基于DSP CCS 2.2實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別預(yù)處理系統(tǒng)

摘要：介紹了采用TI公司的高速DSP芯片TMS320VC5402的指紋識(shí)別系統(tǒng)的預(yù)處理算法和編程實(shí)現(xiàn)。算法實(shí)現(xiàn)采用的DSP集成開發(fā)環(huán)境(IDE)為CCS 2.2。通過(guò)采用極值濾波、平滑濾波、拉普拉斯銳化、二值化等對(duì)指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理，取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別 DSP TMS320VC5402 CCS 2.2

　　利用生物認(rèn)證技術(shù)取代傳統(tǒng)的使用鑰匙、身份證、密碼等方法進(jìn)行個(gè)人身份鑒定，可廣泛應(yīng)用于銀行、機(jī)場(chǎng)、公安等領(lǐng)域的出入管理。將信息技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的生物認(rèn)證技術(shù)是本世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，而指紋識(shí)別技術(shù)則是其中非常有前景的一種。 

　　數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是指以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的芯片。它具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。DSP應(yīng)用于指紋識(shí)別已經(jīng)成為一個(gè)新的科技領(lǐng)域和獨(dú)立的學(xué)科體系，當(dāng)前已形成了有潛力的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)。

　　本文選定100MHz DSP TMS320VC5402作為指紋信號(hào)的處理器，利用其流水線編碼的操作特點(diǎn)，并結(jié)合指紋識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于DSP CCS2.2的指紋識(shí)別預(yù)處理系統(tǒng)。CCS 2.2(Code Composer Studio)是一種針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TMS320調(diào)試接口的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，由TI公司于1999年推出。指紋識(shí)別的處理流程如圖1所示。

　　指紋處理過(guò)程可分為三個(gè)階段：

　　(1) 獲取原始指紋圖像，進(jìn)行預(yù)處理；

　　(2) 提取指紋特征點(diǎn)；

　　(3) 指紋識(shí)別分析判斷。

　　在上述三個(gè)階段中,指紋圖像的預(yù)處理階段尤為重要,該階段對(duì)圖像處理的好壞直接關(guān)系到后面兩個(gè)階段工作的開展。本文結(jié)合TMS320VC5402的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究指紋識(shí)別的預(yù)處理算法及其DSP實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，其中包括指紋的極值濾波、平滑濾波、拉普拉斯銳化、迭代二值化和該算法在DSP開發(fā)平臺(tái)CCS2.2的C5000上的仿真實(shí)現(xiàn)。這一問(wèn)題的解決，可為未來(lái)指紋識(shí)別系統(tǒng)的脫機(jī)應(yīng)用提供很有價(jià)值的參考。

　　1 指紋識(shí)別預(yù)處理算法

　　指紋識(shí)別預(yù)處理的目的是使指紋圖像更清晰，邊緣更明顯，以便提取指紋的特征點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。本文采取極值濾波和改進(jìn)的平滑濾波進(jìn)行噪聲消除，使圖像不失真；采取拉普拉斯銳化對(duì)指紋進(jìn)行紋線增強(qiáng)，突出邊緣信息，為自適應(yīng)閥值的迭代二值化提供方便。

　　1.1 極值濾波

　　解梅、馬爭(zhēng)[1]認(rèn)為極值濾波器的設(shè)計(jì)是基于這樣一種理念：在指紋圖像的采集過(guò)程中，指紋圖像所受到的沖擊性噪聲表現(xiàn)為一些斑點(diǎn)或亮點(diǎn)。在一般情況下，可以認(rèn)為絕大數(shù)沖擊性噪聲是被真實(shí)的灰度值所包圍。同時(shí)噪聲污染的像素要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)灰度值的像素。因此在噪聲的消除過(guò)程中，無(wú)需對(duì)大多數(shù)沒(méi)有被噪聲污染的像素進(jìn)行改變處理，只需對(duì)那些被污染的像素進(jìn)行“真實(shí)值”代替處理，而這些值的確定可通過(guò)圖像像素鄰域的相關(guān)性來(lái)確定。

　　設(shè)有一待處理器像素為s0，其周圍8鄰域像素排列為

　　取鄰域相關(guān)像素的均值為Ai,i∈{1,2,...8}，并以四個(gè)像素為一組處理單元，則改進(jìn)的極值濾波[1]算法可表述如下：
　　如果min(Ai)≤Ai≤max(Ai)，i∈{1,2,...8}，則將像素原值輸出，不作處理。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能得到與中值濾波類似的效果，達(dá)到了初步去除噪聲的目的。