1. 研究目的与意义（文献综述）
随着科学技术的快速发展，指纹识别技术越来越被广泛关注，而且随着指纹传感器与控制芯片的性价比越来越高，近几年来指纹识别逐渐由刑侦领域走向了民用领域，在门禁、考勤、保险柜等领域中得到广泛应用。指纹识别能够这么快普及发展，主要是其优点明显。人手的指纹它是人的一种生物特征。该特征具有独特的性质,其花纹的细节由细微纹点和纹脊的起点、终点、分叉、结合等组成。正是这些无穷无尽的细节特征组合构成了指纹的唯一性。事实上,甚至包括双胞胎,世界上两个指纹相同的几率几乎为零,这就构成了指纹的第一大优点。指纹特征的另外几大优点是:不变性—即指纹的图案永远不会改变;与主体永不分离性—即指纹不存在丢失、遗忘、被窃取的可能;指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全、准确、无干扰,可实现快速登录注册,系统兼容性好,也就是说可以独立或者通过联网构成系统且很容易并入各类证卡和定义识别系统中。因此,指纹识别技术的应用范围极广。通过对国内的自动指纹识别系统市场进行一系列的调查，目前主要存在两种自动指纹识别系统：离线式和在线式。在线式主要是指电脑与传感器组成的一套系统，主要通过电脑作为主机从而完成匹配，并能通过互联网实现不同数据库之间的交叉匹配。目前在线式自动指纹识别系统主要应用在刑侦领域和银行等对指纹可靠性要求高的场合。离线式主要是指DSP与ARM构成的主控芯片与传感器组成的一套嵌入式自动指纹识别系统，主要通过主控芯片对指纹进行采集，利用DSP对采集到的指纹数据进行算法处理从而完成匹配。随着嵌入式技术的发展，微处理器的性能得到了很大的提升，人们通过对指纹识别的算法的改进，利用嵌入式技术来实现指纹识别系统与在线式系统相比，离线式嵌入式系统具有成本低、功耗低、性价比高、体积小、可根据需要灵活配置模块等优点。离线式自动指纹识别系统主要应用在门禁系统、考勤系统等民用领域中。
随着半导体技术的进步以及控制芯片性能的提高，自动指纹识别系统由最初的PC机处理，已经过渡到了利用DSP处理算法，ARM系列芯片作为人机交互主控芯片，对采集到的指纹进行处理，自2000年以来，在民用领域得到了空前的发展。目前市场上的自动指纹识别系统一般都采用的是DSP芯片进行算法的处理，利用ARM系列的主控芯片进行工业控制，外扩存储器对指纹图像进行存储。虽然在民用领域得到了很好的发展，但是在一些小型的门禁领域中，例如家庭的使用、实验室的使用、小企业的使用中成本还是相对较高，而且目前市场上的嵌入式指纹识别系统还存在识别效率低下，算法效率以及准确率需要进一步改进，所以现在市场上迫切的需要更低成本、更高性能、更低功耗的嵌入式自动指纹识别系统的出现。此次毕业设计我将利用成本更便宜的STM32F103单片机结合指纹传感器进行嵌入式指纹识别系统的开发，利用STM32F103内部RAM对指纹图像进行算法处理，在改进算法的基础上，实现STM32指纹识别系统的增强滤波和自动匹配，为了进一步降低成本，在不外扩存储器的情况下，通过对STM32的FLASH读写操作实现指纹图像的特征点信息的存取，极大的降低了自动指纹识别系统在家庭等小型应用的成本。
2. 研究的基本内容与方案
首先研究指纹识别原理，说明指纹图像的采集、预处理、特征提取、特征匹配等过程。之后通过对现有的指纹算法和嵌入式系统进行研究，并对算法进行改进和提高，提出了一种基于stm32的指纹识别系统设计方案，其具体研究内容主要分为硬件和软件两个方面的设计：
硬件方面：根据对现有的各种传感器的特性进行分析，选择光学指纹传感器as608采集指纹图像，并对传感器内部电路结构和寄存器功能进行研究，综合考虑传感器不同接口模式，打算选择spi接口进行数据采集，并设计指纹采集模块的硬件电路。同时本设计采用基于arm-contex内核的stm32f103芯片，构建嵌入式指纹识别系统。该系统主要包括电源模块、指纹采集模块、数据存储模块、调试模块、指纹识别结果显示模块以及连接上位机的串口通信模块。
软件方面：指纹采集部分。打算采用通过stm32的i/o口模拟spi与指纹传感器实现同步串口通信，依据spi时序读写控制寄存器，实现指纹图像数据的采集，然后通过异步串口通信把采集到的指纹数据发送到上位机，使用c#对采集指纹图像进行界面显示。算法设计方面。通过对现有指纹识别各个阶段的算法进行研究，并在keil上对其进行编程实现，比较不同处理算法的优劣，对现有指纹处理算法进行改进。在指纹的预处理阶段，通过求取指纹方向场，实现指纹图像的 gabor 增强，选择自适应的分块阈值法实现图像的二值化，提高了图像识别的准确率；在匹配算法上，为了减少拒判时间，提出“初匹配”和“全局匹配”的方式，提高了指纹识别的效率。最终实现了一套适合嵌入式系统的指纹处理算法，并将该算法移植入嵌入式系统实现嵌入式的指纹识别。
3. 研究计划与安排
第1周—第3周搜集资料，撰写开题报告；
第4周—第5周论文开题；
第6周—第12周撰写论文初稿；
4. 参考文献（12篇以上）
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