掌形识别数据采集系统介绍
摘要： 人体掌形识别对掌形数据的准确性要求很高，本文的DSP数据采集系统可对CCD获得的人体掌型图像实现快速准确的采集和处理。实验结果表明，系统的可靠性、稳定性好。
引言
生物特征识别技术，系指利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定[1]。一些代表性的生理特征有指纹、掌形、脸形、虹膜、视网膜、声音等，但是虹膜识别、脸型识别、声音识别、指纹识别等又存在着设备价格昂贵、受环境影响比较大、容易伪造、存在特殊人群等问题。掌形识别技术是新的一种生物识别技术，可以很好的解决了现有生物识别技术的瓶颈。 本设计讨论的掌形数据采集电路为这种新的识别技术提供准确、可靠的原始数据。
硬件设计方案
基于DSP的数据采集系统，将传感器技术、可编程控制技术、噪声处理技术和图像处理技术等相结合，构成了具有人体掌形数据采集的图像处理系统;实现了对人体掌形图像快速、准确的采集与处理。总体方案的框图1所示。
图1 总体结构框图
数据采集系统工作原理
东芝公司TCD1206的光敏单元受亮度制动调整的白炽灯光的激发将人体手掌的光学图像转化为按时序串行输出的电信号，并在脉冲驱动电路发出的驱动脉冲作用下把模拟图像信号串行输出到前置放大电路前端。经前置放大电路隔直放大后的模拟图像信号再经过滤波电路近一步降噪后输出到TMS320C5509 DSP处理器内部的A/D转换器进行A/D转换。DSP处理器将转换后的数字图像信号存入外扩SDRAM中，并在采集过程中DSP处理器开始对其进行预处理得到手掌轮廓，再根据特征提取分类器的结构算法从处理后的图像中得到有效的特征参数，最后与事先采集到的样本信息进行比对，完成采集识别过程。
CCD驱动电路设计
系统中采用的TCD1206线阵CCD有2160个有效像素单元，其定时时序如图2所示。其中ΦSH是转移脉冲，F1、F2是相时钟，FRS是输出单元的复位脉冲，FOS是采样脉冲。在 FSH脉冲正跳变的作用下，CCD上所有光敏单元内的电荷信号一起转移到各自相应的转移寄存器中，接着在相时钟F1、F2的作用下顺序向输出单元输出[2]。从ΦSH正跳变开始的第64个脉冲以后是有效的光敏信号，输出的信号的大小与入射光的光强及光照时间成正比关系。输出信号中像元位置的确定由相时钟F1、F2的脉冲个数决定 ,与脉冲的宽度无关，且 CCD上一维位置精度取决于CCD上各光敏单元的制造精度[3] 。
图2 TCD1206的定时时序
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在本设计中，使用6MHz作为输入脉冲信号CLK，将它12分频后得到F1、F2，6分频后产生FRS，由图2的时序可知[3]，FSH信号周期至少为FRS信号周期的2236倍，所以FSH信号由CLK信号13416次分频才能产生。系统在EP1C3T144C8 FPGA芯片上实现了硬件测试。VHDL驱动信号产生程序如下：
SH: PROCESS(clk) ;
BEGIN
IF (clk ’event AND clk=’1’)THEN
IF(count1<”11010001100111”)THEN
IF(count1<”00000000000010”)THEN
SH_OUT<=’0’;
ELSE
IF(count1<”00000000000101”)THEN
SH OUT<=’1’;
else
SH_OUT<=’0’;
END IF ;
END IF ;
Count1<=count1 + ‘1’;
ELSE
END IF;
END IF;
END PROCESS;
扩展和时序存储电路设计
TCD1206线阵CCD光敏单元大小为：14mm
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