一种指纹识别系统芯片及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种指纹识别系统芯片的超大规模集成电路的实现方式。包括：可编程指纹传感器接口、图像拼接处理模块、指纹图像增强处理模块、指纹图像分割处理模块、指纹图像细化模块、特征点提取模块。本发明专利技术对多种类型的传感器具有可编程接口，适应不同的传感器产品，由于采用超大规模集成电路的实现方式，本发明专利技术相对于传统的软件方式的指纹识别方法具有速度快、识别率高、可靠性高、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路系统设计和生物识别
具体涉及一种指纹识 别专用集成电路芯片及其实现方法。
技术介绍
目前现有的指纹识别技术的实现方法主要有基于PC的软件解决方案的指纹识别系统；基于ARM的软件解决方案的指纹识别系统；基于ARM+DSP 的SoC (System on Chip，片上系统)芯片的软件解决方案；以及基于DSP的软件解决方案的指纹识别系统。基于PC的软件解决方案的指纹识别系统的处理系统基于PC，体积庞大， 不能适用便携式设备。处理能力强，成本高昂，实时性较低，适用于大型的自 动指纹识别系统(AFIS)系统，如警务、海关、人口调査等国家级的对实时 性要求较低的使用场合。基于ARM的软件解决方案的指纹识别系统的运行速度、处理能力依赖于 ARM处理器，速度较慢；依赖于ARM系统的成本；Sensor (传感器)接口需 要外部的系统接口支持，系统成本高。基于DSP的软件解决方案的指纹识别系统的处理速度依赖于DSP处理速 度和MCU控制器的处理能力。其需要另外的CPU作为系统控制器，系统成 本不易控制。Sensor接口需要外部的系统接口支持，系统成本高。基于ARM+DSP的SoC芯片的软件解决方案的处理速度依赖于DSP处理 器速度。ARM和DSP的IP核心需要另行购买，成本不易控制。Sensor接口 需要外部的系统接口支持，系统成本高。流片处理等先期成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种指纹识别系统芯片，采用超大 规模集成电路实现指纹识别。为了实现上述目的，本专利技术提供了 一种指纹识别系统芯片，包括系统总线， 还包括可编程指纹传感器接口，用于对不同接口的指纹传感器进行配置，使本系 统适用于不同的指纹传感器；图像拼接处理模块，用于针对刮擦式传感器输出的条形图像信息进行拼接处理，得到指纹图像；指纹图像增强处理模块，用于针对多种不同指纹传感器输出的指纹图像， 消除指纹采集过程中产生的噪声，完成所述指纹图像的直方图检测，以提高所述指纹图像的质量；指纹图像分割处理模块，用于对所述指纹图像进行二值化处理，得到指纹 二值化图像；指纹图像细化模块，用于对所述指纹二值化图像进行细化； 特征点提取模块，用于提取细化后的所述指纹二值化图像的特征点，生成 指纹特征点模版和存储所述指纹特征点模版为指纹模版。 所述的指纹识别系统芯片，还包括特征匹配检验模块，用于将欲识别指纹的指纹特征点模版和芯片内保存的 指纹模版进行比对，得到匹配结果；片内集成的微控制器，用于完成对芯片的初始化、系统配置、模块相关参 数的配置；片外只读存储器，用于存储微控制器的程序。所述图像拼接处理模块，用于对所述刮擦式传感器输出的所述条形图像信 息实时进行缓冲，同时利用所述条形图像行间的相关性，用数字信号处理技术 求行互相关函数，根据对互相关函数的判断，得到行间信号是否冗余，以得到 指纹图像。所述指纹图像分割处理模块，用于基于采用分块处理的直方图二值化处 理，对各个图像块采用动态的直方图检测阈值，可以准确进行方向图检测。 本专利技术还提供了一种指纹识别方法，包括步骤l，启动可编程指纹传感器接口，使用指纹传感器采集指纹； 步骤2，判断所述指纹传感器是否为刮擦式传感器，如果是，继续步骤3， 如果否，转步骤4;步骤3，对刮擦式传感器输出的条形图像信息进行拼接处理，得到指纹图像；步骤4，对多种不同指纹传感器输出的指纹图像进行增强处理，消除指纹采集过程中在所述指纹图像中产生的噪声，完成所述指纹图像的直方图检测，以提高所述指纹图像质量；步骤5，对所述指纹图像进行二值化处理，得到指纹二值化图像；步骤6，对所述指纹二值化图像进行细化；步骤7，提取细化后的所述指纹二值化图像的特征点；步骤8，生成特征点模版。