本發(fā)明屬于模式識別領(lǐng)域的具體應用，尤其涉及一種用于生物特征識別的DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當今網(wǎng)絡技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，個人的身份認證和鑒別變得尤其重要，也面臨著更加嚴重的考驗。生物特征識別（Biometric Identification Technology）是利用圖像處理、模式識別等計算機技術(shù)針對人體特定的特征，進行可靠地、有效地分析和描述，通過判斷比較從而實現(xiàn)身份識別的一種技術(shù)。生物特征識別技術(shù)根據(jù)用于識別的生物特征不同可分為生理特征和行為特征兩種。常用的生理特征有指紋、生物特征、靜脈、掌型、視網(wǎng)膜紋理、虹膜等；常用的行 為特征有步態(tài)、簽名等。與傳統(tǒng)的身份認證和鑒定手段如證件、鑰匙、自動取款機的銀行卡、用戶名、密碼等相比，基于生物特征識別的身份鑒定技術(shù)具有不易遺忘或丟失、防偽性好、隨身攜帶等優(yōu)點。生物特征識別技術(shù)已成為身份認證和堅定鑒定的熱點，并且應用到各個領(lǐng)域當中。

生物特征識別的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有40多年的發(fā)展史，經(jīng)歷了人工識別階段、人機交互識別階段和自動識別階段。而機器自動識別是近21世紀后才開始得到真正的發(fā)展和應用起來的。幾乎所有的知名理工科大學和大的IT企業(yè)都成立了專門的生物特征識別研究部門。在“9.11”事件后，以美國和日本為代表的發(fā)達國家更加重視安防系統(tǒng)，特別是在生物特征自動識別方面投入了大量資金研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。如Viisage研發(fā)的Face Tools系統(tǒng)、Cognite研發(fā)的FaceVACS-SDK系統(tǒng)和LAU研發(fā)的Hunter系統(tǒng)等都是機器全自動識別系統(tǒng)?；谇度胧较到y(tǒng)的虹膜識別系統(tǒng)大多采用DSP、ARM、FPGA作為主控芯片。目前基于嵌入式架構(gòu)的商業(yè)化虹膜識別系統(tǒng)比較多，國內(nèi)外有多家公司都開發(fā)了各種嵌入式虹膜識別系統(tǒng)，并很多都投入到市場實際應用中。清華大學自主研制多模生物特征身份認證識別系統(tǒng)TH-ID包括兩大部分內(nèi)容個基于生物特征(TH-FaceID)、筆跡(TH-WriterID)、簽字(TH- IrisID)和虹膜(TH-IrisID)生物特征身份認證(識別和驗證)的子系統(tǒng)和利用多種生物特征的多模態(tài)生物特征融合身份認證系統(tǒng)，這個系統(tǒng)構(gòu)建了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的生物特征、筆跡、簽字、虹膜種生物特征的多模生物特征身份識別認證系統(tǒng)，可以進行融合模式的選擇,進行各種可能的模式融合。

近幾年來國內(nèi)外很多學者致力于這方面的研究工作，他們證明了生物特征識別系統(tǒng)的較高的可行性和認證準確率。但是，每一種生物識別在準確率、用戶接受程度、可采集難度等方面都不同，而且都有自己的優(yōu)缺點，適應于各自特定的應用場合。這就決定了單一生物特征識別系統(tǒng)的局限性，比如有一部分人的指紋特征因先天原因難以提取，生物特征圖像會由于表情變化及外部光照等原因干擾等等。所以每種生物特征所能達到的身份認證和鑒別的準確率是相對有限的。這種情況下，基于多種生物特征相結(jié)合的多生物特征識別系統(tǒng)就應運而生。本發(fā)明設計了一種基于NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)，本發(fā)明由DSP、ARM處理器、HPI接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、攝像機和光源、顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備組成，在該系統(tǒng)中將嵌入式多特征識別算法移植到DSP，在ARM端運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，編寫HPI接口的設備驅(qū)動，利用DSP和ARM雙核架構(gòu)，將DSP 提取到的生物特征特征和拍攝到的虹膜以及生物特征圖片轉(zhuǎn)移到ARM中，進行后續(xù)操作。該系統(tǒng)具有交互性好、功耗低、體積小、運行穩(wěn)定、速度快、準確率較高的特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決生物特征識別系統(tǒng)中DSP控制外設能力較弱的缺點，本發(fā)明設計了NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)。本發(fā)明的目的在于，提供一種交互性好、功耗低、體積小、運行穩(wěn)定、速度快、準確率較高的DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述系統(tǒng)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由DSP、ARM處理器、HPI接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、攝像機和光源、顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備組成；具體的，DSP首先對輸入系統(tǒng)的視頻流進行處理，包括生物特征檢測，人眼定位，生物特征識別，之后通過HPI接口將提取到的生物特征特征、生物特征圖片數(shù)據(jù)、人眼圖片數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM處理器端，進而通過顯示設備對圖像信息進行顯示，同時將數(shù)據(jù)信息存入存儲設備，也可以通過網(wǎng)絡設備將信息進行傳輸，還可以通過ARM處理器接入外部設備。

