專利名稱：基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，即虹膜識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于現(xiàn)場(chǎng)可 編程門陣列(FPGA)的虹膜識(shí)別方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們?cè)谶~進(jìn)數(shù)字時(shí)代的過(guò)程中，對(duì)身份驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性和便捷性的需求不斷提高。 傳統(tǒng)的身份驗(yàn)證方法主要包括身份標(biāo)志物(如鑰匙、證件等)連同身份標(biāo)志信息(如賬號(hào)、 密碼等)，或以上二者的結(jié)合(如銀行卡等)。人們?cè)谑褂眠^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，他們都存在著一樣
的缺點(diǎn)易于遺失和偽造。而且傳統(tǒng)的身份驗(yàn)證系統(tǒng)并不能有效的識(shí)別持有這些身份標(biāo)志
事物的人是否是真正的擁有者。因此， 一旦被冒充，真正的擁有者將遭受極大的損失。隨 著光電技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)與模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一種嶄 新的人體生物特征識(shí)別技術(shù)，這就是依靠人體生物特征來(lái)進(jìn)行人的身份驗(yàn)證的一種高科技 識(shí)別。人體特征識(shí)別方法，也叫生物特征識(shí)別方法，是指利用人的獨(dú)特的生理及行為特征 進(jìn)行鑒別的身份驗(yàn)證的技術(shù)手段。目前，常用的生物特征識(shí)別技術(shù)所用的生物特征有基于 生理特征的如人臉、指紋、虹膜，也有基于行為特征的如筆跡、聲音等。
人體特征的鑒別方法有很多種。在任何生物特征中，指紋相對(duì)穩(wěn)定但錄取指紋不是非 侵犯性的。臉像特征具備很多優(yōu)點(diǎn)(如主動(dòng)性、非侵犯性和用戶友好等)，但臉像特征隨年 齡而變化，可靠性不高，而且容易被偽裝。聲音特征具備和臉像特征相似的優(yōu)點(diǎn)，但他隨 年齡、健康狀況和環(huán)境等因素而變化，而且說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)也容易被錄音所欺騙，容易被 偽造。虹膜特征識(shí)別解決了這些問(wèn)題，還具備上述其他生物特征所不具備的一些特性，故 近年來(lái)虹膜識(shí)別技術(shù)被認(rèn)為是最有前途的生物識(shí)別技術(shù)之一。
虹膜識(shí)別系統(tǒng)包括虹膜圖像采集裝置和虹膜識(shí)別軟件算法兩部分，是一項(xiàng)門檻很高的
高新技術(shù)。虹膜識(shí)別技術(shù)在20世紀(jì)90年代前只有世界上少數(shù)的企業(yè)掌握其核心技術(shù)，技 術(shù)水平也沒有達(dá)到實(shí)際使用的程度，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在虹膜識(shí)別的技術(shù)水 平已經(jīng)達(dá)到1秒鐘完成100萬(wàn)次圖像比對(duì)，并且錯(cuò)誤率低于百萬(wàn)分之一，被公認(rèn)為可靠性 最高的生物識(shí)別技術(shù)，并且開始進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
虹膜識(shí)別的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括(1)高端門禁國(guó)家機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)、
6高檔住宅樓、銀行金庫(kù)、保險(xiǎn)柜、槍械庫(kù)、檔案庫(kù)、核電站、機(jī)場(chǎng)、軍事基地、保密部門、 計(jì)算機(jī)房等的出入控制。(2)公安刑偵流動(dòng)人口管理、出入境管理、身份證管理、駕駛 執(zhí)照管理、嫌疑犯排査、抓逃、尋找失蹤兒童、司法證據(jù)等。(3)醫(yī)療社保獻(xiàn)血人員身 份確認(rèn)、社會(huì)福利領(lǐng)取人員、勞保人員身份確認(rèn)等。(4)網(wǎng)絡(luò)安全電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、 電腦登錄等。(5)其它應(yīng)用考勤、考試人員身份確認(rèn)、信息安全等。隨著遠(yuǎn)距離虹膜圖 像獲取技術(shù)的成熟以及識(shí)別算法性能的進(jìn)一步提升，虹膜識(shí)別應(yīng)用于日常生活已經(jīng)成為可 能。
近年來(lái)，隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)器件的發(fā)展，SOPC技術(shù)的成熟，使得采用 NiosII軟核處理器在FPGA上實(shí)現(xiàn)虹膜識(shí)別算法成為可能。NiosII軟核處理器是Altera公 司推出的嵌入在其FPGA內(nèi)部的32位軟核處理器，且其內(nèi)核僅占用很少的邏輯資源，另 外它的可配置程度極高，不但可以根據(jù)用戶需求加入各種標(biāo)準(zhǔn)接口如各種外部存儲(chǔ)器、以 太網(wǎng)控制器、IDE驅(qū)動(dòng)器、USB接口等，也可以將用戶自己定義的接口模塊和邏輯模塊加 入其中，必要的時(shí)候還可以在NiosII軟核中加入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多任務(wù)的調(diào)度， 這讓用戶可以隨心所欲的構(gòu)件完全符合系統(tǒng)要求的處理器結(jié)構(gòu)。對(duì)于虹膜識(shí)別系統(tǒng)，我們 很容易構(gòu)建滿足系統(tǒng)需求的處理器結(jié)構(gòu)，在FPGA外部只需要添加配置芯片、SDRAM， FLASH加上虹膜采集設(shè)備就可以構(gòu)成一個(gè)完整的虹膜采集系統(tǒng)硬件平臺(tái)，很好的體現(xiàn)了 SOPC的設(shè)計(jì)思想，使系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，保密性好的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種基于FPGA的嵌入式虹膜識(shí)別 方法及系統(tǒng)，通過(guò)在虹膜圖像采集時(shí)對(duì)虹膜內(nèi)外圓的準(zhǔn)確定位，并且在特征提取時(shí)，采用 二維Gabor濾波算法，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率的特征匹配。