所述的指纹识别方法步骤1之前还包括由片内集成微控制器对不同接口的指纹传感器进行配置，完成芯片的初始 化、系统配置和相关参数的配置。所述的指纹识别方法步骤7之后还包括步骤9，判断是否保存为指纹模版，如果是，进行保存指纹模版操作，流 程结束，否则，进行指纹匹配检验操作，将生成的所述特征点模版和芯片内保 存的指纹模版进行比对，得到匹配结果；步骤IO，输出指纹识别结果，流程结束。所述歩骤3对刮擦式传感器输出的所述条形图像信息实时进行缓冲，同时 利用所述条形图像行间的相关性，用数字信号处理技术求行互相关函数，根据 对互相关函数的判断，得到行间信号是否冗余，以得到指纹图像。所述步骤5基于采用分块处理的直方图二值化处理，对各个图像块采用动 态的直方图检测阈值，可以准确进行方向图检测。本专利技术还提供了一种指纹识别系统的识别方法，包括如下歩骤 步骤l，启动可编程指纹传感器接口，使用指纹传感器采集指纹； 步骤2，判断所述指纹传感器是否为刮擦式传感器，如果是，继续步骤3， 如果否，转步骤4;步骤3，对刮擦式传感器输出的条形图像信息进行拼接处理，得到指纹图像；步骤4，将指纹图像分成N个指纹图像块；步骤5，第m个指纹图像块进行增强处理，消除指纹采集过程中产生的噪声，完成所述指纹图像块的直方图检测，以提高所述指纹图像块的质量，m的 值从l至N;步骤6，对步骤5中的所述指纹图像块进行二值化处理，得到指纹二值化 图像块，同时第m+l个指纹图像块进行步骤5的处理；步骤7，对步骤6中的所述指纹二值化图像块进行细化；同时第m+2个指 纹图像块进行步骤5的处理，第m+3个指纹图像块进行步骤6的处理；步骤8，对步骤7中细化后的所述指纹二值化图像块进行特征点提取，同 时第m+3个指纹图像块进行步骤5的处理，第m+2个指纹图像块进行步骤6 的处理，第m+l个指纹图像块进行步骤7的处理；步骤9，上述每一个指纹图像块依次经过上述步骤5、 6、 7、 8，直到第N 个指纹图像块。步骤IO，生成特征点模版。所述的指纹识别方法，步骤1之前还包括由片内集成微控制器对不同接口的指纹传感器进行配置，完成芯片的初始 化、系统配置和相关参数的配置。所述的指纹识别方法，步骤9之后还包括步骤11，判断是否保存为指纹模版，如果是，进行保存指纹模版操作， 流程结束，否则，进行指纹匹配检验操作，将生成的所述特征点模版和芯片内 保存的指纹模版进行比对，得到匹配结果；步骤12，输出指纹识别结果，流程结束。本专利技术提出了一种采用超大规模集成电路实现指纹识别的指纹识别芯片，相对于软件解决方案的指纹识别系统依赖于PC、 DSP，实现了硬件平台完全 自主知识产权。采用流水线并行处理的模式，速度高、降低功耗，使用范围广。 可以用于便携式手持设备，并可以满足嵌入式应用中的高速实时计算要求，而 且结构简单、软件编程简单、硬件实现容易、体积小、成本低。附图说明图1所示为本专利技术指纹识别系统的模块框图；图2所示为本专利技术的指纹识别系统芯片的工作流程；图3所示为本专利技术的基于块处理的指纹识别处理系统的模块框图；图4所示为本专利技术的基于流水线处理模式的指纹识别方法。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术是在现有技术中适用于基于PC的指纹识别系统的算法的基础上， 进行了基于专用集成电路(Applica本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹识别系统芯片，包括系统总线，其特征在于，还包括：可编程指纹传感器接口，用于对不同接口的指纹传感器进行配置，使本系统适用于不同的指纹传感器；图像拼接处理模块，用于针对刮擦式传感器输出的条形图像信息进行拼接处理，得到指纹图像；指纹图像增强处理模块，用于针对多种不同指纹传感器输出的指纹图像，消除指纹采集过程中产生的噪声，完成所述指纹图像的直方图检测，以提高所述指纹图像的质量；指纹图像分割处理模块，用于对所述指纹图像进行二值化处理，得到指纹二值化图像；指纹图像细化模块，用于对所述指纹二值化图像进行细化；特征点提取模块，用于提取细化后的所述指纹二值化图像的特征点，生成指纹特征点模版和存储所述指纹特征点模版为指纹模版。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛云波，
申请(专利权)人：成都方程式电子有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]