基于Cotex-M4的低功耗掌纹掌脉识别模块的设计

发布时间：2020-07-23 18:41

【摘要】：随着信息社会对个人身份认证需求的日益增长,生物特征识别技术以及产品已经广泛应用到了社会生活的各个方面。掌纹掌脉识别技术是近十年内诞生的新型生物识别技术,该项技术因具备多模态、防假体、防伪造、高精度等特点,已经在生物识别行业占据一席之地。但是传统的掌纹掌脉识别产品因体积过大与功耗较高等因素还局限在门禁、考勤等市场,在便携式设备以及个人终端市场依然处于空缺态势。为了填补掌纹掌脉识别类产品在便携式领域的空白,本课题研究并设计一款适用于便携式设备与个人终端产品的掌纹掌脉识别模块,该模块基于ARM架构的Cotex-M4内核CPU,具备低功耗、小体积等特点,能够独立完成本地离线认证功能。本课题主要开展了以下工作:改进了光源与光路设计方案。原掌纹掌脉识别系统的光源与光路设计方案的功耗较高,光线利用率较低。本课题将光源系统由6颗可见光LED与12颗红外光LED的数量分别缩减至4颗与8颗,根据TIR透镜原理重新设计了导光透镜,提高了光线利用率并降低了系统的光源功耗,经过图像传感器的参数调整,系统获取的图像亮度与原系统近似。设计了一种小型化掌纹掌脉识别模块的结构。基于改进的光源与光路设计方案,结合当前主流便携式设备的外形尺寸,设计了一种适用于便携式设备的小型化掌纹掌脉识别模块结构。通过对元器件的合理布局,采用层叠式结构设计方案,将系统结构尺寸减小至38x28x16mm。设计了一种基于Cotex-M4的低功耗掌纹掌脉识别模块的硬件电路。针对原掌纹掌脉系统硬件电路功耗高的缺陷,采用基于Cotex-M4架构的CPU设计了一种具备低功耗、可本地离线认证的掌纹掌脉识别模块的硬件电路。通过最小系统选型与设计、电路PCB设计以及电路系统的功率估算,电路预估功耗缩减至2W以内。经过测试,本课题设计的系统最大功率为1890mW,额定功率为1320.5mW,待机功率为25μW,支持20人的本地特征存储与离线认证,识别速度小于2s。本系统可以满足向便携式设备、个人终端设备内集成的需要,本系统的设计填补了掌纹掌脉识别技术在便携式设备与个人终端市场的空白。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TP332
【图文】：

式的图像采集，并且静脉特征在可见光下无法获取，具有较强，因此静脉识别技术具有较强的防伪能力，同时还具有活体验掌才具有静脉特征）。但是，单纯的使用手掌静脉特征识别，端。通常手掌的皮下静脉较粗，静脉数量较少，因此掌脉对比较少，同时因个体差异，个别人的手掌因为脂肪较厚等原因，明显，所以单纯的使用掌静脉进行身份鉴别，无法保障较高掌纹和掌静脉识别方法的特点，可以进行多光谱活体手掌识别掌静脉识别技术既继承了掌纹识别的高精度，同时又引入了手为特征，从而使系统的识别精度、活体验证、防伪能力大大掌静脉识别技术采用独创的专用多光谱传感器，利用多光谱现了采集同一个手掌在同一时刻、不同光谱下的图像。掌纹掌不同的光谱下采集同一个手掌的完全不相关的两种生物特征，掌纹和掌静脉图像如图 1-1 所示。

图 2-1 常见手持机造型Figure 2-1 Common handheld model产品，家用智能产品范围内与身份认证能门锁[32]。以指纹锁为例，在市场上常mm 左右，指纹锁造型见图 2-2 所示。根x20mm 以内，也是能够满足集成到智能

北京工业大学工程硕士专业学位论文图 2-1 常见手持机造型Figure 2-1 Common handheld model能产品，家用智能产品范围内与身份认证与智能门锁[32]。以指纹锁为例，在市场上常见30mm 左右，指纹锁造型见图 2-2 所示。根50x20mm 以内，也是能够满足集成到智能

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本文编号：2767697