本發(fā)明基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別方法的技術(shù)方案如下
一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別方法，該方法通過(guò)采用虹膜定位算法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確 的虹膜定位，并且在特征提取時(shí)，采用二維Gabor濾波提取特征，得到豐富的虹腠紋理特 征，經(jīng)過(guò)處理得到虹膜特征碼；其特征在于，所述虹膜識(shí)別方法的步驟為
(1) 虹膜圖像的采集虹膜圖像采集采用基于數(shù)字CMOS圖像傳感器芯片的虹膜圖 像采集裝置實(shí)現(xiàn)，可以采集到較高分辨率和清晰度的虹膜圖像；
(2) 虹膜圖像信息的錄入使用外接SRAM作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，該SRAM由控制器和圖 像采集模塊復(fù)用，采集模塊將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入SRAM，控制器則在SRAM讀取圖像數(shù)據(jù)；
(3)虹膜圖像信息預(yù)處理控制器將通過(guò)質(zhì)量評(píng)估后的每一幅虹膜圖像進(jìn)行預(yù)處理， 具體包括以下步驟，虹膜圖像內(nèi)外圓定位、虹膜特征提取等。
虹膜圖像內(nèi)外圓定位是指采用先搜尋若干(3個(gè)以上)邊界點(diǎn)再由點(diǎn)定位圓的方式， 根據(jù)虹膜圓環(huán)內(nèi)外存在的灰度差特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)的邊界檢測(cè)算子來(lái)得到內(nèi)圓或外圓邊界上 的若干個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后再由三點(diǎn)定位圓的方式得到內(nèi)外圓的圓心坐標(biāo)和半徑。
虹膜邊界檢測(cè)算子是根據(jù)虹膜圖像內(nèi)外圓邊界的灰度變化特性確定的，簡(jiǎn)單地講就是 根據(jù)虹膜圓環(huán)內(nèi)外存在的灰度差變化規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)固定大小的模板，然后用此模板來(lái)計(jì) 算沿某個(gè)方向上像素點(diǎn)灰度值的變化程度S，若在某個(gè)點(diǎn)S達(dá)到最大，則認(rèn)為該點(diǎn)為邊界點(diǎn)； 模板大小也要合理，太小不能檢測(cè)模糊的邊界，太大又不能得到準(zhǔn)確的邊界，通過(guò)實(shí)驗(yàn)本
發(fā)明中模板大小是5X5。
所述特征提取采用二維Gabor濾波的方式進(jìn)行，Gabor濾波法是當(dāng)前虹膜識(shí)別理論以及 實(shí)踐中最為有效可靠的方法，主要在于二維Gabor濾波器的形狀與虹膜紋理有很大的相似 性。二維Gabor函數(shù)的離散表達(dá)式為
G腿(x,力=exp(—認(rèn)2[(x — x。)2 + (>; — y。)2]) x exp(—2對(duì)r + s^^])
為了達(dá)到盡量好的識(shí)別效果必須選擇一組合適濾波器，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本發(fā)明 中，取關(guān)=17， a =0.0625。 (r，s)分別取(0， 0.8)， (0.8， 0)， (0.4， 0.8)， (0.8， 0.4)， (0， 1)， (1， 0)， (0.5， 1)， (1， 0.5), (0， 1.2)， (1.2， 0)， (0.6， 1.2)， (1.2， 0.6)， (0， 1.6)， (1.6， 0)， (0.8， 1.6)， (1.6， 0.8)得到16個(gè)通道的濾波器，特征提取過(guò)程為，將圖 像劃分為MXN個(gè)像素大小的子塊，對(duì)每一塊用上面選取的濾波器進(jìn)行濾波，然后計(jì)算濾波 后的子塊的均值作為該子塊的特征。經(jīng)過(guò)歸一化展開后的圖像大小為256X64，由于采集 到的虹膜圖像通常還包括其他部分如眼瞼、眼白、睫毛等，這些部分都會(huì)遮擋一部分的虹 膜紋理，給識(shí)別帶來(lái)一定的困難，考慮到虹膜圖像具有豐富的紋理特征，本系統(tǒng)在提取特 征過(guò)程中只提取了靠近瞳孔的48個(gè)像素點(diǎn)寬度的紋理特征，即將虹膜圖像劃分為256X 48/(16X16)46X3個(gè)子塊，每個(gè)子塊大小為MXN47X17個(gè)像素，對(duì)每一個(gè)子塊進(jìn)行16 次濾波會(huì)得到16個(gè)特征碼，最終整個(gè)圖像得到的特征值共有16X48=768個(gè)。然后對(duì)得到的 特征值進(jìn)行特征二值化，即選取各通道濾波結(jié)果的均值作為比較對(duì)象，大于均值的二值化 為"1"，小于則為"0"。
(4)虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估虹膜圖像采集裝置采集到虹膜圖像后，在進(jìn)行虹膜對(duì)象錄入或識(shí)別前對(duì)虹膜圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估確定采集到的虹膜圖像是否滿足處理要求，若是則進(jìn)行 后續(xù)處理，否則重新進(jìn)行圖像采集。虹膜圖像評(píng)估包括虹膜圖像的定位效果評(píng)估和清晰度評(píng)估。
定位效果評(píng)估包括內(nèi)外圓半徑大小是否合理，其中，虹膜內(nèi)圓表示虹膜與瞳孔的邊
