基于低配置DSP内核的指纹识别软件设计第23卷第3期:1006-9348(2006)03-0177-03计算机仿真2006年3月谢卫华1,2，田捷，杨鑫11(L生物特征认证与安全技术研究中心，复杂系统与智能科学重点实验室，中国科学院自动化研究所，北京100080;2.中国科学院研究生院，北京100080)摘要:低配置DSP内核指纹识别系统上应用的算法不同于普通的PC运行环境下运行的算法，它需要在算法软件以及和硬件相关软件上采取不同的方法。该文针对低配置DSP内核下运行指纹识别算法要求低内存和低速的特点提出相应的设计方案。其中的增强算法采用了简化的方向场和方向滤波的方法,以及采用局部统计的二值化方法和形态处理的细化算法。细节点提取则采用模板提取和后处理来提高性能。匹配方法则采用二次比对结合平移旋转配准来实现。算法在DSP应用中根据低资源的实际情况,采用基于窗口的处理方法和各种汇编级别的优化，实验结果表明整个算法和软件的设计的效果是不错的。关键词:指纹识别;低配置数字信号处理器;软件设计;优化中图分类号:TP391.4文献标识码:ADesignofSoftwareforFingerprintRecognitionBasedonLow-configureDSPXIEWei-hua激AN激ezYANGXin1,211(l.CenterforBiometricldentificationandSafetyTechnologyResearch.KeyLaboratoryofComplexSystemsandlntelligenceScience,lnstituteofAutomationChineseAcademyofScience,Bei激nglO0080,China;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofScience,Bei激ngl00080,China)ABSTRACT:Thealgorithmappliedinfingerprintrecognitionsystemoflow-configureDSPcoreisdifferentfromthealgorithmappliedinordinaryPC.ThispaperaimsatthelowmemoryandlowspeedoffingerprintrecognitionsysteminlowconfigureDSPsituationandpresentsthecorrespondingdesign.Thealgorithmofenhancementadoptsawayofsimplifiedorientationfieldcalculationandorientationfilter.Binarizationusinglocalstatisticalwayandthethinningalgorithmofmathematicalmorphologyareadopted.Theminutiaeextractionadoptsmodelextractionandpost-proces-siontoimproveefficiency.Matchingmethodcombinesthetranslationandrotationalignmentwithtwo-timematch.ThewholealgorithmappliedinDSPhasanotherimprovementbasedonthelowresource.ltadoptstheprocessionbasedonwindowsandisoptimizedwithallkindsofmethodsinassemblyleve.lTheexperimentresultshowsthattheeffectofdesignofthewholealgorithmandsoftwareisgood.KEYWORDS:Fingerprintrecognition;Low-configureDSP;Softwaredesign;Optimization1引言随着生物特征技术的发展,指纹识别的技术有了很大的进步。目前指纹识别中研究最多的是基于普通PC的联机式的指纹识别系统,这种联机环境的一个比较严重的问题就是识别性能优良的算法由于受到内存和速度的限制不能很好地应用到实际环境中，尤其是低配置的嵌入式指纹识别系统基金项目:国家杰出青年科学基金项R(60225008);国家自然科学基金项目(60332010);国家自然科学基金青年科学基金项目(60303022)收稿日期:2005-08-02中去。在AnilKJain的最新介绍生物特征识别技术的论文⑴中，已经提到了这个问题。也就是当前指纹识别系统的一个问题就是它的运行占用了大量的计算资源。这些资源可以包括CPU时间，内存耗费,以及模板空间等等。著名的国际指纹识别竞赛FVC2004[2]也有这方面的具体要求。在实际的低配置指纹识别系统，例如在基于TMS320VC5402内核的指纹识别系统中，其主频只有lOOMhz,内部可用的存储容量只有16K字的空间。如何在这种低配置的嵌入式系统下有效地实现指纹识别算法，是一个比较重要的问题。这方面目前还没有一个很好的论述,绝大多数有关嵌入式指纹系统的论文基本上是对系统硬件的各)种功能性的介绍，而针对这种在低配置环境下的指纹识别算法而采用的特殊处理方式没有进行专门的论述。本文针对嵌入式系统的这种低内存和低速的特性，完成了一套基于低配置DSP内核的指纹识别系统算法软件的设计。2指纹识别算法的设计2.1指纹图像的增强在嵌入式指纹识别系统中，不可避免地要处理各种低质量的指纹图像。对于指...