基于STM32 微處理器的人眼虹膜識別系統(tǒng)設(shè)計

盧 貺，宋 霞

（1.武漢軟件工程職業(yè)學院，湖北 武漢，430205；2.武漢職業(yè)技術(shù)學院，湖北 武漢，430074）

1 概述

不同人的虹膜圖像是不一樣的，本系統(tǒng)能采集和處理虹膜紋理特征和對應的個人信息記錄到數(shù)據(jù)庫中。從CCD 攝像頭采集得到的虹膜圖像，只有經(jīng)過識別算法的處理，提取得到虹膜紋理特征后，才能應用于我們的實際生活中。虹膜識別與其他生物識別相比，具有以下幾個特點：

（1）虹膜數(shù)據(jù)提取是非接觸的，可以避免人之間的相互接觸，傳播病菌。

（2）在人體中，虹膜受到很多保護，一般的損傷、醫(yī)療或疾病無法改變虹膜特性。

（3）采集的虹膜數(shù)據(jù)具有極坐標特性，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。基于以上優(yōu)點，虹膜識別被認為是較有前途的一種生物識別算法[1]。

2 總體設(shè)計

本系統(tǒng)選擇ST 公司的F7 系列芯片為主控制器，構(gòu)成控制中心，電路模塊還包括：采集虹膜圖像、圖像數(shù)據(jù)相關(guān)處理、存儲處理的數(shù)據(jù)、常用串行接口通信，顯示分析結(jié)果等部分[2]。框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

3 硬件設(shè)計

3.1 主控制器介紹

圖像顯示部分采用帶中文字庫的數(shù)字液晶顯示器，具有128col 和64row 的顯示范圍，可以顯示漢字、字符等，也可繪制圖形，功耗較低。由于液晶顯示器工作時需要有數(shù)據(jù)緩沖，使用74LS373 作為緩沖存儲器，設(shè)置跳線用來對液晶背光顯示進行顯示測試。其電路圖如圖4 所示。

BIM技術(shù)是Building Information Modeling的簡稱，在對建筑的設(shè)計中，BIM技術(shù)的應用十分廣泛。BIM技術(shù)是建筑信息模型，該種模型的建設(shè)在近幾年的建筑行業(yè)中被廣泛應用，通過以三維數(shù)字技術(shù)作為建設(shè)的基礎(chǔ)，可以模擬建筑物的信息，掌握建筑物實際的操作和建設(shè)。BIM技術(shù)可以將建筑的所有信息通過數(shù)字表達的方式進行模擬，并建立建筑的三維模型，實現(xiàn)對建筑信息的統(tǒng)計和分析。

3.2 圖像采集

系統(tǒng)圖像采集模塊與控制中心的接口采用USB2.0 全速Slave 接口，傳輸速度可以達到12Mbps，適用快速傳輸數(shù)據(jù)。感光器件選用CCD，經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換器處理。CCD 采集到人眼數(shù)據(jù)，將信號經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字信號輸送到控制中心，由控制中心經(jīng)過一系列的處理后得到人眼虹膜數(shù)字信號，再進行存儲，特征提取，校驗等操作。其電路圖如圖2 所示。

數(shù)字攝像頭與控制中心的數(shù)據(jù)交互方式較多，本系統(tǒng)設(shè)計使用USB 連接。其他的方式，如專用接口卡，由于設(shè)計多樣化，通用性差，成本較高；并行接口方式優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳送的適應性較好，不過傳輸率不太理想；USB 接口方式使用場合較多，資源較豐富[3]。

圖2 圖像采集電路原理圖

3.3 數(shù)據(jù)存儲

路徑的經(jīng)濟性受多種因素的影響，而各因素并非一成不變，如運價會隨著燃料價格、政策等的變化而變化；受內(nèi)部或外界的影響，貨主集裝箱運輸需求也會波動.本文選取集裝箱運輸需求量和運價對路徑經(jīng)濟性的影響進行分析.

選用SST39VF1601 芯片內(nèi)有2M 的尋址空間，提供7us 的Word-program 時間，內(nèi)部有硬件和軟件數(shù)據(jù)保護措施，可提供100000 次循環(huán)寫入特性。電路中采用擴展方式使用數(shù)據(jù)和地址時分方式，該存儲芯片占據(jù)的空間起始地址設(shè)為地址總映射空間中無緩沖區(qū)的起始地址，即0x7400.0000－0x7420.0000 區(qū)間，所以對高位地址增加了組合邏輯電路，以保證正確尋址。其電路圖如圖3 所示