界，外圓表示虹膜與鞏膜的邊界，內(nèi)圓半徑在20到90個(gè)像素范圍內(nèi)，外圓半徑在60到 165個(gè)像素范圍內(nèi)視為半徑大小合理；內(nèi)外圓心坐標(biāo)是否合理，其中圓心坐標(biāo)(x, y)中x 在[130， 180]范圍內(nèi)，y在[95， 140]范圍內(nèi)視為合理；偏心率是否在允許的范圍內(nèi)，
其中偏心率為內(nèi)圓圓心到外圓圓心的距離，允許范圍為
;內(nèi)圓半徑和外圓半徑的 比值是否合理，這個(gè)比值應(yīng)當(dāng)大于1.5;
清晰度評(píng)估是判斷虹膜圖像內(nèi)圓邊界外與虹膜紋理垂直方向一系列點(diǎn)的灰度變化， 并用一個(gè)清晰度系數(shù)記錄這些點(diǎn)的灰度變化的劇烈程度，當(dāng)該系數(shù)大于設(shè)定的閾值時(shí)，則
認(rèn)為待評(píng)估圖像的清晰度滿足系統(tǒng)要求。如果假設(shè)虹膜內(nèi)圓圓心為(xln，yln)，內(nèi)圓半徑為 rln，則以[(xln-rln)，yln]為中心在垂直方向上下各取32個(gè)點(diǎn)，計(jì)算這32個(gè)點(diǎn)的方差和均 值的比值，記作bO，同理以[(xln-rln-10)，yln]、 [(xln-rln-20),yln]為心做此處理得到bl和b2; 則清晰度系數(shù)為bluFmax(bO，bl，b2)，即b0， bl， b2中的最大值。通過(guò)多次試驗(yàn)，本發(fā)明 設(shè)定的清晰度系數(shù)閾值為0.35，清晰度系數(shù)越大則虹膜圖像越清晰。
(5) 虹膜圖像信息存儲(chǔ):將虹膜圖像信息預(yù)處理后得到的虹膜特征寫入虹膜特征庫(kù)中， 即寫入FLASH。
(6) 虹膜識(shí)別待識(shí)別對(duì)象通過(guò)虹膜圖像采集裝置采集到虹膜圖像，控制器將虹膜圖 像進(jìn)行錄入、質(zhì)量評(píng)估和預(yù)處理后，得到良好的定位效果，并提取到虹膜紋理特征，然后 將待識(shí)別對(duì)象的虹膜特征碼與虹膜庫(kù)中各特征碼進(jìn)行比較，系統(tǒng)采用絕對(duì)距離來(lái)衡量待識(shí) 別圖像與特征庫(kù)中某特征的距離，若兩組特征分別用A(i){i=l，2,3,4， ...，768}和 B(i){i=l,2，3,4,...，768}表示，則這兩組特征之間的絕對(duì)距離可以通過(guò)式
= 卯')l求得。比較取最小的距離與設(shè)定的匹配閾值進(jìn)行比較，若小于
閾值則表示匹配成功，否則匹配失敗，從而實(shí)現(xiàn)虹膜識(shí)別和身份驗(yàn)證。
本發(fā)明還提出了一種根據(jù)上述虹膜識(shí)別方法的基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別系
統(tǒng)，技術(shù)方案具體如下
基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分
(1)虹膜圖像采集裝置用于虹膜圖像信息的錄入，和虹膜識(shí)別時(shí)待識(shí)別對(duì)象的虹膜信息的錄入；
(2) 控制器即內(nèi)嵌NiosII軟核處理器的FPGA芯片，它主要用于虹膜圖像信息的
錄入和存儲(chǔ)，并對(duì)錄入的每一幅虹膜圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估、預(yù)處理、提取虹膜紋理的特征信 自.
(3) PS/2鍵盤用于用戶信息的輸入，以及進(jìn)行虹膜識(shí)別的相關(guān)操作；
(4) LCD (液晶顯示屏)用于顯示采集到的虹膜圖像，相關(guān)操作的提示信息，以及 幫助信息；
所述虹膜圖像采集裝置將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入外接SRAM中，然后控制器則在 SRAM中讀回圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理，采用片上RAM作為緩沖。PS/2鍵盤通過(guò)向控制器 發(fā)中斷，使控制器轉(zhuǎn)而處理用戶信息的輸入。LCD負(fù)責(zé)顯示兩部分的內(nèi)容虹膜圖像采集 裝置采集到的虹膜圖像直接顯示在LCD上；控制器控制LCD顯示相關(guān)的提示信息。
本發(fā)明利用NiosII軟核，嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA 的片上系統(tǒng)。本發(fā)明利用FPGA的并行處理能力提高系統(tǒng)性能，采用定制自定義模塊用硬 件實(shí)現(xiàn)耗時(shí)大的軟件算法模塊提高系統(tǒng)性能，采用NiosII處理器的自定義指令方式用硬件 實(shí)現(xiàn)部分復(fù)雜算法片段，方便的在軟件程序中調(diào)用，大大提高了程序執(zhí)行效率，另外還利 用新推出的C2H工具直接將一些軟件程序進(jìn)行硬件化，提高系統(tǒng)性能，這些都好的保證了 本發(fā)明的高速的處理速度，具有很好實(shí)時(shí)性，并具有高可靠性。


圖1為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的硬件框圖； 圖2為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖； 圖3為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的硬件原理框圖； 圖4為基于FPGA的虹膜識(shí)別方法的流程框具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)說(shuō)明書附圖，并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)表述。 本發(fā)明提出一種簡(jiǎn)單快速的虹膜定位方法，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位；并且在特征提取時(shí)， 采用二維Gabor濾波算法，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率的特征匹配。以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的技
