 ),女,陕西西安人,教授,主要从事智能控制理论与智能交通系统的研究;李飞(1982 ),男,硕士研究生,研究方向为控制理论与控制工程。 基于T M S320VC5501和DSP /BI OS 的 指纹识别系统设计 刘慧英,李 飞,宁 飞,傅 磊 (西北工业大学自动化学院,陕西西安 710129) 摘要:针对目前嵌入式指纹识别系统设计的不足,提出了基于单DSP 处理器结构的指纹识别设计方案。系统硬件采用TMS320VC5501作为处理核心,C MOS 图像传感器HV7131R 为图像采集器件,片上系统芯片CY8C21534设计的电容性触摸按键提供系统控制输入。系统软件以嵌入式实时操作系统DSP /B I OS 为开发平台进行实时多任务设计,并对指纹识别算法进行了硬件平台优化和改进。调试结果表明,该系统运行稳定可靠,匹配精度高,满足设计要求。关键词:TM S320VC5501;图像采集;DSP/BI OS;指纹识别算法 中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2010)07-0028-05 D esign of Fi ngerpri nt R ecognition Syste m B ased on T M S 320VC 5501and DSP /BI O S L I U H u i ying ,LI Fe,i N I N G Fe,i FU Lei (Schoo l of A uto m a tion ,N orth w este rn Po lytechn i ca lU n i versity ,X i an 710129,Chi na) Abst ract :A fi n gerpri n t recogn iti o n syste m is pr oposed based on sing le DSP pr ocessor str ucture because of de si g n fla w s of the presen t e m bedded syste m.T M S320VC5501is used as the processor ,and HV7131R C MOS co lor i m age senso r is used as i m age acqu isiti o n ch i p .C ap sense touch keyboard is i n troduced for input contro l usi n g C Y8C21534SoC chip .The real ti m e mu lti task desi g n o f syste m soft w are is based on the e mbedded real ti m e operation syste m DSP /B I O S .The fi n ger pri n t recogniti o n algorithm is opti m ized and i m proved in the hard w are platfor m .The test resu lt sho w s t h at th is syste m r uns stable and the precisi o n o f m atch i n g m eets the re quire m en ts o f syste m .K ey w ords :TM S320VC5501;i m age acquisiti o n;DSP /B I O S ;fi n gerpri n t recogn iti o n algorithm 随着现代社会数字化、信息化和网络化进程的不断加快,人们之间的信息交流愈加频繁,对身份鉴别技术的要求也越来越高。传统的身份识别(如钥匙、证件和密码等)存在容易丢失、磨损以及遗忘等缺点,因此人们把目光转向生物识别技术。所谓生物识别技术是指利用人的生理特征或行为特征来进行个人身份的鉴定。指纹的唯一性和终生不变性,使其成为当前生 物识别的主要研究对象[1] 。指纹识别技术具有很高的可行性和实用性,因而成为目前应用最广泛的个人身份认证技术之一。指纹识别技术的应用系统可以分 为两大类,即联机(PC)识别系统和嵌入式识别系统。嵌入式识别系统结构上相对独立,不需要连接计算机就可以独立完成其设计功能,具有速度快、体积小、接口多等优点,被应用到各种领域。但是该系统存在两方面的问题:一是缺少操作系统,程序处于!裸跑?状态,降低了系统运行的可靠性;二是更多地采用!DSP +FPGA ?的处理器结构,增加了系统功耗与成本,从而限制了其应用的范围。因此,开发基于操作系统的DSP 指纹识别系统具有很大的实际意义。 1 系统设计方案 本系统以T M S320VC5501(以下简称C5501)DSP 为核心处理器,它是T I 公司最新推出的高性能、低功耗16位定点DSP 芯片,器件上集成了多种先进的外设[2] 。电容式触摸键盘和LCD 构成的人机交互模块
指纹识别门禁系统产品合作协议
