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          基于NETFPGA的手背靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)

          —— Human vein authentication system based on NetFPGA
          作者:張冬陽 南京大學(xué)金陵學(xué)院 袁杰 南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院(江蘇 南京) 時間:2011-04-27 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/119031.htm

            在信息安全領(lǐng)域,身份識別的需求越來越突出,作為身份識別依據(jù)越來越受到重視。聲音、指紋、人臉、虹膜等已經(jīng)逐漸應(yīng)用于銀行、國家保密機關(guān)、網(wǎng)上交易等領(lǐng)域。靜脈識別是近年來新興的一種生物識別方法,是一種具有獨特優(yōu)勢的非接觸式的識別技術(shù),具有廣泛的市場前景。

            人體靜脈識別具有如下的優(yōu)點:

           ?、焙軓姷钠毡樾院臀ㄒ恍訹1];⒉血管位于體表內(nèi)部,采用非接觸性的認(rèn)證方式,不會使人產(chǎn)生抵觸情緒,采集過程十分友好;⒊很好的穩(wěn)定性,不易收污染和輕傷等情況影響;⒋由于是身體內(nèi)部的血管特征,很難偽造;⒌由于靜脈的穩(wěn)定性和捕捉影像的清晰性,設(shè)備成本低。

            因此靜脈識別在身份鑒別領(lǐng)域中越來越受青睞。在部分國家,靜脈識別技術(shù)已經(jīng)進入了實用領(lǐng)域。在我國,雖然靜脈識別技術(shù)的研究已經(jīng)起步,但市場上幾 乎沒有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的實用產(chǎn)品,靜脈識別技術(shù)必將是以后身份鑒別技術(shù)的熱點,擁有更廣闊的市場和發(fā)展空間。手部的靜脈識別主要有:指靜脈,手掌靜脈和,由于指靜脈信息量過少,手掌靜脈采集難度大,易受掌紋影響,故選擇合適的作為識別對象,進而來開發(fā)系統(tǒng)。

            本套身份驗證系統(tǒng)(VAS)作品,較好解決了圖像采集、圖像處理、特征提取與匹配等方面的難題,并在基于Net的嵌入式開發(fā)板上,實現(xiàn)了靈活友好的人機交互界面。創(chuàng)新點在于:安全、魯棒的認(rèn)證方式;算法硬件化,流水線工作方式;軟硬件并行協(xié)同設(shè)計;系統(tǒng)多功能,具有擴展性。

            系統(tǒng)方案

            實現(xiàn)原理

            手背靜脈系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)血液中的血紅素有吸收近紅外線光的特質(zhì),使用專用的裝置采集手背靜脈圖樣。然后通過濾波、圖像二值化、細(xì)化等手段處理,即可提取到數(shù)字圖像特征。在認(rèn)證匹配時,實時采集手背靜脈圖,先進行圖像預(yù)處理,提取特征值,同存儲注冊的靜脈特征值比對,采用優(yōu)化的匹配算法對靜脈特征進行匹配,從而對個人進行。系統(tǒng)采用非接觸式采集,具有采集友好、難以偽造、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢。

            系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

            模塊

            本系統(tǒng)放棄了Net系統(tǒng)的傳統(tǒng)配置方案,采用以Virtex II Pro上集成的硬核控制器PowerPC為核心,在Virtex II Pro上配置和開發(fā)了相應(yīng)的IP核來控制相應(yīng)的硬件,主要IP核包括UART、SPI、IIC串行通信IP核,MPMC存儲控制器IP核,VGA顯示IP核,視頻輸入采集IP核等。主控制硬核PowerPC與各功能IP核之間采用PLB46總線相連。同時利用Spartan II實現(xiàn)了相應(yīng)的I/O口擴展。改造后的Net系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

            算法的硬件實現(xiàn)

            系統(tǒng)圖像處理需要大量的緩存,同時需要頻繁的訪問和操作數(shù)據(jù)。通常的存儲單元不是很多,較低的系統(tǒng)工作頻率也制約了圖像處理的速度。對FPGA來說,若只用它的硬核PowerPC做軟件開發(fā)效果肯定不佳,故通過將算法硬件化來達到所需要的系統(tǒng)性能。


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