術(shù)方案?；诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別方法，該方法通過(guò)采用一種新穎的虹膜定位方法實(shí) 現(xiàn)準(zhǔn)確的虹膜定位，并且在特征提取時(shí)采用二維Gabor濾波提取特征，得到豐富的虹膜紋 理特征，經(jīng)過(guò)處理得到虹膜特征；所述虹膜識(shí)別方法的步驟為
虹膜圖像的采集采用虹膜圖像采集裝置采集虹膜圖像；
虹膜圖像信息的錄入使用外接sram作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，sram由控制器和圖像采集模 塊復(fù)用，采集模塊將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入sram，控制器則在sram讀取圖像數(shù)據(jù)，并 采用片上ram作為緩沖。
虹膜圖像信息預(yù)處理控制器將通過(guò)質(zhì)量評(píng)估后的每一幅虹膜圖像進(jìn)行預(yù)處理，具體 包括以下步驟，虹膜圖像內(nèi)外圓定位、虹膜特征提取等。
虹膜圖像內(nèi)外圓定位是指采用先搜尋若干(3個(gè)以上)邊界點(diǎn)再由點(diǎn)定位圓的方式， 根據(jù)虹膜圓環(huán)內(nèi)外存在的灰度差特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)的邊界檢測(cè)算子來(lái)得到內(nèi)圓或外圓邊界上 的若干個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后再由三點(diǎn)定位圓的方式得到內(nèi)外圓的圓心坐標(biāo)和半徑。
虹膜邊界檢測(cè)算子是根據(jù)虹膜圖像內(nèi)外圓邊界的灰度變化特性確定的，簡(jiǎn)單地講就是 根據(jù)虹膜圓環(huán)內(nèi)外存在的灰度差變化規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)固定大小的模板，然后用此模板來(lái)計(jì) 算沿某個(gè)方向上像素點(diǎn)灰度值的變化程度S,若在某個(gè)點(diǎn)S達(dá)到最大，則認(rèn)為該點(diǎn)為邊界點(diǎn)； 模板大小也要合理，太小不能檢測(cè)模糊的邊界，太大又不能得到準(zhǔn)確的邊界，通過(guò)實(shí)驗(yàn)本 發(fā)明中模板大小是5X5。
所述特征提取采用二維Gabor濾波的方式進(jìn)行，Gabor濾波法是當(dāng)前虹膜識(shí)別理論以及 實(shí)踐中最為有效可靠的方法，主要在于二維Gabor濾波器的形狀與虹膜紋理有很大的相似 性。二維Gabor函數(shù)的離散表達(dá)式為
g,(x，力=exp(—加2[(乂 - a)2 + (y — h)2]) x exp(-2;^^^2 + s^^1])
為了達(dá)到盡量好的識(shí)別效果必須選擇一組合適濾波器，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本發(fā)明 中，a表示高斯窗函數(shù)的有效寬度和長(zhǎng)度，r、 s決定濾波器所具有的頻率，M、 N是劃分的 圖像子塊的長(zhǎng)和寬，x和y分別是當(dāng)前像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，x。和y。分別是每個(gè)子塊的 中心點(diǎn)像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；W=N=17， a =0.0625。 (r,s)分別取(O， 0.8)， (0.8， 0)， (0.4， 0.8)， (0.8， 0.4)， (0， 1)， (1， 0)， (0.5， 1)， (1， 0.5)， (0， 1.2)， (1.2， 0)， (0.6， 1.2), (1.2， 0.6)， (0， 1.6)， (1.6， 0)， (0.8， 1.6)， (1.6， 0.8)得到16個(gè)通道的濾波器， 特征提取過(guò)程為，將圖像劃分為MXN個(gè)像素大小的子塊，對(duì)每一塊用上面選取的濾波器進(jìn) 行濾波，然后計(jì)算濾波后的子塊的均值作為該子塊的特征。經(jīng)過(guò)歸一化展開后的圖像大小
11為256X64，由于采集到的虹膜圖像通常還包括其他部分如眼瞼、眼白、睫毛等，這些部 分都會(huì)遮擋一部分的虹膜紋理，給識(shí)別帶來(lái)一定的困難，考慮到虹膜圖像具有豐富的紋理 特征，本系統(tǒng)在提取特征過(guò)程中只提取了靠近瞳孔的48個(gè)像素點(diǎn)寬度的紋理特征，即將虹 膜圖像劃分為256 X 48/ (16X 16) =16X 3個(gè)子塊，每個(gè)子塊大小為MXN=17 X 17個(gè)像素大小， 對(duì)每一個(gè)子塊進(jìn)行16次濾波會(huì)得到16個(gè)特征碼，最終整個(gè)圖像得到的特征值共有16X 48=768個(gè)。然后對(duì)得到的特征值進(jìn)行特征二值化，即選取各通道濾波結(jié)果的均值作為比較 對(duì)象，大于均值的二值化為'T'，小于則為"0"。
虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估虹膜圖像采集裝置采集到虹膜圖像后，在進(jìn)行虹膜對(duì)象錄入或識(shí) 別前對(duì)虹膜圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估確定采集到的虹膜圖像是否滿足處理要求，若是則進(jìn)行后續(xù) 處理，否則重新進(jìn)行圖像采集。
所述虹膜圖像評(píng)估包括虹膜圖像的定位效果評(píng)估和清晰度評(píng)估；其中定位效果評(píng)估包 括內(nèi)外圓半徑大小是否合理，其中，虹膜內(nèi)圓表示虹膜與瞳孔的邊界，外圓表示虹膜與
鞏膜的邊界，內(nèi)圓半徑在20到90個(gè)像素范圍內(nèi)，外圓半徑在60至U 165個(gè)像素范圍內(nèi)視為 半徑大小合理；內(nèi)外圓心坐標(biāo)是否合理，其中圓心坐標(biāo)(x， y)中x在[130, 180]范圍 內(nèi)，y在[95， 140]范圍內(nèi)視為合理；偏心率是否在允許的范圍內(nèi)，其中偏心率為內(nèi)圓圓
心到外圓圓心的距離，允許范圍為
