基于FPGA的指纹识别系统设计与实现
随着人们对安全意识的提高，越来越多的产品需要个人身份认证方能使用，而指纹识别仍是目前最为可靠的身份验证识别手段之一，得到广泛的研究、探讨与应用。随着集成电路的发展，便携式电子设备越来越小型化，并且配备个人身份识别-指纹识别系统。随着对功耗要少、体积要小、价格要低、速度要快的不断的要求，传统的以DSP、ARM作为主处理器的指纹识别系统的性能越来越不能满足以上几点的要求，因而以纯硬件方式实现的指纹识别系统应用而生，可以很好的解决其他方式不能解决的问题，满足以上各种性能的需求。本文就是以纯硬件电路实现的方式为目标，设计一款硬件指纹识别系统。
本课题首先介绍了传统的几种指纹识别系统的实现方式，然后依据指纹处理过程确定了本文设计的系统需求以及相关技术，由设计目标确定处理算法:
1.在指纹预处理过程中:为了克服基于方差、方向图等算法分割效果的不理想，本文采用了一种基于方差与梯度积作为新特征分割算法;增强算法则采用的是基于方向模板法，并对算法中点方向的计算方法进行优化，采用一种基于纹理结构的方差法;对快速OPTA(one-passthinningalgorithm)中的删除模板与保留模板进行优化，有效的消除毛刺，减少迭代次数。
2.在指纹后处理过程中，设计了一种基于自适应距离的指纹特征值拓扑构建的方法;在前人所提的指纹识别算法的基础上，设计了一种基于点特征拓扑结构的匹配方法。
3.采用FPS200获得指纹原图像，将其以及运算过程中的临时数据均用SRAM暂存;用TFTLCD显示器显示预处理结果;处理进程用LCD1602指示;指纹特征值用外部SD卡存储。
将上述所有算法与接口全部用Verilog硬件描述语言进RTL(Register-Transfer-Level)级别建模，完成硬件电路设计，联合Matlab与FPGA对电路功能进行功能测试;并将本文实现方式运行性能与其他各种方式进行比对，将预处理电路做板级验证。可以看出纯硬件实现方式在实时性、集成度、低功耗、低价格等各方面有着较高的相对优势，适用便携式电子设备发展需求。
指纹识别;点拓扑结构;Verilog硬件;现场可编程门阵列
西南交通大学
硕士
微电子学与固体电子学
庄圣贤
2013
中文
TP391.41;TN791
109
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）