指纹识别门禁系统产品合作协议 甲方：××科技发展有限公司 住所地： 法定代表人： 联系电话： 乙方：××电子信息技术有限公司 住所地： 法定代表人： 联系电话： 鉴于乙方拥有指纹识别门禁系统产品完整的所有权和知识产权、且至本协议签定之日未与任何他方就本产品、知识产权有任何形式的合作，乙方也未以任何方式生产和销售本产品;
甲、乙双方经协商一致，在平等、自愿的基础上，就合作生产、销售由乙方自主研制的指纹识别门禁系统产品项目达成本协议，以资共信守。 1.合作内容 本项目合作的内容为：生产、销售由乙方自主研制的指纹识别门禁系统产品。首批生产套(其中银行指纹识别联动门禁系统套)，以后批产品生产量根据市场销售情况待定。 2.合作期限 年月日--年月日，共捌年。 3.合作体制 在甲方框架内成立由乙方组建，甲方派员监督的指纹识别产品项目部，其权限为负责本项目产品的生产、销售及售后服务。项目部设立独立帐户，实行独立核算。 4.知识产权的使用 4.1本项产品的生产、销售可使用乙方提供的中文：××;英文：的注册商标。也可以使用甲方所提供的商标及冠名。
5.权益平衡 自本协议签定之日起，乙方不得独立或以任何方式与第三方合作生产、销售指纹识别门禁系统产品。 甲方从合作之日起，按月向乙方提供资金万元，持续时间不超过个月，且该资金纳入本项目产品的生产总成本。 6.甲方职责 6.1提供本合同项目生产、销售及售后服务的所需资金，前期投入不低于人民币万元(以后根据市情况待定)的基本运作资金，在本协议签定生效后的十个工作日内存入开列的指纹产品项目部的独立帐户内，实行专款专用，保证该资金的投放与生产、销售及售后服务的进程同步，并即时派出财务人员管理并建立独立的帐目，及时制作月报及年报等财务文件交双方备案。 6.2提供本项目产品必需的生产场地(-标准厂房)。 6.3监督本项目产品的生产、销售及售后服务的全过程。 6.4与乙方共同制定项目产品的销售计划、共同进行本项目产品的销售及售后服
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模式识别 课程设计 关于黄绿树叶的分类问题 成员：李家伟2015020907010 黄哲2015020907006 老师：程建 学生签字：
一、小组分工 黄哲：数据采集以及特征提取。 李家伟：算法编写设计，完成测试编写报告。 二、特征提取 选取黄、绿树叶各15片，用老师给出的识别算法进行特征提取 %Extract the feature of the leaf clear, close all I = imread('/Users/DrLee/Desktop/kmeans/1.jpg'); I = im2double(I); figure, imshow(I) n = input('Please input the number of the sample regions n:'); h = input('Please input the width of the sample region h:'); [Pos] = ginput(n); SamNum = size(Pos,1); Region = []; RegionFeatureCum = zeros((2*h+1)*(2*h+1)*3,1); RegionFeature = zeros((2*h+1)*(2*h+1)*3,1); for i = 1:SamNum P = round(Pos(i,:)); rectangle('Position', [P(1) P(2) 2*h+1 2*h+1]); hold on Region{i} = I(P(2)-h:P(2)+h,P(1)-h:P(1)+h,:); RegionFeatureCum = RegionFeatureCum + reshape(Region{i},[(2*h+1)*(2*h+1)*3,1]); end hold off RegionFeature = RegionFeatureCum / SamNum 1～15为绿色树叶特征，16～30为黄色树叶特征，取n=3；h=1，表示每片叶子取三个区域，每个区域的特征为3*3*3维的向量，然后变为27*1的列向量，表格如下。
指纹识别系统
指纹识别系统 1.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图1-1 1.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前，主要的指纹采集方法有两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，由于采集环境，皮肤表面的性质，采集设备的差异等各种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复
《模式识别基础》课程标准
