一种身份认证装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种身份认证装置，包括现场可编程门阵列芯片，分别与指纹传感器、指纹模板存储电路、串行通讯电路、电源管理电路连接，用于接收上述部件的信息完成指纹识别操作，用于将指纹信息转换成图像数据流传输至现场可编程门阵列芯片；用于存储由现场可编程门阵列芯片产生的指纹模板数据；用于与计算机通讯，接收计算机的控制命令以及向计算机发送指纹识别结果；用于提供指纹识别装置所需的电源；本实用新型专利技术所述的装置提高了嵌入式系统环境下的指纹识别速度、降低了指纹识别处理过程中所需的临时数据存储空间，降低了指纹识别系统的硬件成本，可以在较低成本的嵌入式系统上实现较高的指纹识别性能。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于图像识别
，特别涉及一种身份认证装置。
技术介绍
生物特征识别技术，是随着计算机科学技术的不断发展，特别是计 算机图像处理和模式识别等学科的发展而逐步形成的新兴技术。近年 来，生物特征识别技术，尤其是指纹识别技术越来越成熟，核心技术己 经完全达到实用化的水平。指纹识别相对于其他的生物特征识别，例如 掌纹识别，虹膜特征识别等生物特征识别手段而言，在特征的独特性、 特征的持久性、特征识别的可靠性、用户的可接受性等方面具有相当大 的优势。随着世界各国对各种安全问题的关注程度加大，目前已经有越 来越多的指纹识别产品投放市场。目前已有的指纹识别产品从指纹识别处理平台上分，基本上分为两 大类 一类是以计算机为运算处理平台；另一类是以嵌入式系统为处理 平台。这两种产品各有优、缺点。第一类产品由于使用了计算机作为处 理平台，因此在数据的处理速度、指纹识别的性能上比第二类产品要强。 而第二类产品由于以嵌入式系统作为处理平台，因此在产品的性价比和 产品的适用性等方面要优于第一类产品。而且第二类产品的数量要远远 多于第一类产品。由于不论高性能的计算机处理器还是低性能的嵌入式处理器，都属 于通用处理器。因此上述两类产品在指纹识别的实现上都有一个共同的 特点，即所有的产品都使用了通用处理器作为指纹识别的运算平台。其 特点是都必须依赖事先编译好的程序完成预定的操作。在不同的指纹识 别产品中，指纹识别使用各种编程语言实现，例如c语言和各种汇编语 言。通过专用的程序编译环境编译成不同的机器代码存储在产品的程序存储芯片中。通过通用处理器的控制从程序存储芯片中读取相应处理程 序，完成指纹识别的操作。这种依赖于软件编程的指纹识别方法的实现 方式完全依赖通用处理器的性能高低，较低性能的通用处理器会影响指 纹识别产品的性能。这种指纹识别方法的实现方式极大的限制了使用低 成本嵌入式处理器的指纹识别产品的性能，进而影响了指纹识别产品的 应用范围。
技术实现思路
现有指纹识别的实现方式完全依赖通用处理器的性能高低，限制了 指纹识别产品的性能，使指纹识别产品的应用受到限制，本技术的 目的是采用不依赖编程语言和通用处理器的技术方案，提供一种身份认 证装置。为了实现所述的目的，本技术的提供一种身份认证装置，包括 指纹传感器与现场可编程门阵列芯片连接，用于将指纹信息转换成图像数据流传输至现场可编程门阵列芯片；电源管理电路与现场可编程门阵列芯片连接，用于提供指纹识别装置所需的电源；指纹模板存储电路与现场可编程门阵列芯片连接，用于存储由现场 可编程门阵列芯片产生的指纹模板数据；现场可编程门阵列芯片，分别与指纹传感器、电源管理电路、指纹 模板存储电路、串行通讯电路连接，用于接收上述这些部件的信息完成 指纹识别操作；串行通讯电路与现场可编程门阵列芯片连接.用于与计算机通讯， 接收外计算机的控制命令以及向计算机发送指纹识别结果。 优选地，在所述现场可编程门阵列芯片中包括-指纹传感器接口功能单元，用于读入指纹图像数据； 图像分配功能单元分别与指纹传感器接口功能单元和临时数据缓 冲区功能单元连接，将读入指纹图像数据生成指纹图像块；指纹图像增强功能单元与临时数据缓冲区功能单元连接，将临时数 据缓冲区中的指纹图像块数据进行指纹细化操作，生成指纹细化信息；外部存储器接口功能单元与临时数据缓冲区功能单元连接，用于将 已存储的细节点模板读入临时数据缓冲区，或者将指纹注册生成的用户指纹模板写入外部指纹存储芯片中；临时数据缓冲区功能单元，用于存储图像分配功能单元、指纹图像 增强功能单元、细节点提取功能单元、细节点匹配功能单元各功能单元 产生的临时数据；细节点提取功能单元与临时数据缓冲区功能单元连接，将临时数据 缓冲区输入的指纹细化信息进行处理，获取指纹细节点信息；细节点匹配功能单元与临时数据缓冲区功能单元连接，用于对由图 像分配功能单元读入的指纹图像生成的细节点模板和通过外部存储器 接口功能单元读入的已存储的细节点模板进行细节点匹配。