基于NETFPGA的手背静脉身份认证系统

作者：张冬阳南京大学金陵学院袁杰南京大学电子科学与工程学院(江苏南京)时间：2011-04-27来源：电子产品世界收藏

　　1. 流水线处理

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/119031.htm

　　流水线处理是高速设计中的一个常用手段。如果某个设计的处理流程分为若干步骤且数据处理都是单流向的，前一个步的输出作为下一个步的输入;那么就可以采用流水线设计方法提高系统的工作效率。对于我们的图像处理算法来说，存在很多同一条指令连续处理很长一段数据的情况，此时提高吞吐率就显得非常有意义。另外，主处理芯片Virtex-II Pro的逻辑门资源相对富裕，对流水线的实现规模约束很小。图像的预处理不存在迭代式的反馈回路，使得单元结构更加规则，也非常适合通过Virtex-II Pro实现[2]。

　　图像预处理过程分为滤波、阈值分割、开操作、闭操作这四个步骤。开始处理时，预处理流水线每个时钟周期读入一个像素数据，流水线填满后，每个时钟周期内，预处理流水线再输出一个处理完的像素数据，各个模块间连接，无需缓存。其中开操作由一次腐蚀和一次膨胀构成，闭操作由一次腐蚀和一次膨胀实现。图3以膨胀运算为例说明了流水线处理过程。

　　以图像膨胀流水线模块为例说明：像素数据流进入模块后，先进入三行缓冲器，每行缓冲器输出接到一个三像素缓冲器，相当于把图像信息送入了邻域。这样就可以在每一个时钟周期都进行一次或操作，得到一个像素点的新数据，完成了膨胀算法。其他模块与之类似，在此不再赘述[3-4]。

　　2. 软硬协同处理[5]

　　图像匹配是一项运算量大且耗时的工作。采用软硬协同处理的设计策略，利用硬件模块完成大部分运算，软件负责控制和调度，系统效率大为提升。匹配算法需要进行多次迭代运算(主要针对于平移和旋转)，不适合流水线处理。匹配过程中需要读取返回值进行控制(如控制模板平移的位置，对每次匹配的结果做比较等)，由PowerPC软件程序完成。在硬件系统中，BRAM资源非常有限，不可能同时用很大的内存空间做点集匹配。我们采用BRAM的空间并行化方法。通过改变BRAM的地址来读取的图像信息就可达到平移图像的目的。匹配算法的软硬协同实现框架如图4所示：

　　系统测试方案及测试结果

　　匹配认证结果测试

　　测试方法：对该系统做多样本的综合输入测试，计算拒识率、误识率，建立样本库为50的数据库，反复测试并记录结果。