;內(nèi)圓半徑和外圓半徑的比值是否合理，這個(gè) 比值應(yīng)當(dāng)大于1.5;
所述清晰度評(píng)估是判斷虹膜圖像內(nèi)圓邊界外與虹膜紋理垂直方向一系列點(diǎn)的灰度變 化，并用一個(gè)清晰度系數(shù)記錄這些點(diǎn)的灰度變化的劇烈程度，當(dāng)該系數(shù)大于設(shè)定的閾值時(shí)，
則認(rèn)為待評(píng)估圖像的清晰度滿足系統(tǒng)要求。如果假設(shè)虹膜內(nèi)圓圓心為(xln,yln)，內(nèi)圓半徑 為rln，則以[(xln-rln)，yln]為中心在垂直方向上下各取32個(gè)點(diǎn)，計(jì)算這32個(gè)點(diǎn)的方差和 均值的比值，記作b0，同理以[(xln-rln-10)，yln]、 [(xln-rln-20),yln]為心做此處理得到bl和 b2;則清晰度系數(shù)為blur=max{b0，bl,b2}，即b0， bl， b2中的最大值。通過(guò)多次試驗(yàn)，本 發(fā)明設(shè)定的清晰度系數(shù)閾值為0.35，清晰度系數(shù)越大則虹膜圖像越清晰。
虹膜圖像信息存儲(chǔ)將虹膜圖像信息預(yù)處理后得到的虹膜特征寫入虹膜特征庫(kù)中，即 寫入FLASH 。
虹膜識(shí)別待識(shí)別對(duì)象通過(guò)虹膜圖像采集裝置采集到虹膜圖像，控制器將虹膜圖像進(jìn) 行錄入、質(zhì)量評(píng)估和預(yù)處理后，得到良好的定位效果，并提取到虹膜紋理特征。然后將待 識(shí)別對(duì)象的虹膜特征碼與虹膜庫(kù)中各特征碼進(jìn)行比較，系統(tǒng)采用絕對(duì)距離來(lái)衡量待識(shí)別圖像與特征庫(kù)中某特征的距離，若兩組特征分別用A(i){i=l,2,3,4 ， ...,768}和 B(i){i=l,2，3,4,...,768}表示，則這兩組特征之間的距離可以通過(guò)式 Z)Z對(duì)CiS)-5]M(/)-S(OI求得。比較取最小的距離與設(shè)定的匹配閾值進(jìn)行比較，若小于
閾值則表示匹配成功，否則匹配失敗，從而實(shí)現(xiàn)虹膜識(shí)別和身份驗(yàn)證。 所述基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，主要包括四個(gè)部分
虹膜圖像采集裝置用于虹膜特征碼的錄入，以及虹膜識(shí)別過(guò)程中待識(shí)別虹膜對(duì)象虹 膜信息的錄入；
控制器即內(nèi)嵌NiosII軟核處理器的FPGA芯片，它主要用于虹膜圖像信息錄入和質(zhì) 量評(píng)估，并對(duì)存儲(chǔ)的每一幅虹膜圖像進(jìn)行預(yù)處理、提取虹膜紋理特征的信息。
PS/2鍵盤用于用戶信息的輸入，以及進(jìn)行虹膜識(shí)別的相關(guān)操作；
LCD(液晶顯示屏)用于顯示采集到的虹膜圖像.，相關(guān)操作的提示信息，以及幫助信
息；
舉一個(gè)實(shí)例進(jìn)一步加以闡述，其中涉及主要技術(shù)前面已詳細(xì)敘述。假設(shè)現(xiàn)在有三個(gè)用
戶userl， user2， user3，首先需要將這三個(gè)用戶的虹膜特征寫入特征庫(kù)，以u(píng)serl為例，
具體步驟如下
虹膜圖像采集用戶userl將眼睛放在虹膜采集裝置前，LCD顯示眼睛狀況，用戶可 通過(guò)觀察LCD中的眼睛決定是否采集此幅虹膜圖像，如果虹膜圖像足夠清晰，則按下PS/2 鍵盤中的鍵1進(jìn)行虹膜圖像的采集。本發(fā)明中一幅圖像的大小為320X240個(gè)像素。
虹膜圖像預(yù)處理包括內(nèi)外圓定位、特征提取等。采集圖像后，圖像數(shù)據(jù)保存在外接 SRAM中，控制器從SRAM中讀取圖像數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行虹膜內(nèi)外圓的定位，并將定位效果 顯示在LCD上，然后控制器將判斷此幅虹膜圖像是否足夠清晰，如果判定不夠清晰，則重 新采集圖像，如果足夠清晰則進(jìn)行后續(xù)處理。
控制器對(duì)清晰的虹膜圖像進(jìn)行特征提取等圖像預(yù)處理后，得到虹膜特征。此時(shí)按下 PS/2鍵盤上的鍵2，控制器將虹膜特征寫入虹膜特征庫(kù)，即寫入FLASH中，并由鍵盤輸 入用戶相關(guān)信息，比如姓名、性別、年齡、職位等，這些信息將同時(shí)在LCD上顯示。 將user2， user3的虹膜特征也寫入虹膜特征庫(kù)中，方法同userl。 將特征寫入特征庫(kù)后，可以進(jìn)行匹配。同樣以u(píng)serl為例，具體步驟如下 虹膜圖像采集，虹膜圖像預(yù)處理部分與寫入特征部分相同。進(jìn)行預(yù)處理后，需要進(jìn)行 匹配時(shí)，按下PS/2鍵盤上的鍵3進(jìn)行虹膜特征匹配，如果找到與之匹配者，LCD上顯示找到的userl的相關(guān)信息，如果在特征庫(kù)中找不到匹配者，LCD上也會(huì)顯示提示信息沒有 找到匹配者，從而實(shí)現(xiàn)身份的驗(yàn)證。另外，按下PS/2鍵盤上的鍵4，可以在LCD上顯示 幫助信息，即如何使用該系統(tǒng)的說(shuō)明，比如按下鍵1將執(zhí)行什么功能，按下鍵2將執(zhí)行什
么功能等。
本發(fā)明提出的基于FPGA的虹膜系統(tǒng)包括用于采集虹膜圖像的傳感器、 一塊核心控制 器?；贔PGA控制器除了完成虹膜圖像的采集和虹膜紋理特征的提取之外，還需要完成同 虹膜特征庫(kù)中虹膜特征碼的對(duì)比。該系統(tǒng)包括-
一個(gè)虹膜圖像釆集裝置。通過(guò)虹膜圖像采集裝置采集較為清晰的虹膜圖像，每采集一 幅虹膜圖像時(shí)，通過(guò)按PS2鍵盤上的建進(jìn)行確認(rèn)采集，將采集到的圖像存入外接SRAM中， 控制器通過(guò)讀SRAM從而讀回虹膜圖像數(shù)據(jù)。
一個(gè)內(nèi)嵌NiosII的FPGA芯片控制器。控制器通過(guò)讀外接SRAM讀回虹膜圖像數(shù)據(jù)，然 后控制器對(duì)虹膜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，特征提取，最后將虹膜特征碼存入FLASH中。
虹膜的識(shí)別，待識(shí)別人可以通過(guò)虹膜圖像采集裝置錄入虹膜圖像，通過(guò)準(zhǔn)確的虹膜定 位算法實(shí)現(xiàn)定位以后，再通過(guò)二維Gabor濾波提取特征，得到虹膜特征碼。在控制器中可 還用于判定待識(shí)別人的虹膜特征碼是否與虹膜特征庫(kù)中的虹膜特征碼相符。