《模式识别基础》课程标准 （执笔人：刘雨审阅学院：电子科学与工程学院）课程编号：08113 英文名称：Pattern Recognition 预修课程：高等数学，线性代数，概率论与数理统计，程序设计 学时安排：40学时，其中讲授32学时，实践8学时。 学分：2 一、课程概述 （一）课程性质地位 模式识别课基础程是军事指挥类本科生信息工程专业的专业基础课，通信工程专业的选修课。在知识结构中处于承上启下的重要位置，对于巩固已学知识、开展专业课学习及未来工作具有重要意义。课程特点是理论与实践联系密切，是培养学生理论素养、实践技能和创新能力的重要环节。是以后工作中理解、使用信息战中涉及的众多信息处理技术的重要知识储备。 本课程主要介绍统计模式识别的基本理论和方法，包括聚类分析，判别域代数界面方程法，统计判决、训练学习与错误率估计，最近邻方法以及特征提取与选择。 模式识别是研究信息分类识别理论和方法的学科，综合性、交叉性强。从内涵讲，模式识别是一门数据处理、信息分析的学科，从应用讲，属于人工智能、机器学习范畴。理论上它涉及的数学知识较多，如代数学、矩阵论、函数论、概率统计、最优化方法、图论等，用到信号处理、控制论、计算机技术、生理物理学等知识。典型应用有文字、语音、图像、视频机器识别，雷达、红外、声纳、遥感目标识别，可用于军事、侦探、生物、天文、地质、经济、医学等众多领域。 （二）课程基本理念 以学生为主体，教师为主导，精讲多练，以用促学，学以致用。使学生理解模式识别的本质，掌握利用机器进行信息识别分类的基本原理和方法，在思、学、用、思、学、用的循环中，达到培养理论素养，锻炼实践技能，激发创新能力的目的。 （三）课程设计思路 围绕培养科技底蕴厚实、创新能力突出的高素质人才的目标，本课程的培养目标是：使学生掌握统计模式识别的基本原理和方法，了解其应用领域和发展动态，达到夯实理论基础、锻炼理论素养及实践技能、激发创新能力的目的。 模式识别是研究分类识别理论和方法的学科，综合性、交叉性强，涉及的数学知识多，应用广。针对其特点，教学设计的思路是：以模式可分性为核心，模式特征提取、学习、分类为主线，理论上分层次、抓重点，方法上重比较、突出应用适应性。除了讲授传统的、经典的重要内容之外，结合科研成果，介绍不断出现的新理论、新方法，新技术、新应用，开拓学生视野，激发学习兴趣，培养创新能力。 教学设计以章为单元，用实际科研例子为引导，围绕基本原理展开。选择两个以上基本方法，辅以实验，最后进行对比分析、归纳总结。使学生在课程学习中达到一个思、学、用、
指纹识别系统设计
指纹识别系统设计题目:指纹识别系统设计 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：陈 指导教师：黄
摘要 指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。针对指纹的唯一性和终身不变性的特点．提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP 芯片的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展；对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍，并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明．系统指纹采集效率高，识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定．实用性强，应用范围广泛。 关键词：指纹识别；TMS320VC5402;DSP；指纹采集；图像处理
Abstract As the uniqueness and constancy of fingerprint ,a quick fingerprint recognition system based on fingerprint sensor FPS200 and DSP chip TMS320VC5402 is presented. The composing principles of the system , fingerprint collection and fingerprint image processing methods are introduced particular .with the characteristics of FPS200 TMS320VC5402 ,the core of the hardware collecting circuit and the designs of the hardware and software are introduced in details. The results of experiments indicated that this system works with great fingerprint collection efficiency, high recognition speed and credible recognition results because of the stead performance and practicability the system will have wide application area .
