嵌入式多模態(tài)生物特征識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樸瑋澤

【摘要】本文主要針對(duì)嵌入式多模態(tài)生物特征識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)探討和分析，以此能夠更好地體現(xiàn)出基于生物特征的身份鑒定技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】多模態(tài)；嵌入式系統(tǒng)；生物特征識(shí)別

所謂的生物識(shí)別技術(shù)就是指通過對(duì)多個(gè)高科技手段技術(shù)的有效應(yīng)用，即計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器及生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等，借助人體本身所具有的生理特征，來對(duì)個(gè)人身份進(jìn)行鑒定。

一、嵌入式生物特征識(shí)別系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

（一）嵌入式系統(tǒng)概述

隨著近幾年我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越發(fā)廣泛。而其中所包含的各種嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上明顯超過通用計(jì)算機(jī)，使得任何人在日常生活和工作中都能夠擁有嵌入式技術(shù)的相關(guān)電子產(chǎn)品，如MP3、PDA等。

（二）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）嵌入式系統(tǒng)通常是面向特點(diǎn)而應(yīng)用的。其中，CPU與通用型存在明顯的差異，也就是嵌入式系統(tǒng)具有低功耗、體積小以及集成度高的特點(diǎn)，能夠按照要求將通用CPU中由板卡所完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，進(jìn)而使得嵌入系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上更加小型化。（2）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合后的產(chǎn)物。（3）嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)硬件和軟件設(shè)備在設(shè)計(jì)上具有高效率，促使其在實(shí)際應(yīng)用中所選擇的處理器具有一定的競爭力。

（三）嵌入式系統(tǒng)的選型

1.嵌入式芯片的選擇

眾所周知，嵌入式系統(tǒng)的核心就是處理器。在傳統(tǒng)嵌入式處理器中，主要是根據(jù)具體應(yīng)用而分為兩類，分別是以單片機(jī)為主的微處理器和注重?cái)?shù)字化后的各種快速算法的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。對(duì)于單片機(jī)為主的微處理器，在此類芯片產(chǎn)品中，只有8/16位的單片機(jī)，具體指Intel的80C51等。該單片機(jī)在特征上具有體積小、指令系統(tǒng)簡單以及抗感染能力強(qiáng)等。而后者主要應(yīng)用在大量數(shù)據(jù)計(jì)算的領(lǐng)域中。

2.嵌入式操作系統(tǒng)的選型

近幾年我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，推動(dòng)了嵌入式技術(shù)水平的提升。而對(duì)實(shí)際操作中的系統(tǒng)管理資源也越來越多。在此環(huán)境下，相關(guān)軟件開發(fā)的復(fù)雜度明顯上升。為此，相關(guān)人員有必要按照要求，在嵌入式系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)匾氩僮飨到y(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行是必不可少的系統(tǒng)軟件，能夠?qū)浻布Y源進(jìn)行有效組織和管理。在此過程中，通過對(duì)程序的合理控制和執(zhí)行，向用戶提供所需服務(wù)，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)的高效性。由于嵌入式Linux受嵌入式硬件平臺(tái)存儲(chǔ)資源與功耗受到一定的限制，所以相關(guān)人員在對(duì)其進(jìn)行開發(fā)時(shí)，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉簦瑢?duì)內(nèi)核中與平臺(tái)不相關(guān)的代碼予以剔出。

二、圖像采集與顯示的軟件設(shè)計(jì)

（一）嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)的概念

一般來說，在Linux操作系統(tǒng)下的設(shè)備文件類型有三類，即塊設(shè)備、字符設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。對(duì)于這種分類方式，相關(guān)人員需按照要求，將控制輸入/輸出設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序與其他相關(guān)操作系統(tǒng)軟件進(jìn)行分離。

對(duì)于字符設(shè)備與塊設(shè)備之間存在的區(qū)別，就是在對(duì)字符設(shè)備發(fā)出讀/寫請(qǐng)求時(shí)，具體的硬件I/O則會(huì)緊接發(fā)生。而塊設(shè)備主要是將系統(tǒng)內(nèi)存作為緩沖區(qū)。如果用戶進(jìn)程對(duì)相關(guān)設(shè)備的請(qǐng)求可滿足用戶實(shí)際要求，則能夠返回所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。另外，塊設(shè)備的設(shè)計(jì)是為磁盤等慢速設(shè)備所進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

對(duì)于Linux系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可當(dāng)做Linux系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的接口。該設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能夠?qū)τ脩羝帘斡布?shí)現(xiàn)各個(gè)細(xì)節(jié)。

（二）圖像采集

該系統(tǒng)主要采用的是Linux系統(tǒng)所支持的OV7620為控制芯片的CMOS攝像頭。因該系統(tǒng)應(yīng)用于多模態(tài)生物特征識(shí)別系統(tǒng)的圖像采集，所以需要使用兩個(gè)攝像頭。之所以這樣做，主要是為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)兩路的圖像采集和傳輸。

1.OV7620攝像頭驅(qū)動(dòng)程序

驅(qū)動(dòng)程序涉及兩部分的內(nèi)容：一是OV7620內(nèi)部寄存器設(shè)置。在此內(nèi)部中的可編程功能寄存器設(shè)置有兩種模式，即電模式和SCCB編程模式。二是主體。這需遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，來對(duì)攝像頭模塊主體驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行編寫，以此能夠?yàn)樯蠈討?yīng)用程序提供規(guī)范性的API。

2.多路圖像采集程序設(shè)計(jì)

就是將上述中所編寫的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序模塊進(jìn)行編譯內(nèi)核。在啟動(dòng)目標(biāo)板后能夠?qū)z像頭進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，之后就能夠直接通過對(duì)系統(tǒng)的利用獲取相關(guān)設(shè)備信息和數(shù)據(jù)。

在具體生物特征圖像采集系統(tǒng)中，必須要有兩路攝像頭分別進(jìn)行圖像采集工作。在此過程中，需通過CPU控制系統(tǒng)中所包括的攝像頭信息切換工作，確保工作進(jìn)行的穩(wěn)定性。

三、結(jié)語

綜上所述，通過本文對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析后，可充分地了解到該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，為推動(dòng)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]霍光.基于二維Gabor濾波的虹膜特征表達(dá)及識(shí)別方法研究[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

[2]李嘉琦.嵌入式多特征生物識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京理工大學(xué)，2015.