在該NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)中，所述DSP采用TI公司生產(chǎn)的TMS320DM642芯片，主頻720MHZ，處理最高值達到5760MIPs，用它實現(xiàn)所選擇的生物特征檢測生物特征識別和人眼定位算法有可滿足對生物特征圖像的實時處理需求；本系統(tǒng)還專為DSP設計了+5V電源作為獨立的器件為DSP供電，配電系統(tǒng)為DSP提供1.4V的電壓，Code Composer Studio開發(fā)環(huán)境與DSP通過14針JTAG端口進行仿真通信。

在該NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)中，所述其特征在于，所述ARM處理器采用S3C6410型芯片，用于對信息進行處理，S3C6410芯片采用64/32bit的內(nèi)部總線架構(gòu)，融合了AXI、AHB、APB總線，支持TFT 24Bit LCD屏，分辨率能支持到1024x1024，顯示輸出接口支持RGB接口，I80接口，BT.601輸出(YUV422 8Bit)和輸出給TVEncoder的接口，支持最多5個圖形窗口并可進行Overlay操作，從window0到window4，分別支持不同的圖像輸入源和不同的圖像格式，可以接收來自Carema，F(xiàn)rame Buffer和其他模塊的圖像數(shù)據(jù)，可以對這些不同的圖像進行Overlay，并輸出到不同的接口，如LCD，TV Encoder。

在該NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)中，所述HPI接口能夠通過ARM處理器直接訪問DSP及其存儲空間的并行口，主機設備作為一個主要的接口從而可以進行更加容易的訪問，DSP和ARM處理器可以經(jīng)過內(nèi)部和外部的存儲器進行信息的相互交換，ARM處理器還能夠直接訪問DSP存儲映射的外圍設備，本系統(tǒng)中的HPI接口選用的是16位的傳輸模式，通過HPI接口，ARM處理器與DSP之間還可以實現(xiàn)互發(fā)中斷。

在該NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)中，雙核架構(gòu)識別系統(tǒng)的工作流程如下所示：

步驟1、在DSP中進行系統(tǒng)初始化；

步驟2、在DSP中對生物特征進行檢測；

步驟3、在DSP中對生物特征進行分類；

步驟4、在HPI接口中進行生物圖像數(shù)據(jù)傳輸；

步驟5、在HPI接口中進行生物特征數(shù)據(jù)傳輸；

步驟6、ARM處理器對生物特征數(shù)據(jù)進行存儲；

步驟7、ARM處理器對生物特征數(shù)據(jù)進行輸出。

在該NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的生物特征識別流程如下所示：

步驟1、開始；

步驟2、加載分類器；

步驟3、計算積分圖像；

步驟4、初始化檢測窗口；

步驟5、檢測窗口是否大于圖像寬度，是則轉(zhuǎn)到步驟12，否則轉(zhuǎn)到步驟6；

步驟6、遍歷所有子窗口；

步驟7、是否通過所有分類器，是則進入步驟8，否則轉(zhuǎn)到步驟11；

步驟8、存儲檢測結(jié)果；

步驟9、結(jié)果合并；

步驟10、輸出最終生物特征；

步驟11、增大檢測窗口，轉(zhuǎn)到步驟5；

步驟12、結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是：

NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由DSP、ARM處理器、HPI接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、攝像機和光源、顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備組成；其中，DSP采用TI公司的TMS320DM642芯片，用于圖像信息的實時處理；ARM處理器通過USB接口和R232串口與系統(tǒng)的顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備雙向連接，用于對信息進行處理；HPI接口分別與DSP和ARM處理器之間雙向連接，用于實現(xiàn)信息的交換；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊通過JTAG接口同DSP雙向連接，用于將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的信號；攝像機和光源通過視頻接口和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊雙向連接，通過R232串口和DSP雙向連接，用于目標圖像信息的采集。在該系統(tǒng)中將嵌入式多特征識別算法移植到DSP，在ARM端運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，編寫HPI接口的設備驅(qū)動，利用DSP和ARM雙核架構(gòu)，將DSP 提取到的生物特征特征和拍攝到的虹膜以及生物特征圖片轉(zhuǎn)移到ARM中，進行后續(xù)操作。該系統(tǒng)具有交互性好、功耗低、體積小、運行穩(wěn)定、速度快、準確率較高的特點。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的解釋說明。