基于指纹识别的门禁系统设计
基于指纹识别的门禁系统设计 摘要：为了更好地服务于实验室管理,提高高校实验室的智能化管理,设计并实现 了一种采用嵌入式技术的基于单片机的指纹门禁系统，给实验室管理者和学生提 供了便利。 关键词：指纹识别；门禁系统；嵌入式技术；单片机 随着社会的进步,人们安全意识的提高,高安全的门禁系统成为社会工作、生活环境中重要的环节。但传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制, 很难满足安全可靠和网络化的控制需求。同时，随着识别技术和网络技术的飞速 发展,门禁系统也得到了飞跃式的发展,出现了基于指纹识别的门禁系统。这种系 统具有安全性、方便性和易管理性等特点。对于高校而言，实验室是教师科研、 学生科学实验的重要场所，承担实践能力、创新能力和工程应用能力培养的重要 任务。为提高高校实验室的智能化管理,开发设计一种指纹门禁系统，下面将对本 系统的设计以及实现进行介绍。 1.系统方案设计 系统由控制模块、指纹传感器模块、显示模块、电磁锁控制模块和报警模块 等组成.控制模块选用的是STC 公司生产的基于MCS-51 内核的8 位微控制器 STC89C52，指纹传感器模块选用的是FPM10A 光学指纹传感器采集及识别指纹信息，显示模块用于实时显示系统的状态信息，电磁锁控制模块用于控制门的开关 状态，报警模块则用于提示管理员门禁系统故障或者无关人员企图进入限制区域，系统结构框图如图1 所示 图1 系统结构框图 2.系统硬件电路设计 2.1 系统电路原理图设计 系统选用的控制器是宏晶科技推出的新一代具备高速、低功耗和超强抗干扰 特点的STC89C52单片机，是系统的控制核心.根据系统工作需要设计的外围电路 有时钟电路、复位电路、指纹模块电路、报警电路、液晶显示电路和控制电路等 部分组成. 2.2 FPM10A 光学指纹传感器 光学指纹传感器是利用光的折射和反射原理，通过CMOS 或者CCD 的光学器 件采集到不同明暗程度的图片信息，完成指纹数据的采集[1].本系统选用的光学指纹传感器模块的型号是FPM10A，该传感器模块有VCC（接3.6V-5.5V）、GND （电源地）、TXD、RXD 和NC 等五个端口，采用半双工异步串行通讯，TXD 为串 口的数据发送端，RXD 为串口的接收端，其默认波特率为57600bps，也可根据实 际需要通过命令设置为9600~115200bps. 传感器模块的TXD 和RXD 端口分别与STC89C52 单片机的P30 （RXD）和P31（TXD）相连进行数据传输，传输的帧格式如图2 所示. 图2 FPM10A 传输的帧格式 2.3 电磁锁 电磁锁是利用电生磁的工作原理，当有电流通过硅钢片时会产生强大的磁力 吸附固定在门框或墙体的铁板从而实现锁门的效果[2].当门禁系统识别到有进入实验室权限的人员时电磁锁电源断开，即可进入实验室，否则无法进入实验室.本系
基于MATLAB的指纹识别系统设计
基于MATLAB的指纹识别系统设计
摘要 生物识别技术已经成为身份识别和网络安全的发展技术之一，其中指纹识别技术是目前公认的安全，准确，方便的身份认证技术之一，使之成为人们研究的热点。 本文主要设计一个基于matlab 的指纹识别系统。首先主要介绍了指纹识别技术研究的背景，意义，及现状。其次，实现了指纹识别系统，描述了指纹识别系统的基本结构，并且对指纹图像的预处理、特征提取、特征匹配这三个必要的环节的算法进行了详细地研究，在指纹图像预处理阶段，本文使用基于灰度的算法对图像进行了分割，同时，针对二值化后图像中仍存在的噪声，也进行了相应的修整处理，尽可能的为以后指纹特征的提取打好基础，从而成功地实现了对指纹数字图像的处理、特征提取、保存和匹配等功能。最后，对指纹识别系统进行了仿真，仿真结果表明该系统可以较好的进行识别，准确率达到了95.1%。 关键词：指纹识别；预处理；二值化；特征提取；特征匹配
Abstract Biometric technology has become one of the developing technologies for identity recognition and network security. And fingerprint identification technology is now recognized as one of the most safe, accurate and convenient authentication technologies, and it is a focus for researchers. This paper designs a matlab-based fingerprint recognition system. The first introduces the fingerprint recognition technology research background, significance, and the status quo. Secondly, to achieve fingerprint identification system, describes the basic structure of the fingerprint identification system, and the fingerprint image preprocessing, feature extraction, feature matching these three essential aspects of the algorithm is studied in detail in the fingerprint image pre-processing stage this article uses an algorithm based on gray image segmentation carried out at the same time, for the image after binarization noise still exists, but also for the corresponding trimming process, as much as possible for the future lay the foundation for fingerprint feature extraction and thus successfully achieved fingerprint digital image processing, feature extraction, storage and matching functions. Finally, the fingerprint identification system for simulation, simulation results show that the system can identify a better accuracy rate reached 95.1%. Key Words：Fingerprint Recognition；Processing；Binarization；Feature Extraction；Feature Matching
