基于 DM642 DSP 的虹膜识别系统研究与设计
收藏
打印
发给朋友
发布者：lunwenchina
热度0票 浏览125次
时间：2017年5月18日 09:34
摘要：虹膜识别技术被认为是目前最具有发展前途的生物识别技术
之一，以其独特的优势广泛应用于身份认证、电子商务、金融等
各个领域。本文基于 TI 公司的TSM320DM642 设 计 一 种 以 DM642
DSP 芯片为核心处理器的虹膜识别系统，充分利用其处理速度快、
精度高的特点，实现系统的硬件和软件设计过程，为虹膜识别系
统的实现提供了前提条件。
【关键词】DSP TMS320DM642 虹膜识别 特征
提取
1 引言
如何准确鉴定一个人的身份，保护信息
安全是当今信息化时代必须解决的一个关键社
会问题。虹膜识别以其精确度高、稳定性好、
高独特性、非接触等特点作为一种新兴的生物
识别技术被人们所接受并广泛地应用和研究，
是身份识别领域中最具有发展前景的生物识别
技术之一。目前，虹膜识别系统可广泛应用于
身份认证、授权支付、电子商务、金融交易和
门禁系统等领域。本文提出一种基于 DM642
DSP 的虹膜识别系统设计方案，研究了该系统
的硬件和软件设计过程。
2 系统硬件设计
本文通过分析德州仪器公司的 C6000 系
列，最终采用 TSM320DM642 作为系统的核
心处理器，充分利用了 DM642 DSP 的处理速
度快、精度高的特点。该核心处理器完全能够
满足这套识别系统的功能，使系统达到低功耗、
高可靠性、低成本、实用性强的目的。系统的
硬件平台由五部分组成，包括虹膜图像采集、
虹膜图像处理、存储器、图像显示和电源部分。
2.1 图像采集部分
图 像 采 集 模 块 主 要 包 括 对 数 据 的 采
集、 放 大 和 A/D 转 换 三 部 分。 本 文 采 用
TI 公 司 的 TVP5150 模 数 转 换 芯 片， 选 取
CCDICX618ALA 作为图像传感器，CCD 图像
传感器的输出经由 TVP5150 模数转换芯片进
基于 DM642 DSP 的虹膜识别系统研究与设计
文/卢春雨 李晶晶 贾雪松 金鑫 洪旭东 白佳伟
虹膜识别技术被认为是目前
最具有发展前途的生物识别技术
之一，以其独特的优势广泛应用
于身份认证、电子商务、金融等
各个领域。本文基于 TI 公司的
TSM320DM642 设 计 一 种 以 DM642
DSP 芯片为核心处理器的虹膜识别
系统，充分利用其处理速度快、
精度高的特点，实现系统的硬件
和软件设计过程，为虹膜识别系
统的实现提供了前提条件。
摘
要
行 A/D 转换，将转换后得到的数字虹膜图像
结果发送至 DSP 芯片中 , 通过虹膜图像预处
理、二值化、虹膜内外边缘定位等算法过程，
最终完成对虹膜图像特征的提取与识别。
2.2 图像处理部分
图像处理部分主要任务是对得到的数字
虹膜图像进行处理与识别，将处理的图像数据
存入数据存储器，将图像识别结果送到 LCD
显示器进行显示输出。虹膜图像预处理包括虹
膜图像的滤波、锐化、虹膜定位等几个步骤。
2.3 图像存储部分
虹膜数据存储部分主要由 SDRAM 和
FLASH 存储器组成。SDRAM 是一种同步动
态存储器，用于程序执行和虹膜数据暂存。
SDRAM 作为主要片外存储器，具有容量大、
成本低，且开发难度不大。虹膜识别程序和虹
膜库在运行时都存储在 SDRAM 中，但是当系
统掉电后，这些程序和数据都会丢失。FLASH
存储器在无电流供应条件下能够长久地保持数
据，因此，FLASH 存储器用于存储程序、初
始化原始图像数据和虹膜特征数据库。
2.4 图像显示部分
图像显示部分采用数字 LCD 液晶显示屏，
可省去数模转换芯片，而只需一片复杂可编程
逻辑器件 CPLD 驱动 LCD。CPLD 的编程采用
E2PROM 或 FAST FLASH 技术，无需外部存
储芯片，使用简单，编程次数可达一万次，其
优点是系统断电时编程信息也不丢失。
TMS320DM642 内部已经集成了 256KB
的 RAM，但是由于本系统的虹膜识别算法和
虹膜库以及各种外围电路驱动都需要在 RAM
上运行，远远无法让系统满足需要。因此需要
扩展片外存储器，而比较常用的片外 RAM 有
SDRAM 和 SRAM，而 DSP 的 EMIF 口可以和
SDRAM 无缝连接，从成本和开发难度两方面
综合考虑，我们选择 SDRAM 作为主要片外存
储器。
3 系统软件设计
软件设计主要包括虹膜定位、图像归一
化及增强、虹膜特征提取与编码、匹配识别等
几个模块。系统主程序运行在 DSP 中，完成
虹膜图像处理的全部算法。识别过程是：先用
摄像机拍摄眼睛图像，然后进行图像预处理，
再对虹膜特征进行分析，与存储的虹膜特征进
行模式匹配，最后得出识别结果。在这过程中，
虹膜定位、特征分析和匹配是其重要的部分。
为了提高定位速度，本文主要研究了一
种新的基于形态学方法的虹膜定位算法，分别
对虹膜图像进行了滤波、外边缘和内边缘的定
位。此方法能准确地定位出虹膜的内外边缘，
在很大程度上提高了定位速度。
虹膜图像处理算法在 MATLAB 上仿真
后，需要在 DSP 上具体实现以转换为实用技
术。DSP 程序在片上 RAM 中运行时，具有较
快的指令速度，而程序在 Flash 中运行时，速
度大大降低。最终的系统完成时，算法必须
烧写至 Flash 中运行。先借助 VC++ 平台，将
MATLAB 语言转换为 C 语言进行移植程序。
在编写过程中，保证算法的实现精度，通过将
关键程序映射至高速 RAM 中运行，提高执行
速度，合理配置 DSP 资源，以保证用 DSP 实
现算法的计算精度和处理的实时性。
4 结束语
本文充分利用 DM642 DSP 芯片处理速度
快、精度高的特点来实现虹膜识别系统的设计，
将本文研究的虹膜识别算法移植到 DSP 上。
经过大量实验结果表明，本系统识别率较高，
系统稳定、实用性和可靠性都较好。但从实际
应用的角度考虑，本设计可能考虑的还不够全
面，在后续的工作中有待进一步研究和完善。
参考文献
[1] 王玥 . 基于 MATLAB 的虹膜识别系统研究
[D]. 武汉理工大学硕士学位论文 ,2007.
[2] 侯其立 , 徐科军 . 从 MATLAB 仿真到 DSP
实现信号处理算法 [J]. 电气电子教学学
报 ,2012.
[3] 袁晓飞，李临生 . 基于 TMS320DM6437 的
虹膜采集和识别系统设计 [J]. 单片机与
嵌入式系统应用 ,2014.
[4]余成波.数字图像处理及MATLAB实现[M].
重庆：重庆大学出版社 ,2003.
[5] 李 明 东， 张 丽 丽 . 基 于 DSP 的 虹 膜 识
别系统的设计与实现 [J]. 微计算机应
用 ,2011.
作者单位
沈阳城市建设学院信息与控制工程系 辽宁省
沈阳市 110167