圖3 數(shù)據(jù)存儲電路圖

3.4 圖像顯示

控制中心核心是STM32F765 芯片，內(nèi)部為M7結(jié)構(gòu)。該控制芯片工作速度快，工作頻率高達216MHz，是整個人眼虹膜識別系統(tǒng)的核心，主要對采集的人眼數(shù)字圖像進行處理、提取和識別，并將識別的結(jié)果通過LCD 顯示，并且把相關(guān)信息保存到數(shù)據(jù)存儲器中。

STM32F765 芯片包含有2 兆字節(jié)的存儲器、512 兆字節(jié)的SRAM（包括128 兆字節(jié)的關(guān)鍵實時數(shù)據(jù)TCM RAM）、16 兆字節(jié)的指令TCM RAM（用于關(guān)鍵實時例程）。電源電壓可降至2V 以下，有完整的節(jié)電模式。STM32F765 芯片具有的特點，可滿足人眼虹膜圖像處理的實時性要求。

圖4 液晶顯示電路原理圖

4 軟件設(shè)計

從CCD 攝像頭采集得到的人眼虹膜圖像，經(jīng)過識別處理，得到虹膜紋理數(shù)值。虹膜識別算法的實現(xiàn)需要經(jīng)過以下幾個步驟，即為虹膜圖像的定位（虹膜內(nèi)圓和外圓定位）、預處理（實現(xiàn)虹膜圖像從直角坐標到極坐標的轉(zhuǎn)換）、處理特征數(shù)據(jù)和判斷[4]。每一個步驟的實現(xiàn)簡述如下：

（2）虹膜預處理：使用雙線性插值方法實現(xiàn)虹膜圖像從直角坐標到極坐標的轉(zhuǎn)換。

（1）虹膜定位：在虹膜內(nèi)圓定位方面，首先利用灰度閾值分離出瞳孔，然后使用重心法得到瞳孔內(nèi)一點，再使用8 鄰域規(guī)則定位得到瞳孔圓周四點，通過這四個點的坐標值，便可得到瞳孔圓的圓心坐標及半徑。

安：首先，我認為沒有“阿根廷學派”的概念，阿根廷確實有一批鋼琴家，也有自己的風格，但這樣的風格首先發(fā)源于那不勒斯，可謂原汁原味的“那不勒斯風格”。而說起法國鋼琴學派，這對我當然影響巨大，因為除齊科里尼以外，帕內(nèi)拉教授也曾與瑪格麗特·隆學習，盡管當我們回聽兩人的錄音時，很難相信二人均出自隆夫人門下。

（3）虹膜特征提取與匹配：使用相關(guān)變換對虹膜紋理進行編碼，從而提取得到虹膜紋理特征，然后利用方差倒數(shù)加權(quán)歐式距離分離器來予以識別[5]。

四是深化“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略，為國家共建“一帶一路”倡議作出努力。勇?lián)覈F(xiàn)代農(nóng)業(yè)對外合作的“排頭兵”的歷史使命，緊抓國家共建“一帶一路”倡議的重大機遇，立足墾區(qū)的人才、技術(shù)和組織化優(yōu)勢，以全球視野優(yōu)化主產(chǎn)業(yè)的布局發(fā)展規(guī)劃，從種植基地、原料加工、市場銷售等各環(huán)節(jié)謀劃農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的全球布局，增強廣東農(nóng)墾在現(xiàn)代熱帶農(nóng)業(yè)國際市場的競爭力和話語權(quán)，真正實現(xiàn)打造國際化大型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)集團的目標。加大力度強化海外項目的管控，嚴防風險。在鞏固提高、做強做優(yōu)天然橡膠海外發(fā)展的基礎(chǔ)上，積極謀劃甘蔗、劍麻等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)“走出去”發(fā)展。

臨床藥師參與1例濾泡性淋巴瘤合并丙型肝炎患者免疫化療方案制訂的病例分析 ……………………… 徐 姍等（9）：1267

圖5 人眼虹膜識別算法程序流程圖

5 結(jié)語

本系統(tǒng)對人的眼部圖像進行采集，圖像傳送到STM32 微處理器芯片，在芯片內(nèi)部按照設(shè)定的方式進行圖像處理，提取出其紋理特征，與系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)庫進行比較匹配，當有匹配結(jié)果時，通過液晶顯示器顯示個人的身份等，如果沒有匹配，會根據(jù)用戶的需要選擇是否把陌生的紋理特征存于設(shè)定的存儲區(qū)，以待存儲，并在液晶顯示器上顯示沒有此人信息。系統(tǒng)處理的虹膜紋理特征數(shù)據(jù)庫可通過接口與電腦進行數(shù)據(jù)交換。本設(shè)計已形成產(chǎn)品投入生產(chǎn)和銷售，在實際使用中，具有性價比高，可靠性強、適用性廣等特點。