虹膜識(shí)別系統(tǒng)以內(nèi)嵌NiosII嵌入式軟核的FPGA和虹膜圖像采集設(shè)備TRDB_D5M為核 心，外配片外RAM、 PS2鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式虹膜識(shí)別系統(tǒng)，在系 統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的要求，選用了LCD PIO、 PS2接口、 Avalon三態(tài)總線橋、 外部RAM接口、片內(nèi)定時(shí)器等IP，將他們通過(guò)Avalon總線與NiosII軟核整合到一起，在 FPGA片內(nèi)定制了嵌入式系統(tǒng)。
圖1所示為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的硬件框圖?？刂破?、虹膜采集裝置、LCD和 PS/2鍵盤組成系統(tǒng)完整的硬件平臺(tái)。虹膜采集裝置采用terasIC公司推出的TRDB一D5M開 發(fā)套件改裝，TRDB一D5M采用的是5M象素的數(shù)字CMOS圖像傳感器芯片，焦距可調(diào)。 為了得到盡量多而清晰的虹膜紋理，本裝置光源設(shè)計(jì)上采用聚光型LED從眼睛上下方斜射 入眼睛從而照亮虹膜紋理的方式。液晶顯示采用terasIC公司推出的3.6英寸數(shù)字液晶屏 TRDBLCM。
圖2所示為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的原理框結(jié)構(gòu)圖，虹膜嵌入式識(shí)別系統(tǒng)工作原理 如圖2所示虹膜圖像采集裝置將獲取的虹膜紋理特征信息傳送至控制器，控制器對(duì)每一 幅虹膜圖像信息進(jìn)行處理，包括虹膜內(nèi)外圓定位、虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估、歸一化展開、虹膜特征提取等，然后將虹膜圖像的特征信息進(jìn)過(guò)處理得到虹膜特征，將虹膜特征存入數(shù)據(jù)庫(kù)， 即寫入FLASH。然后是虹膜識(shí)別時(shí)，新輸入的虹膜特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的虹膜特征的匹配，新 輸入的虹膜圖像的采集和之前的一樣，由虹膜采集裝置將每一幅虹膜圖像傳給控制器，經(jīng) 過(guò)質(zhì)量評(píng)估、預(yù)處理和特征提取后，將特征和數(shù)據(jù)庫(kù)中的依次匹配，將匹配結(jié)果信息發(fā)送
給虹膜識(shí)別系統(tǒng)。
圖3所示為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的硬件原理框圖。在FPGA虹膜識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò) 程中，根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的要求，選用了LCD PIO、 PS/2接口、 Avalon三態(tài)總線橋、外部RAM 接口、片內(nèi)定時(shí)器等IP，將他們通過(guò)Avalon總線與NiosII軟核整合到一起，在FPGA片 內(nèi)定制了嵌入式CPU系統(tǒng)。
Avalon總線規(guī)范是Altera公司為SOPC系統(tǒng)的外設(shè)開發(fā)而設(shè)計(jì)的。Avalon總線規(guī)范提 供了一個(gè)易于理解的總線接口協(xié)議，并提供了一個(gè)節(jié)省FPGA片上邏輯資源的接口結(jié)構(gòu)。 Avalon總線規(guī)范為外設(shè)的端口與總線模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸提供了互連模型。它定義了一種 可配置的互連策略，允許設(shè)計(jì)者只保留支持特定的數(shù)據(jù)傳輸模式所需要的信號(hào)。這種互連 策略使設(shè)計(jì)者在不了解主端口或從端口細(xì)節(jié)的情況下，將任意外設(shè)和從外設(shè)連接在一起。
LCD PIO用于外接LCD顯示模塊，可以將匹配結(jié)果及使用提示等信息顯示出來(lái)。PS/2 接口用于外接PS2鍵盤，用于輸入用戶信息，和進(jìn)行FLASH的一些相關(guān)操作。LCD和PS/2 鍵盤為用戶創(chuàng)造了良好的人機(jī)交互環(huán)境。
圖4所示為基于FPGA的虹膜識(shí)別系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖。NiosI1集成開發(fā)環(huán)境是NiosII 系列嵌入式處理器的基本軟件開發(fā)工具。所有的軟件開發(fā)任務(wù)均可以在Nios11 IDE下完成。
對(duì)于虹膜識(shí)別系統(tǒng)，NiosII處理器中主要是針對(duì)虹膜圖像的內(nèi)外圓定位、虹膜圖像的 歸一化展開，虹膜圖像的特征提取，虹膜特征匹配進(jìn)行處理。對(duì)軟件中大量使用的開方、 求平方根和三角函數(shù)等較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)，設(shè)計(jì)中采用了自定義指令的方式以提高運(yùn)行 速度；而且針對(duì)耗時(shí)大的歸一化展開函數(shù)和Gabor濾波函數(shù)，分別采用了C2H和自定義模 塊來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加速。
圖中LCD用與顯示虹膜圖像，并顯示相關(guān)提示信息和幫助信息；而PS/2鍵盤采用中 斷的方式，輸入虹膜對(duì)象相關(guān)信息。
1權(quán)利要求
