指纹采集系统的设计及其预处理算法研究

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1、大连海事大学硕士学位论文指纹采集系统的设计及其预处理算法研究姓名：张翼申请学位级别：硕士专业：电子科学与技术指导教师：白桂欣20090601摘要伴随着经济的不断发展，越来越多的领域需要可靠安全的身份识别，如汽车、银行金融和门禁系统等。指纹识别是身份识别的一种有效方法，研究具有快速、便携、经济特点的指纹采集和处理系统，其实际应用具有重要意义。FPGA能够进行并行计算，便于系统集成，为实现上述需求提供了技术支持。本文基于XilinxFPGA设计了指纹采集和处理系统。文中首先介绍了指纹采集技术和Xil

2、inxFPGA开发环境，在此基础上提出了系统的整体设计方案，对指纹传感器MBF200的结构、工作原理等方面做了详细的阐述，利用MBF200提供的SPI总线接口，设计了指纹采集板，并完成了硬件电路PCB板的制作、调试工作，同时设计了各个功能模块，对各个模块进行了仿真，最后将指纹数据通过RS．232接口传送给PC机，利用Matlab转化得到了质量较好的指纹图像。文中还对指纹图像预处理的算法进行了研究，针对采集到的指纹图像不理想的情况，进行图像的分割、增强、二值化及细化等指纹预处理，对图像预处理中最重

3、要的图像增强部分，利用指纹图像自身的特点，采用了方向滤波算法，给出了方向图的计算和方向滤波器的设计，并实现了算法的Matlab仿真，仿真结果表明图像预处理效果较好。系统测试表明，硬件系统运行稳定，能够采集到效果较好的指纹图像，经过预处理后，图像质量变得更加理想，基本上达到了设计要求，为以后进一步提取指纹特征，提高识别准确性打下了良好基础。关键词：指纹采集；FPGA；MBF200；图像预处理AbstractWithrapideconomydevelopment，secureandreliablei

4、dentificationtechniquesareneededinmoreandmorefields，suchasautomotive，banksandfinancialdepartments，anddoorlocksystem．Fingerprintidentificationisaneffectiveidentification．Aresearchonthefast-operating，portable，economicfingerprintacquisitionandprocessing

5、systemisveryuseful，duetoitspracticalvalue．TheadvantageofFPGNsparallelcomputingandbeingeasilyintegratedtotheothersystemscangiveafirmsupporttofingerprintusage．BasedontheXilinxFPGA，afingerprintacquisitionsystemisdesigned．Firstly,thefingerprintacquisitio

6、ntechniqueandXilinxFPGAdevelopingenvironmentarebrieflyintroduced．Then，thesystemdesignarchitectureisproposed．ThestructureandworkingprincipalofthefingerprintsensorMBF200arediscussed．UtilizingtheSPIinterfaceprovidedbyMBF200，afingerprintacquisitionboardi

7、sdesigned，fabricatedanddebugged．ThefunctionalblocksaredesignedandsimulatedinFPGAdevelopingenvironment．Lastly,dataistransferredtoPCbyRS-232．ByusingMatlabprocessing，betterfingerprintimamsaregot．Inthepaperthefingerprintpreprocessingalgorithmisalsoresear

8、ched．Inordertogethighdefinition，thepreprocess，suchasfingerprintimagedivisionandenhancement，Binaryzation，andthinningisapplied．Forthemostimportantpartofpreprocessfingerprintimageenhancement，directionalfilteringalgorithmisadoptedbyutilizingtheself-chara