指紋識別芯片的算法設計及其在FPGA上的原型驗證.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，人們在生活生產中對于身份安全的需求與日俱增。同時，作為當前生物識別技術中發(fā)展最成熟、最便利、綜合成本最優(yōu)的技術，指紋識別技術在考勤、門禁、移動支付等行業(yè)領域中得到了廣泛應用。而作為指紋識別技術的主要載體，指紋識別系統(tǒng)中的核心器件——指紋識別芯片，由于其能夠單片實現(xiàn)一套完整的指紋識別算法，成為實現(xiàn)一套優(yōu)良的指紋識別系統(tǒng)的關鍵因素，具有極高的科學研究價值。
　　本文在對當前的指紋識別算法以及指紋識別系統(tǒng)的研究現(xiàn)

2、狀與成果進行充分調研的基礎上，結合本學科領域的專業(yè)知識與技能，依托SoC FPGA平臺在軟硬件協(xié)同設計上的優(yōu)勢，探索構造一套安全級別高、價格成本低、識別效率高、具有自主知識權產的指紋識別算法，以及一套能夠支持此算法的、具有自定制指紋識別芯片架構的指紋識別系統(tǒng)。
　　本文將研究設計分為“軟件算法設計”和“硬件平臺構建”這兩個主要部分，進行軟硬件協(xié)同設計:
　　(1)軟件算法設計:首先使用Matlab軟件，進行指紋識別算法的原型

3、設計;其次使用VC++軟件，用C語言對上述算法進行平臺無關性重構建模，構造平臺無關的算法C-Model;然后使用Altera SoC EDS軟件，針對選定的SoC FPGA平臺，進行算法C-Model的跨平臺移植，并進行算法策略、程序代碼、編譯環(huán)境等層面的軟件算法優(yōu)化;最終通過調試與改良，實現(xiàn)算法的性能、效果最優(yōu)化。
　　(2)硬件平臺構建:首先選定基于Altera Cyclone V SoC FPGA芯片的DEl-SoC開發(fā)套件

4、作為硬件開發(fā)平臺，選定FPC1011F3指紋傳感器作為指紋采集設備;其次使用Altera QuartusⅡ軟件以及Qsys工具，在SoC FPGA內部構建一個內嵌ARM Cortex-A9硬核、定制化指紋識別芯片架構的嵌入式微處理器;然后待算法移植到此處理器中，進行軟硬件聯(lián)調與優(yōu)化，并對部分算法步驟進行硬件加速。最終實現(xiàn)功能完整、安全高效的指紋識別系統(tǒng)。
　　本文的指紋識別算法，在實現(xiàn)基本功能的前提下，通過一系列針對性的軟硬件優(yōu)化