优选地，指纹图像增强功能单元包括指纹图像方向场模块与临时数据缓冲区连接，用于提取指纹图像块 中指定象素点的方向；指纹图像滤波模块与指纹图像方向场模块连接，利用滤波模板对指 纹图像块进行滤波操作；指纹图像细化模块与指纹图像滤波模块连接，对指纹图像块进行细 化操作，获取指纹细化图像并输入给临时数据缓冲区。本技术的有益效果本技术所述的身份认证是基于现场可 编程门阵列芯片(FPGA)运算平台的特点，使用基于硬件描述语言在 FPGA芯片中划分了指纹传感器接口、图像分配、图像增强、细节点提 取、临时数据缓冲区、细节点匹配、外部存储器接口等功能单元，实现 了指纹注册和指纹匹配功能，同时在指纹识别运算过程中，采用流水线 运算模式，对同一指纹图像块依次进行指纹增强和细节点提取等操作， 并逐步完成指纹细节点的重构操作，极大降低了处理完整指纹图像所需 的临时数据存储空间。采用本技术的技术方案解决了现有指纹识别的实现方式完全 依赖通用处理器的性能高低，限制指纹识别产品的性能，使指纹识别产 品的应用受到限制的问题。本技术所述的身份认证提高了嵌入式系 统环境下的指纹识别性能、降低了指纹识别处理过程中所需的临时数据存储空间，降低了指纹识别系统的硬件成本。采用本技术的滤波模板对输入图像块进行滤波的技术方案，减 少滤波处理所用时间，提高了指纹识别速度。附图说明图1是使用本技术身份认证装置框图2是本技术所述的身份认证功能框图3是图像交叠分块技术示意图4是指纹图像分配功能单元输出的图像块；图5是指纹图像增强功能单元的处理过程；图6是指纹图像增强处理结果；图7是指纹细节点信息结构；图8是指纹细节点重构示意图9是本技术所述身份认证的测试性能曲线图;具体实施方式下面将结合附图对本技术加以详细说明，应指出的是，所描述 的实施例仅旨在便于对本技术的理解，而对其不起任何限定作用。 本技术装置如图l所示，包括指纹传感器l、电源管理电路2、指纹模板存储电路3、 FPGA芯片4、串行通讯电路5。该装置通过 串口通讯电路5接收PC机的命令，执行指纹注册和指纹匹配操作。本装置所述的指纹传感器1是基于CMOS技术的指纹采集芯片， 芯片的类型可以是平面型的，也可以条状扫描型的。这些传感器的特点 是体积小巧，适合使用在各种嵌入式系统中。指纹传感器1将采集到的 图像数据通过8位的并行数据线进入FPGA芯片4的指纹传感器接口功 能单元51。本装置所述的电源管理电路2由一片直流电压变换芯片组成。该电 路将外部提供的直流电源转换为装置中其他部分电路所需的直流电压， 为整个装置供电。本装置中指纹模板存储电路3使用电可擦写的闪存(FLASH)来存放已注册的用户指纹模板。FPGA芯片4通过外部存储区接口功能单元54读、写FLASH芯片。 在FLASH芯片中，指纹模板是以一种数据表的结构存储的。表中每--个记录单元包含了用户身份号码信息和用户的指纹模板信息。数据表中 每--个记录单元按照存储写入的顺序存储。表中每一个记录单元的大小 是固定的。在指纹注册操作过程中，外部存储区接口功能单元54将生 成的指纹模板和相应的用户身份号码一起写入FLASH芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种身份认证装置，其特征在于，包括：　　　　指纹传感器（１）与现场可编程门阵列芯片（４）连接，用于将指纹信息转换成图像数据流传输至现场可编程门阵列芯片（４）；　　　　电源管理电路（２）与现场可编程门阵列芯片（４）连接，用于提供指纹识别装置所需的电源；　　　　指纹模板存储电路（３）与现场可编程门阵列芯片（４）连接，用于存储由现场可编程门阵列芯片（４）产生的指纹模板数据；　　　　现场可编程门阵列芯片（４），分别与指纹传感器（１）、电源管理电路（２）、指纹模板存储电路（３）、串行通讯电路（５）连接，用于接收上述这些部件的信息完成指纹识别操作；　　　　串行通讯电路（５）与现场可编程门阵列芯片（４）连接，用于与计算机通讯，接收外计算机的控制命令以及向计算机发送指纹识别结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，苏琪，杨鑫，谢卫华，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]