1、基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別方法，其特征在于，所述虹膜識(shí)別方法包括以下步驟(1)虹膜圖像的采集采用基于數(shù)字CMOS圖像傳感器芯片的虹膜圖像采集裝置實(shí)現(xiàn)虹膜圖像的采集；(2)虹膜圖像信息的錄入使用外接SRAM作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，由控制器和圖像采集模塊復(fù)用，虹膜圖像采集裝置將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入SRAM，控制器則在SRAM中讀取圖像數(shù)據(jù)；(3)虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估虹膜圖像采集裝置采集到虹膜圖像后，在進(jìn)行虹膜對(duì)象錄入或識(shí)別前對(duì)虹膜圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估確定采集到的虹膜圖像是否滿足處理要求，若滿足則進(jìn)行后續(xù)處理，否則重新進(jìn)行圖像采集；(4)虹膜圖像信息預(yù)處理在控制器中，將通過(guò)質(zhì)量評(píng)估后的每一幅虹膜圖像進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括虹膜圖像內(nèi)外圓定位、虹膜特征提?。?5)虹膜圖像信息存儲(chǔ)將虹膜圖像信息預(yù)處理后得到的虹膜特征寫入虹膜特征庫(kù)中；(6)虹膜識(shí)別通過(guò)虹膜圖像采集裝置采集待識(shí)別對(duì)象的虹膜圖像，將虹膜圖像進(jìn)行錄入、虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估和虹膜圖像信息預(yù)處理后，提取到虹膜紋理特征，然后將待識(shí)別對(duì)象的虹膜特征與虹膜庫(kù)中各特征進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)虹膜識(shí)別和身份驗(yàn)證。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于所述虹膜圖像內(nèi)外圓定位是指釆用先搜尋3個(gè)以上的邊界點(diǎn)再由點(diǎn)定位圓的方式，即 根據(jù)虹膜圓環(huán)內(nèi)外存在的灰度差特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)的邊界檢測(cè)算子來(lái)得到內(nèi)圓或外圓邊界上 的若干個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，然后再由三點(diǎn)定位圓的方式得到內(nèi)外圓的圓心坐標(biāo)和半徑；所述特征提取采用二維Gabor濾波的方式進(jìn)行，二維Gabor函數(shù)的離散表達(dá)式為G匿、(x，力=exp(-;r"2 [(x - x。 )2 + & - ;;。)2 ]) x exp(-2;^ + s ^2^])這種Gabor濾波器是二維高斯函數(shù)與復(fù)指數(shù)的乘積，其中a表示高斯窗函數(shù)的有效 寬度和長(zhǎng)度，r、 s決定濾波器所具有的頻率，M、 N是劃分的圖像子塊的長(zhǎng)和寬，x和y分 別是當(dāng)前像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，x。和y。分別是每個(gè)子塊的中心點(diǎn)像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo); 取M:N:17， a =0.0625， (r，s)分別取(0， 0.8)， (0.8， 0), (0.4， 0.8)， (0.8， 0.4)， (0， 1)， (1， 0)， (0.5， 1)， (1， 0.5)， (0， 1.2)， (1.2， 0)， (0.6， 1.2)， (1.2， 0.6)， (0,)1.6)， (1.6， 0)， (0.8， 1.6)， (1.6， 0.8)，共得到16個(gè)通道的濾波器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于將所述虹膜圖像劃分為MXN個(gè)像 素大小的子塊，對(duì)每一塊采用用所述16個(gè)通道的濾波器進(jìn)行濾波，然后計(jì)算濾波后的子塊 的均值作為該子塊的特征；經(jīng)過(guò)歸一化展開后的圖像大小為256X64，在提取特征過(guò)程中 提取靠近瞳孔的48個(gè)像素點(diǎn)寬度的紋理特征，即將虹膜圖像劃分為16X3個(gè)子塊，每個(gè)子 塊的大小為MXN=17X17個(gè)像素大小，對(duì)每一個(gè)子塊進(jìn)行16次濾波會(huì)得到16個(gè)特征碼， 最終整個(gè)圖像得到的特征值共有16X48=768個(gè)；然后對(duì)得到的特征值進(jìn)行特征二值化，即 選取各通道濾波結(jié)果的均值作為比較對(duì)象，大于均值的二值化為"l"，小于則為"0"。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于所述虹膜圖像評(píng)估包括虹膜圖像 的定位效果評(píng)估和清晰度評(píng)估；其中定位效果評(píng)估包括判斷內(nèi)外圓半徑大小、內(nèi)外圓半徑比值、內(nèi)外圓圓心坐標(biāo)是否 合理以及偏心率是否在允許范圍內(nèi)，當(dāng)滿足以下條件時(shí)，認(rèn)為滿足虹膜圖像的定位效果評(píng)估其中，虹膜內(nèi)圓表示虹膜與瞳孔的邊界，外圓表示虹膜與鞏膜的邊界，由內(nèi)外圓的定位求得內(nèi)外圓半徑的大小，其中內(nèi)圓半徑在20到90個(gè)像素范圍內(nèi)，外圓半徑在60至lj 165 個(gè)像素范圍內(nèi)視為半徑大小合理；圓心坐標(biāo)(x， y)中x在[130， 180]范圍內(nèi)，y在[95， 140]范圍內(nèi)視為合理；所述偏心率為內(nèi)圓圓心到外圓圓心的距離，允許范圍為不大于15 個(gè)像素；內(nèi)圓半徑和外圓半徑的比值是否合理，這個(gè)比值應(yīng)當(dāng)大于1.5;所述清晰度評(píng)估是指判斷虹膜圖像內(nèi)圓邊界外與虹膜紋理垂直方向一系列點(diǎn)的灰度變 化，并用一個(gè)清晰度系數(shù)記錄這些點(diǎn)的灰度變化的劇烈程度，當(dāng)該系數(shù)大于設(shè)定的閾值時(shí)， 則認(rèn)為待評(píng)估圖像的清晰度滿足系統(tǒng)要求，如果假設(shè)虹膜內(nèi)圓圓心為(xln,yln)，內(nèi)圓半徑 為rln，則以[(xln-rln),yln]為中心在垂直方向上下各取32個(gè)點(diǎn)，計(jì)算這32個(gè)點(diǎn)的方差和 均值的比值，記作b0，同理以[(xln-rln-10),yln]、 [(xln-rln-20)，yln]為心做此處理得到bl和 b2;則清晰度系數(shù)為bl『max(b0,bl,b2)，即b0， bl， b2中的最大值，設(shè)定清晰度系數(shù)閾 值為0.35，清晰度系數(shù)越大則虹膜圖像越清晰。