基于嵌入式的身份识别系统的分析和设计-analysis and design of identity recognition system based on embedded system.docx

第一章绪论随着科学技术的不断发展，尤其是信息通讯、计算机、嵌入式微处理器等技术逐渐广 泛和深入地应用，指纹识别技术也已经开始慢慢进入我们的日常生活中。目前许多公司和 研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展，推出许多指纹识别与传统 IT 技术 完美结合的应用产品，同时这些产品也已经慢慢被越来越多的用户所认可[1]。在本章中简单介绍了本课题研究的背景、国内外相关技术发展的现状以及本课题研究 的意义，并给出了全文的大致结构。1.1课题的研究背景 随着社会的发展，身份的认证基本上在所有的场合都是必不可少的。而在很多情况下人们必须要通过自己的身份信息才能完成一些工作。当今的社会已经被广泛地定义为信息社，各种事物都被定义成信息，而我们的身份证明也是一种信息。在大多数情况下，我们 要利用我们的身份信息与外界交流；而外界则利用这种信息来对我们进行身份核实，如我 们办理身份证(用自己的照片)，在网上申请电子邮箱，去银行存款或取款(用号和密码)等[2]。现在的计算机应用中，包括了许多非常机密的文件需要进行保护，大都使用“用户ID+ 密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制。但是，如果一旦密码忘记，或密码被别人 窃取，计算机系统以及非常机密的文件的安全问题就受到了威胁。指纹识别技术多用于对 安全性要求比较高的商务领域，同时随着社会慢慢的发展，为了保护大家个人的隐私，在 我们身边指纹识别技术的产品也会慢慢的变多。1.2 国内外相关技术的研究现状1.2.1 指纹识别技术的发展概况生物识别技术[3-6]是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，它是唯一的、可以测 量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式。生物识别系统对生物特征进行取样，提取 其唯一的特征并且转化成数字代码，并将这些代码组成特征模板。人们用识别系统进行身 份认证时，识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从 而决定接受或拒绝该人。生物测定技术根据人体自身的特征如声音、指纹等来识别个人的 身份。目前，越来越多的生物测定技术可用于身份认证。指纹识别技术是最早的通过计算 机实现的身份识别手段，也是应用最为广泛的生物特征识别技术[7-10]。指纹识别技术有两个很有益的作用就是它的唯一性和稳定性[11]。没有任何两个手指指 纹的纹线形态是完全一致，而且指纹纹线的形态是终生不变。最先开始采用的指纹识别技 术系统为光学识别系统，它属于第一代指纹识别技术。手指表面的干净程度，直接影响到 识别的效果。因此后来出现了第二代电容式传感器技术，它是采用了交替命令的并排列和 传感器电板，交替板的形式是两个电容板，以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质。 两者之间的恒量电介质的传感器检测变化来生成指纹图像。但是由于传感器表面是使用硅 材料 容易损坏导致使用寿命降低，还有它是通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹图像的 所以对脏手指湿手指等困难手指识别率低。发展到今天，出现第三代生物射频指纹识别技术，射频传感器技术是通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮 层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像。1.2.2 嵌入式技术的发展概况嵌入式系统是当今非常热门的研究领域。在 PC 市场已趋于稳定的今天，嵌入式系统 市场的发展速度却正在加快。由于嵌入式系统所依托的软硬件技术得到了快速发展，这几 年嵌入式系统自身获得了快速发展。所谓的嵌入式系统[12]，IEEE(国际电气和电子工程师 协会)标准定义为：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。 微机学会的的定义为：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可分为系统级(各 种类型的工控机)、板级(各种类型的带 CPU 的主板以及 OEM 产品)和芯片级(各种以单片 机、DSP、微处理器为核心的产品)。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础， 软硬件可以剪裁，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的 专用计算机系统[13]。嵌入式系统最初的应用主要以单片机系统为核心，其应用领域非常广泛。但单片机系 统的功能简单，速度较慢，难以适应现代技术的快速发展。特别是随着工业、医疗卫生和 国防等部门对只能控制需求的增长，对嵌入式微处理器的运算速度、可扩充能力、系统可 靠性、功耗和集成度方面提出了更好的要求。嵌入式微处理器体系结构经历了一个从 CISC 到 RISC，从 4 位、8 位、16 位、32 位到 64 位，寻址空间从 64KB 大片 16MB 甚至更大位 数，其集成度进一步提高[14]。嵌入式系统大致经历了 4 个阶段的发展。 第一个阶段是以单芯片为核心的可编程序控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。这一类型的系统大部分用于专业性极强的工业控制系统中，一般