指纹识别门禁系统的设计与实现
目录 摘要 .............................................................. I II ABSTRACT ........................................................... I V 第一章绪论 ........................................................ １ 1.1 论文的背景及意义............................................ １ 1.2 识别技术简介................................................ ２ 1.2.1 指纹特点 .............................................. ２ 1.2.2 指纹特征 .............................................. ２ 1.2.3 指纹应用系统简介...................................... ２ 1.2.4 指纹取像技术及其特点.................................. ３第二章指纹门禁系统的总体设计 ...................................... ５ 2.1 系统功能.................................................... ５ 2.2 系统性能指标................................................ ５ 2.3 系统硬件结构................................................ ６ 2.4 系统软件结构................................................ ７第三章指纹门禁系统的硬件设计 ...................................... ９ 3.1 SPCE061A单片机介绍 ......................................... ９ 3.1.1 SPCE061A单片机的主要性能.............................. ９ 3.1.2 指纹识别模块OM-20的管脚说明及性能指标................ ９ 3.1.3 SPCE061A单片机与指纹识别模块OM－20的接口电路设计... １０ 3.2 SPCE061A单片机与液晶显示模块SPLC501的接口............... １１第四章指纹门禁系统的软件设计 .................................... １３ 4.1 指纹处理模块.............................................. １３ 4.1.1 指纹识别模块OM-20通讯协议.......................... １３ 4.1.2 登记指纹模板程序设计................................ １３ 4.1.3 删除指纹模板程序设计................................ １４ 4.1.4 清空指纹模板程序设计................................ １４ 4.2 系统主程序设计............................................ １５ 4.3 指纹开门程序设计.......................................... １５
毕业设计(论文)-基于51单片机的指纹识别
随着现代化各种科学新技术的快速发展，在日常生活中，我们需要各种身份认证和各种密码认证，还有对各种设备配备钥匙，对保险柜安装防盗系统等等，社会的进步，科技的发展，促使传统的安全系统的抵御能力越来越薄弱。因此，生物特征识别应用而生，开始走进我们身边的各种安全系统，指纹识别作为生物特征识别的一个典型应用已经得到很广泛的应用和认可，指纹特征具有唯一性，是每个人终生不变的特征之一，并且各个人的各个指纹都不一样。本系统采用89C52RC单片机作为主芯片，通过与指纹识别模块FM-180之间通过串口通信方式的通信，采用液晶12864作为显示器，加上简单的外围电路，如按键输入、LED灯报警电路、蜂鸣器电路，最后通过编写软件和制作硬件，实现一个可以通过单片机对指纹的录入，识别，删除等功能操作的指纹识别系统。 关键词指纹识别系统；单片机89C52；液晶12864
With the rapid development of modern science a variety of new technologies, in everyday life, we need a variety of authentication and a variety of password authentication, as well as a variety of devices with keys for the safe installation of security systems, etc., social progress the development of technology, to promote the traditional security system resilience increasingly weak. Thus, biometric applications, born around us began to enter various security systems, biometric fingerprint identification as a typical application has been very widely used and recognized, unique fingerprint characteristics, life is not for everyone one variable characteristics, and each person's fingerprints are not the same individual. The system uses 89C52RC microcontroller as the main chip, it passes between the fingerprint recognition module FM-180 serial communication with the communication method by using a liquid crystal display as 12864, plus simple peripheral circuits, such as key input, LED light alarm circuit, buzzer circuit, and finally through the preparation and production of software, hardware, you can implement a microcontroller on the fingerprint input, recognition, and delete functions operate fingerprint identification system. Key words Fingerprint identification system；SCM 89C52；LCD 12864
