指紋識(shí)別芯片的算法設(shè)計(jì)及其在FPGA上的原型驗(yàn)證.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，人們?cè)谏钌a(chǎn)中對(duì)于身份安全的需求與日俱增。同時(shí)，作為當(dāng)前生物識(shí)別技術(shù)中發(fā)展最成熟、最便利、綜合成本最優(yōu)的技術(shù)，指紋識(shí)別技術(shù)在考勤、門(mén)禁、移動(dòng)支付等行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。而作為指紋識(shí)別技術(shù)的主要載體，指紋識(shí)別系統(tǒng)中的核心器件——指紋識(shí)別芯片，由于其能夠單片實(shí)現(xiàn)一套完整的指紋識(shí)別算法，成為實(shí)現(xiàn)一套優(yōu)良的指紋識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，具有極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。
　　本文在對(duì)當(dāng)前的指紋識(shí)別算法以及指紋識(shí)別系統(tǒng)的研究現(xiàn)

2、狀與成果進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合本學(xué)科領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能，依托SoC FPGA平臺(tái)在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，探索構(gòu)造一套安全級(jí)別高、價(jià)格成本低、識(shí)別效率高、具有自主知識(shí)權(quán)產(chǎn)的指紋識(shí)別算法，以及一套能夠支持此算法的、具有自定制指紋識(shí)別芯片架構(gòu)的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
　　本文將研究設(shè)計(jì)分為“軟件算法設(shè)計(jì)”和“硬件平臺(tái)構(gòu)建”這兩個(gè)主要部分，進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì):
　　(1)軟件算法設(shè)計(jì):首先使用Matlab軟件，進(jìn)行指紋識(shí)別算法的原型

3、設(shè)計(jì);其次使用VC++軟件，用C語(yǔ)言對(duì)上述算法進(jìn)行平臺(tái)無(wú)關(guān)性重構(gòu)建模，構(gòu)造平臺(tái)無(wú)關(guān)的算法C-Model;然后使用Altera SoC EDS軟件，針對(duì)選定的SoC FPGA平臺(tái)，進(jìn)行算法C-Model的跨平臺(tái)移植，并進(jìn)行算法策略、程序代碼、編譯環(huán)境等層面的軟件算法優(yōu)化;最終通過(guò)調(diào)試與改良，實(shí)現(xiàn)算法的性能、效果最優(yōu)化。
　　(2)硬件平臺(tái)構(gòu)建:首先選定基于Altera Cyclone V SoC FPGA芯片的DEl-SoC開(kāi)發(fā)套件

4、作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，選定FPC1011F3指紋傳感器作為指紋采集設(shè)備;其次使用Altera QuartusⅡ軟件以及Qsys工具，在SoC FPGA內(nèi)部構(gòu)建一個(gè)內(nèi)嵌ARM Cortex-A9硬核、定制化指紋識(shí)別芯片架構(gòu)的嵌入式微處理器;然后待算法移植到此處理器中，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)與優(yōu)化，并對(duì)部分算法步驟進(jìn)行硬件加速。最終實(shí)現(xiàn)功能完整、安全高效的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
　　本文的指紋識(shí)別算法，在實(shí)現(xiàn)基本功能的前提下，通過(guò)一系列針對(duì)性的軟硬件優(yōu)化