基于ARM9的指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)基于ARM9芯片Samsung S3C2440AL，以Veridicom公司指紋采集芯片F(xiàn)PS200作為硬件平臺(tái)，以嵌入式Linux為軟件平臺(tái)。在該研究領(lǐng)域中，基于PC平臺(tái)的識(shí)別系統(tǒng)一直是研究的重點(diǎn)，本文實(shí)現(xiàn)的基于ARM平臺(tái)的系統(tǒng)具有輕便，易安裝，成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　S3C2440AL主頻為400 MHz，最高為533 MHz；FPS200指紋傳感器由256×300個(gè)電容傳感陣列組成，其分辨率高達(dá)500 dpi，工作電壓范圍為3．3～5 V，傳感器內(nèi)部有8位ADC，并具有2組采樣保持電路。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖1所示。

　　2 操作系統(tǒng)

　　由于嵌入式Linux具有內(nèi)核小、效率高、開放源碼、平臺(tái)工具多等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)平臺(tái)。構(gòu)建該平臺(tái)的主要步驟如：

　　(1)通過JTAG下載U-boot；

　　(2)配置Linux Kernel并通過串口下載；

　　(3)開發(fā)FPS200驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。

　　3 指紋識(shí)別的算法流程

　　指紋識(shí)別系統(tǒng)按識(shí)別過程中的主要功能，可劃分為指紋圖像采集算法、圖像預(yù)處理算法、特征提取算法、特征匹配算法。

　　(1)指紋圖像采集算法流程如圖2所示。

　　(2)指紋圖像預(yù)處理算法流程如圖3所示。

　　(3)指紋特征提取算法流程

　　提取之前首先需要進(jìn)行偽指紋特征點(diǎn)的去除，然后提取指紋的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　(4)指紋特征匹配算法流程如圖4所示。

　　4 指紋分割算法原理

　　設(shè)一幅指紋圖像的像素點(diǎn)數(shù)為N，其有L個(gè)灰度級(jí)(0，1，2，…，L-1)，灰度級(jí)為i的像素點(diǎn)數(shù)為ni，那么，對(duì)圖像直方圖歸一化，且有概率密度分布：

　　假設(shè)閾值t將圖像分成C0和C1兩類(即物體和背景)，C0和C1分別對(duì)應(yīng)具有灰度級(jí){0，1，2，…，t)和{t+1，t+2，…，L-1}的像素。C0類和C1類的發(fā)生概率分別為：

　　由圖5可以看到利用該方法得到的效果圖，其分割結(jié)果良好。

　　5 結(jié)語

　　本文以ARM9處理器為平臺(tái)，系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了一個(gè)識(shí)別結(jié)果良好的嵌入式門禁系統(tǒng)。給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)算法流程，并重點(diǎn)介紹了圖像分割算法，較前人的研究成果，該系統(tǒng)具有平臺(tái)簡單，識(shí)別率高，識(shí)別快速的優(yōu)點(diǎn)。但該系統(tǒng)對(duì)畸變圖像的處理效果并不十分理想，需要在以后的研究中進(jìn)一步加強(qiáng)。