数字图像处理课程设计人脸检测与识别
数字图像处理课程设计
人脸检测与识别课程设计一、简介人脸检测与识别是当前模式识别领域的一个前沿课题，人脸识别技术就是利用计算机技 术，根据数据库的人脸图像，分析提取出有效的识别信息，用来 “辨认”身份的技术。人脸识别是模式识别研究的一个热点, 它 在身份鉴别、信用卡识别, 护照的核对及监控系统等方面有着广 泛的应用。人脸图像由于受光照、表情以及姿态等因素的影响, 使得同一个人的脸像矩阵差异也比较大。因此, 进行人脸识别时, 所选取的特征必须对上述因素具备一定的稳定性和不变性. 主 元分析(PCA)方法是一种有效的特征提取方法,将人脸图像表示成 一个列向量, 经过PCA 变换后, 不仅可以有效地降低其维数, 同 时又能保留所需要的识别信息, 这些信息对光照、表情以及姿态 具有一定的不敏感性. 在获得有效的特征向量后, 关键问题是设 计具有良好分类能力和鲁棒性的分类器. 支持向量机(SVM ) 模 式识别方法,兼顾训练误差和泛化能力, 在解决小样本、非线性及 高维模式识别问题中表现出许多特有的优势。 本此课程设计基于MATLAB，将检测与识别分开进行。其中检测 部分使用实验指导书上的肤色模型算法进行，不进行赘述。识别 部分采用PCA算法对检测出的人脸图像进行特征提取, 再利用最
邻近距离分类法对特征向量进行分类识别，将在后文具体表述。仿真结果验证了本算法是有效的。 二、人脸检测源码 1.img=imread('D:\std_test_images\face3.jpg'); figure; imshow(img); R=img(:,:,1); G=img(:,:,2); B=img(:,:,3); faceRgn1=(R>95)&(G>40)&(B>20)&max(img,[],3)-min(img,[],3)>15& abs(R-G)>15&R>B; figure; imshow(faceRgn1); r=double(R)./double(sum(img,3)); g=double(G)./double(sum(img,3)); Y=0.3*R+0.59*G+0.11*B; faceRgn2=(r>0.333)&(r<0.664)&(g>0.246)&(g<0.398)&(r>g)& g>=0.5-0.5*r; figure; imshow(faceRgn2); Q=faceRgn1.*faceRgn2;
基于arm的指纹识别毕业设计
v .. . .. 基于ARM的指纹识别系统设计 摘要 世界正朝着互联化的方向发展,而物联网正是这个数字革命的核心之一。在目前流行的物联网技术中,要求嵌入式终端能够提供成熟且价格便宜的生物特征识别技术,目前来说指纹识别的技术应用最为广泛,我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影,市场上有了更多指纹识别的应用：如手机、指纹锁、银行支付验证都可应用指纹识别的技术。 在指纹识别控制领域,也会用到各种微控制器,本文采用了三星半导体S3C6410作为控制核心,S3C6410应用了专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式消费类电子设计的ARM9内核。按性能分成两个不同的系列：该系列内核时钟频率已经达到72MHz。 指纹识别基于两种特征点来识别:(i)组成指纹的指纹整体特征结构(ii)局部的特征点。本文提出了一种可以在自动指纹识别系统中使用的基于特征点的指纹识别算法。本文提到的方法基于从细化提取的特征点，二值化一个指纹图像分割图。该系统采用在指纹分类的指纹索引匹配，大大提高了匹配算法的性能。 关键字：ARM9，指纹识别，特征识别，图像处理 . . . 资料. .
v .. . .. Abstract The world is moving in the direction of the development of the Internet, the Internet of is one of the core of the digital revolution. In the current network technology, the embedded terminal capable of providing biometric technology is mature and the price is cheap, at present technology of fingerprint recognition is the most widely, we can not only see the fingerprint recognition technology in access control, attendance system, fingerprint recognition application is more on the market: such as mobile phone, fingerprint lock, bank payment verification can be applied to fingerprint recognition technology. In the fingerprint recognition and control field, we will also use a variety of micro controller, this paper uses Samsung S3C6410 as the control core, S3C6410 application designed for high performance, low cost, low power embedded consumer electronic design based on ARM9 kernel. According to performance is divided into two different series: this series of core clock frequency has reached 72MHz. Fingerprint identification two feature points based on: (I) to identify the fingerprint feature structure fingerprint (II) feature local. This paper proposes a can be used in automatic fingerprint recognition system of fingerprint . . . 资料. .