基于FPS110的以太網(wǎng)指紋門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2013年02月06日

    摘要：設(shè)計(jì)了以 S3C2410處理器為核心，基于以太網(wǎng)和指紋傳感器 FPS110的智能網(wǎng)絡(luò)型門(mén)禁控制器，實(shí)現(xiàn)了控制器與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸處理。并通過(guò)指紋識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像的預(yù)處理和對(duì)比。系統(tǒng)的指紋識(shí)別率較高，具有較好的使用價(jià)值。

    當(dāng)前，生物識(shí)別技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。從實(shí)用角度看，由于人的指紋具有唯一性、不變性以及易于采集的特點(diǎn)，指紋識(shí)別技術(shù)成為應(yīng)用最廣的解決方案。本文基于 ARM9(S3C2410)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種指紋識(shí)別的網(wǎng)絡(luò)型門(mén)禁控制器，通過(guò)利用 TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)間傳遞數(shù)據(jù)，很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和分布式管理。 

    1系統(tǒng)硬件電路

    該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要由 ARM處理器、指紋采集卡、SRAM及服務(wù)器組成。其中指紋采集卡 FPS110采集指紋的原始圖像，由于圖像數(shù)據(jù)占用空間較大，所以先存儲(chǔ)于高速 SRAM中，然后經(jīng)處理器通過(guò)以太網(wǎng)接口上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)比較后將結(jié)果傳回處理器。

圖1 為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖。 

    1.1指紋識(shí)別模塊電路

    指紋采集模塊采用 FPS100指紋傳感器，F(xiàn)PS100內(nèi)置 8位高速 A／ D轉(zhuǎn)換器，掃描指紋速度為 1780幀每秒，掃描精度 2240萬(wàn)像素；提供 3種接口 (SPI、USB和 MCU)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 SPI接口，可以很方便得連接 MCU，并可支持高速指紋圖像傳輸速度。在 SPI連接模式下，F(xiàn)PS110的 CSI/SCLK作為串行口時(shí)鐘輸入，當(dāng) FPS110被設(shè)置為 Slave模式時(shí)，MISO引腳作為串行口數(shù)據(jù)輸入，反之則用作數(shù)據(jù)輸出。MCU讀取指紋數(shù)據(jù)并處理的過(guò)程如圖 2所示。

圖 2讀取數(shù)據(jù)處理過(guò)程

    1.2以太網(wǎng)接口模塊電路

    以太網(wǎng)模塊主要任務(wù)是完成與外界系統(tǒng)的通信，系統(tǒng)采用以太網(wǎng)控制器 AX88796。其內(nèi)部集成有 10/100Mb/s自適應(yīng)的物理收發(fā)器和 16位的數(shù)據(jù)總線。在接口電路中，S3C2410通過(guò)寫(xiě)字節(jié)使能信號(hào) LnWBE引腳，寫(xiě)信號(hào) LnWE引腳，使能信號(hào) LnOE引腳驅(qū)動(dòng) AX88796。 

    2軟件設(shè)計(jì)

    指紋識(shí)別算法是整個(gè)系統(tǒng)的核心。實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別算法的流程有三步：一是對(duì)輸入指紋濾波以提高圖像特征，從而提取特征值；二是在從指紋上找到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)模糊比較的方法，把兩個(gè)指紋的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果。其中的核心問(wèn)題是指紋圖像預(yù)處理，用于減弱噪聲．改善圖像質(zhì)量，提取圖像特征。本系統(tǒng)采用的是 Gabor濾波器。 Gabor濾波器是最好的方向?yàn)V波器，具有良好帶通性和方向選擇性，可以采用 Gabor濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)。 

    3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    實(shí)驗(yàn)采集得到的指紋圖像如圖 3所示，處理后的圖像如圖 4所示。拒識(shí)率（false rejction rate）為 3%，符合技術(shù)應(yīng)用的要求。 

   圖 3采集的指紋圖像圖                     4處理后的指紋圖像 

    4結(jié)束語(yǔ)

    該系統(tǒng)利用高集成度的 ARM處理器結(jié)合 FPS110指紋采集器實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)型的指紋采集與比較，多個(gè)不同地點(diǎn)的處理器可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)同一臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)、查詢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，精度較高，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值?！峨娔X知識(shí)與技術(shù)》（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 曹?chē)?guó)平）

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