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于在待識(shí)別對(duì)象的虹膜特征與虹膜庫(kù)中各特征進(jìn)行比較時(shí)，采用絕對(duì)距離來(lái)衡量待識(shí)別圖像與特征庫(kù)中某特征的距離，若兩 組特征之間的絕對(duì)距離小于設(shè)定的匹配阛值則表示匹配成功，否則匹配失敗，從而實(shí)現(xiàn)虹 膜識(shí)別和身份驗(yàn)證。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于所述控制器核心芯片為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片，虹膜圖像采集裝置將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入SRAM，然后控制器則在SRAM 中讀回圖像數(shù)據(jù)，控制器對(duì)每一幅虹膜圖像信息進(jìn)行預(yù)處理，并提取每一幅虹膜圖像的紋 理特征信息，然后將提取得到的虹膜特征碼存入到FLASH中，形成一個(gè)虹膜特征庫(kù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的虹膜識(shí)別方法，其特征在于虹膜圖像采集裝置將采集到的 虹膜圖像寫入作為顯存的外接SRAM中，再用相應(yīng)的顯示掃描模塊將SRAM中的圖像數(shù) 據(jù)送往LCD進(jìn)行顯示，進(jìn)行虹膜的識(shí)別時(shí)，控制器將最終的匹配結(jié)果傳送給LCD顯示。
8、 一種利用權(quán)利要求1所述虹膜識(shí)別方法的基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括虹膜圖像采集裝置用于虹膜圖像信息的錄入，和虹膜識(shí)別時(shí)待識(shí)別對(duì)象的虹膜信息的 錄入；控制器即內(nèi)嵌NiosII軟核處理器的FPGA芯片，它主要用于虹膜圖像信息的錄入和 存儲(chǔ)，并對(duì)錄入的每一幅虹膜圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估、預(yù)處理、提取虹膜紋理的特征信息； PS/2鍵盤用于用戶信息的輸入，以及進(jìn)行虹膜識(shí)別的相關(guān)操作；液晶顯示屏LCD:用于顯示采集到的虹膜圖像，相關(guān)操作的提示信息，以及幫助信息； 所述虹膜圖像采集裝置分別與液晶顯示屏LCD和控制器相連，將采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入外 接SRAM，并且，虹膜圖像采集裝置還將采集到的虹膜圖像直接顯示在LCD上；控制器與PS/2鍵盤、LCD、以及虹膜圖像采集裝置相連，所述控制器在SRAM中讀 回圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理，PS/2鍵盤用于輸入虹膜對(duì)象信息、對(duì)寫入FLASH的虹膜對(duì)象 信息相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更改操作，并通過(guò)向控制器發(fā)中斷，使控制器轉(zhuǎn)而處理用戶信息的輸入; 所述控制器控制LCD顯示相關(guān)的提示信息，并且在虹膜識(shí)別時(shí)，控制器將虹膜識(shí)別的最終 結(jié)果送給LCD，用于顯示匹配結(jié)果。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述控制器核心芯片為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片；該系統(tǒng)還包括片外SDRAM通過(guò)RAM接口與控制器相連，用于系統(tǒng)程序代碼 的存儲(chǔ)和執(zhí)行以及中間處理數(shù)據(jù)的緩存。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述虹膜識(shí)別系統(tǒng)還外接 FLASH用于存儲(chǔ)提取到的虹膜紋理特征信息，以及包括開機(jī)界面的圖像數(shù)據(jù)信息。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的虹膜識(shí)別系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。以Altera公司的FPGA芯片為主控芯片，由虹膜采集裝置、液晶顯示屏和PS/2鍵盤組成系統(tǒng)完整的硬件平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括虹膜圖像采集、虹膜圖像顯示、虹膜圖像質(zhì)量評(píng)估、虹膜對(duì)象錄入、虹膜對(duì)象識(shí)別等。其中虹膜對(duì)象錄入及虹膜識(shí)別過(guò)程中的虹膜定位算法提出了一種新穎的簡(jiǎn)單快速的虹膜定位算法。而虹膜特征提取算法部分，采用二維Gabor濾波算法實(shí)現(xiàn)了非常好的特征提取。準(zhǔn)確的虹膜定位效果和獨(dú)特的特征提取算法使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高識(shí)別率高可靠性的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，用于身份驗(yàn)證。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101499134SQ20091010337
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者偉 何, 劉平凈, 玲 張, 林英撐, 琴 賴 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)