圖1是NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)總體框架圖；

圖2 是HPI內(nèi)部結(jié)示意構(gòu)圖；

圖3 是雙核架構(gòu)識別系統(tǒng)的工作流程圖；

圖4 是系統(tǒng)的生物特征識別流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的具體實施方式為：所述的NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)，其ARM處理器通過USB接口和R232串口與系統(tǒng)的顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備雙向連接，HPI接口分別與DSP和ARM處理器之間雙向連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊通過JTAG接口同DSP雙向連接，攝像機和光源通過視頻接口和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊雙向連接，通過R232串口和DSP雙向連接；具體的，DSP首先對輸入系統(tǒng)的視頻流進行處理，包括生物特征檢測，人眼定位，生物特征識別，之后通過HPI接口將提取到的生物特征特征、生物特征圖片數(shù)據(jù)、人眼圖片數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM處理器端，進而通過顯示設備對圖像信息進行顯示，同時將數(shù)據(jù)信息存入存儲設備，也可以通過網(wǎng)絡設備將信息進行傳輸，還可以通過ARM處理器接入外部設備。

圖1是NEXT系列產(chǎn)品DSP和ARM雙核識別系統(tǒng)總體框架圖，該系統(tǒng)由DSP、ARM處理器、HPI接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、攝像機和光源、顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備組成；其中，DSP采用TI公司的TMS320DM642芯片，用于圖像信息的實時處理；ARM處理器通過USB接口和R232串口與系統(tǒng)的顯示設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備以及外部設備雙向連接，用于對信息進行處理；HPI接口分別與DSP和ARM處理器之間雙向連接，用于實現(xiàn)信息的交換；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊通過JTAG接口同DSP雙向連接，用于將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的信號；攝像機和光源通過視頻接口和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊雙向連接，通過R232串口和DSP雙向連接，用于目標圖像信息的采集。

圖2是HPI內(nèi)部結(jié)示意構(gòu)圖，在該系統(tǒng)中，HPI接口能夠通過ARM處理器直接訪問DSP及其存儲空間的并行口，主機設備作為一個主要的接口從而可以進行更加容易的訪問，DSP和ARM處理器可以經(jīng)過內(nèi)部和外部的存儲器進行信息的相互交換，ARM處理器還能夠直接訪問DSP存儲映射的外圍設備，C6000系列DSP的HPI寄存器是32位的，也只有低16位有效，與C5000系列DSP的HPIC寄存器定義的功能保持一致。不同版本的HPI接口的HPIC位定義的主要不同之處在于軟件握手HRDY位的有無，其它位名稱可能存在比較細小差異，但功能定義都是一樣的。本系統(tǒng)中的HPI接口選用的是16位的傳輸模式，通過HPI接口，ARM處理器與DSP之間還可以實現(xiàn)互發(fā)中斷，該接口存在HPIAR，HPIAW兩個地址寄存器，HPIAR是讀操作地址寄存 器；HPIAW是寫操作地址寄存器。

圖3是雙核架構(gòu)識別系統(tǒng)的工作流程圖，該雙核架構(gòu)識別系統(tǒng)的工作流程如下所示：

步驟1、在DSP中進行系統(tǒng)初始化；

步驟2、在DSP中對生物特征進行檢測；

步驟3、在DSP中對生物特征進行分類；

步驟4、在HPI接口中進行生物圖像數(shù)據(jù)傳輸；

步驟5、在HPI接口中進行生物特征數(shù)據(jù)傳輸；

步驟6、ARM處理器對生物特征數(shù)據(jù)進行存儲；

步驟7、ARM處理器對生物特征數(shù)據(jù)進行輸出。

圖4是系統(tǒng)的生物特征識別流程圖，該系統(tǒng)的生物特征識別流程如下所示：

步驟1、開始；

步驟2、加載分類器；

步驟3、計算積分圖像；

步驟4、初始化檢測窗口；

步驟5、檢測窗口是否大于圖像寬度，是則轉(zhuǎn)到步驟12，否則轉(zhuǎn)到步驟6；

步驟6、遍歷所有子窗口；

步驟7、是否通過所有分類器，是則進入步驟8，否則轉(zhuǎn)到步驟11；

步驟8、存儲檢測結(jié)果；

步驟9、結(jié)果合并；

步驟10、輸出最終生物特征；

步驟11、增大檢測窗口，轉(zhuǎn)到步驟5；

步驟12、結(jié)束。

除了上述以外本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實施例都可以進一步變動結(jié)合。雖然本發(fā)明是就其較佳實施例予以示圖說明的，但是熟悉本技術(shù)的人都可理解到，在所述權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可對本發(fā)明做出多種改動和變動。