STM32的条状指纹采集与拼接系统
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2 系统软件设计
2．1 软件总体设计
系统上电后，进行初始化，并进入低功耗等待阶段。在低功耗阶段，采用低速检测手指，即间隔一段较长时间发送一次手指检测指令，如果检测到有手指，则提高指纹采集的频率，进入指纹采集及拼接流程，否则继续等待一段时间后再次检测。软件总体流程如图2所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/159650.htm
为提高指纹采集和拼接的效率，将指纹的帧采集和拼接作为两个线程进行并行处理。由于指纹的采集采用SPI的DMA方式进行，因此MCU可以以较少的时间来介入查询采集是否结束，大部分时间用在复杂度较高的拼接部分。指纹采集的第一帧因为还没有得到可以拼接的数据，而拼接的最后一帧不需要再进行指纹序列的采集，因此这两个部分的操作是相对独立的。而其他时刻，指纹的第N帧采集和第N-1帧的拼接是并行进行的。由于采用DMA方式进行数据传送，采集和拼接并行处理，需要两个指纹帧Buffer来存储采集到的指纹帧数据，其中一个供采集使用，另外一个供拼接使用，在进行完一次采集和拼接的并行操作后，对两个Buffer进行交换使用。
指纹采集的结束有两种条件，一种为手指离开传感器(即不再检测到指纹)，另一种为达到设定的最大指纹有效高度(这里设为288像素，可包含较大指纹有效面积)。当达到上述条件的任何一个时，可判断指纹采集结束。指纹采集和拼接完成后，对拼接完成后的指纹图像进行有效性判断，如果为有效指纹图像，则进行输出，否则放弃并给出出错提醒。
2．2 指纹拼接
由于环境的差异，采集到的指纹序列可能引入一定的噪声。为了消除噪声带来的差异，需要对指纹序列进行2D高斯滤波，模板为：
滤波后的指纹序列，根据灰度纹理信息进行匹配搜索，由于采集环境的差异，需进行一定处理以适应灰度值差异。这里采用MAD准则对第N帧和第N-1帧进行匹配，具体如下：
式中H和W分别为灰度匹配区的像素高度和宽度，PN(i，j)为第N帧指纹在(i，j)处的灰度值，PN-1(i+u，j+v)为第N-1帧指纹经过(u，v)位移后在(i，j)处的灰度值，pmeanN和pmeanN-1为第N帧和第N-1帧的图像灰度平均值。为了节约存储空间，第N-1帧指纹序列从目标指纹图像缓存中提取。指纹拼接流程如图3所示。
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