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系統識別號 U0002-2706200714554700
中文論文名稱 藉由數位訊號處理器來實現的指紋辨識系統
英文論文名稱 Implementation of Fingerprint Identification System with Digital Signal Processor
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 王宗彥
研究生英文姓名 Chung-Yen Wang
學號 694380014
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-05-30
論文頁數 71頁
口試委員 指導教授-周永山
委員-簡忠漢
委員-許陳鑑
中文關鍵字 指紋辨識  數位訊號處理器 
英文關鍵字 fingerprint identification  digital signal processor(DSP) 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 本文以DSP來實現一套指紋辨識系統。首先,在軟體模擬上,採用國際指紋識別競賽(FVC2000)的指紋影像,以及祥群科技公司所出產的指紋擷取器(LTT-C500)所擷取出來的指紋影像來進行比對。由於祥群科技的指紋擷取器上有著固定的凹槽式設計,限制手指頭的偏移及旋轉量,可使辨識率大為提升。

而在硬體方面,由指紋擷取器擷取出 像素大小的指紋影像,透過串列的方式傳輸至DSP裡面的SDRAM,經過前處理、特徵處理以及比對處理,最後以綠色和紅色的LED燈號來顯示比對成功或是失敗。經過測試,硬體辨識結果與模擬結果大致相同,驗證了所實現指紋辨識系統之可行性。
英文摘要 In this thesis, we implement a fingerprint identification system using a digital signal processor (DSP). First, we perform computer simulations on the adopted fingerprint verification algorithm. Two sources of fingerprint images were tested, the first set is adopted from the database of Fingerprint Verification Competition 2000(FVC2000). The second set is acquired by the sensor LTT-C500 manufactured by LighTuning Tech. Inc. Because of its fillister design which puts natural constraint on the position of the finger so that the errors incurred during the acquisition process are minimized, the identification rate has been greatly improved. Next, the acquired fingerprint images which are of size pixels are transmitted following the serial transmission protocol to the SDRAM of the DSP. After the processes of preprocessing, feature extraction, and matching, the results are shown on a LED where the green light and the red light indicate success and failure of the fingerprint identification task, respectively. Experiments demonstrate that the feasibility of the implemented fingerprint identification system.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章 緒論.....................................1
1.1 前言.....................................1
1.2 研究動機與目的...........................2
1.3 論文架構.................................3

第二章 指紋辨識演算法...........................4
2.1 指紋辨識演算法基本架構...................4
2.2 指紋影像前處理...........................5
2.2.1 背景去除.................................7
2.2.2 正規化與中值濾波.........................9
2.2.3 計算指紋流向.............................10
2.2.4 核心點擷取與指紋裁減.....................13
2.2.5 Gabor濾波二值化..........................16
2.3 指紋影像特徵處理.........................17
2.3.1 計算特徵值座標...........................18
2.3.2 指紋特徵值抽取...........................21
2.4 指紋影像比對.............................21
2.4.1 特徵點排序...............................22
2.4.2 基準點重合暨計算相對長度與夾角...........23
2.4.3 點數驗證與累積誤差驗證...................28

第三章 DSP實現指紋辨識..........................30
3.1 嵌入式系統概述...........................30
3.2 DSP介紹..................................31
3.2.1 TMS320C6713特性..........................33
3.2.2 TMS320C6713架構..........................34
3.2.3 軟體開發環境.............................35
3.3 指紋擷取器 LTT-C500......................39
3.3.1 硬體規格說明.............................39
3.3.2 控制指令描述.............................42

第四章 指紋辨識系統模擬及實現結果...............45
第五章 結論與未來展望...........................67
參考文獻 .........................................69

圖目錄

圖2.1 指紋影像辨識流程.........................4
圖2.2 指紋影像前處理流程.......................6
圖2.3 背景去除流程圖...........................7
圖2.4 (a) 含大量背景之指紋圖(b)指紋背景去除....8
圖2.5 (a) 原圖 (b) 背景去除和正規化...........9
圖2.6 (a) 未經中值濾波圖 (b) 中值濾波後.......9
圖2.7 指紋紋路的八個方向.......................10
圖2.8 Slite-sum之 遮罩.........................11
圖2.9 (a)指紋流向圖 (b)純流向場..........13
圖2.10 三角形遮罩...............................14
圖2.11 核心點擷取結果...........................15
圖2.12 (a)參考點位於中間的情況(b)參考點靠左邊的情
況......................................15
圖2.13 Gabor濾波器的方向角度....................16
圖2.14 經Gabor濾波二值化後的圖..................17
圖2.15 指紋影像特徵處理流程.....................18
圖2.16 特徵搜尋遮罩圖...........................19
圖2.17 (a)端點遮罩(b)叉點遮罩圖.............19
圖2.18 全特徵點圖...............................20
圖2.19 特徵點選取示意圖.........................20
圖2.20 指紋特徵比對的流程圖.....................21
圖2.21 特徵點排序示意圖.........................22
圖2.22 相對長度以及相對角度的示意圖.............23
圖2.23 特徵點示意圖.............................24
圖2.24 特徵點示意圖.............................25
圖2.25 特徵點示意圖.............................25
圖2.26 特徵點示意圖.............................26
圖2.27 特徵點示意圖.............................27
圖3.1 TMS320C6713DSK實驗板.....................31
圖3.2 TMS320 DSP系列產品.......................32
圖3.3 TMS320 DSP系列術語.......................33
圖3.4 硬體方塊圖...............................34
圖3.5 CCS型號選擇設定..........................35
圖3.6 未連接硬體時的CCS主畫面..................36
圖3.7 已連接硬體的CCS主畫面....................37
圖3.8 DSP發展版測試介面........................37
圖3.9 CCS主畫面................................38
圖3.10 指紋擷取器實體圖.........................39
圖3.11 指紋傳輸模組之正反面.....................40
圖3.12 外接腳位的接腳定義.......................40
圖3.13 外接腳位實體圖...........................41
圖3.14 指令格式示意圖...........................42
圖4.1 FVC2000 EER指標..........................47
圖4.2 編號C組指紋影像..........................48
圖4.3 編號F組指紋影像..........................49
圖4.4 編號F組指紋特徵點影像....................50
圖4.5 編號J組指紋影像..........................51
圖4.6 編號D特徵點示意圖........................51
圖4.7 編號J特徵點示意圖........................52
圖4.8 編號D特徵點示意圖........................53
圖4.9 (a)編號J2特徵點示意圖(b)編號J3特徵點示
意圖.....................................54
圖4.10 (a)編號D2(b)編號D3(c)編號D4特徵點示意
圖.......................................54
圖4.11 編號E組指紋影像..........................55
圖4.12 (a)編號E1特徵點示意圖(b)編號E2特徵點示意圖
(c)編號E3特徵點示意圖(d)編號E4特徵點示意
圖.......................................56
圖4.13 (a)編號I1特徵點示意圖(b)編號I2特徵點示意圖
(c)編號I3特徵點示意圖(d)編號I4特徵點示意
圖.......................................57
圖4.14 指紋模組實體圖...........................59
圖4.15 指紋辨識系統實體圖.......................60
圖4.16 硬體流程圖...............................61


表目錄

表4.1 比對結果統計.............................63
表4.2 FVC2000資料庫指紋影像圖..................64
表4.3 比對結果統計.............................65
表4.4 資料庫指紋影像圖.........................66
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