SoPC自动指纹识别系统设计

　　1.3 硬件优化技术

　　针对FPGA算术运算中的乘法、除法易出现的时序问题，对浮点数运算、开方算法、反正切算法等耗费大量资源的通用性问题，特别做了如下优化：

　　（1）乘除法均采用Quartus自带的IP核进行运算，IP核采用流水线结构，减少系统中时序不满足情况的发生，提高系统的稳定性；

　　（2）浮点数运算均通过扩大倍数后转为定点数再进行运算，可以在降低运算复杂度的同时降低时间消耗；

　　（3）开方算法采用不恢复余数开方算法实现，只涉及加减和移位，处理时间只有输入位宽的1/2,可降低系统消耗，减少处理时间；

　　（4）反正切运算采用CORDIC算法，采用状态机结构，通过反复迭代实现，算法简单。

　　2 系统实现

　　2.1 MBF200硬件采集模块

　　MBF200开启自动检测功能采集整幅指纹图像。通过设置芯片内部的阈值寄存器THR使芯片适应不同的外部环境。改变内部的PGC、DTR、DCR三个寄存器的值可以调整图像的清晰度，提高采集到的图像质量。

　　2.2 预处理模块的实现

　　图像预处理主要分为指纹图像平滑、背景分离和滤波增强三大部分。通过硬件处理控制状态机实现各个硬件模块的处理。图像平滑采用归一化处理，背景分离采用方差法，滤波增强采用方向滤波图像增强算法来实现.

　　2.3 Nios算法实现

　　软件算法的主要模块分别为二值化、细化、特征提取和特征匹配。其中二值化处理中同时包括二值化后的填充和删除算法；细化算法包括细化后的去伪算法。二值化算法采用阈值法；细化算法采用Hilditch细化算法，同时采用基于8邻域特征点的特征提取算法和基于中心点的匹配算法。