基于FPGA的指紋圖像增強算法研究.pdf

1、指紋圖像增強是指紋識別中的關鍵技術之一，目前，指紋圖像增強算法多采用軟件或者是DSP實現(xiàn)。用軟件實現(xiàn)圖像增強算法存在處理速度慢、難以實現(xiàn)實時處理等問題；而采用DSP實現(xiàn)時，又存在電路結構復雜、開發(fā)周期較長、系統(tǒng)軟硬件升級較困難等問題?？删幊唐舷到y(tǒng)(SOPC)是一個嶄新的、富有生機的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式集成化設計正成為電子領域發(fā)展的一個重要方向。本文針對現(xiàn)有技術存在的問題(處理速度慢、難以實現(xiàn)實時處理、電路結構復雜、開發(fā)周期較長、系統(tǒng)升級

2、較困難等)，提出了采用SOPC系統(tǒng)研究在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)指紋圖像增強算法的方法。 本文首先對幾種常用的指紋圖像增強算法進行了探討，然后從圖像濾波的角度入手，結合Gabor濾波增強方法，提出了相應的改進算法。由于Gabor濾波算法對于質量較好的指紋圖像有較好的增強效果，但是對于核心區(qū)域中含有噪聲的指紋圖像的增強效果并不理想。針對這一問題，本文提出了一種改進的方法，即利用指紋的局部特性結合局部四鄰域的關聯(lián)特性對Gabor濾波算法進

3、行改進，從而達到去除噪聲和增強指紋圖像質量的效果。 其次，本文以Altera公司的EP2C35芯片為SOPC系統(tǒng)的載體，在確定指紋圖像增強系統(tǒng)總體方案的基礎上，給出了基于NiosⅡ處理器的硬件系統(tǒng)平臺的搭建過程；完成了對Gabor濾波算法的改進，定制了基于NiosⅡ處理器的改進的Gabor算法指令，將該算法指令集成到軟核處理器NiosⅡ中，然后將軟核處理器NiosⅡ集成到單片F(xiàn)PGA芯片內部，設計了能夠對指紋圖像進行增強處理的系

4、統(tǒng)。分別在軟件和硬件上對濾波算法進行了實現(xiàn)，比較了實驗結果；最后，對實驗結果進行了分析，并給出了改進意見。 實驗結果表明：本文所設計的在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)基于SOPC的Gabor濾波指紋圖像增強系統(tǒng)，經過對算法進行改進后，對指紋圖像處理的效果有明顯改善，達到了設計要求；系統(tǒng)通過硬件實現(xiàn)了復雜的濾波算法，減少了時間復雜度，可以用在對實時性要求比較高的系統(tǒng)中；采用SOPC系統(tǒng)在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)Gabor濾波指紋圖像增強算法是可行的