摘要： 人體掌形識別對掌形數據的準確性要求很高，本文的DSP數據采集系統可對CCD獲得的人體掌型圖像實現快速準確的采集和處理。實驗結果表明，系統的可靠性、穩定性好。

　　關鍵詞： 掌形識別;DSP;CCD;數據采集系統

　　引言

　　生物特征識別技術，系指利用人體所固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒定[1]。一些代表性的生理特征有指紋、掌形、臉形、虹膜、視網膜、聲音等，但是虹膜識別、臉型識別、聲音識別、指紋識別等又存在著設備價格昂貴、受環境影響比較大、容易偽造、存在特殊人群等問題。掌形識別技術是新的一種生物識別技術，可以很好的解決了現有生物識別技術的瓶頸。 本設計討論的掌形數據采集電路為這種新的識別技術提供準確、可靠的原始數據。

　　硬件設計方案

　　基于DSP的數據采集系統，將傳感器技術、可編程控制技術、噪聲處理技術和圖像處理技術等相結合，構成了具有人體掌形數據采集的圖像處理系統;實現了對人體掌形圖像快速、準確的采集與處理。總體方案的框圖1所示。

圖1 總體結構框圖

　　數據采集系統工作原理

　　東芝公司TCD1206的光敏單元受亮度制動調整的白熾燈光的激發將人體手掌的光學圖像轉化為按時序串行輸出的電信號，并在脈沖驅動電路發出的驅動脈沖作用下把模擬圖像信號串行輸出到前置放大電路前端。經前置放大電路隔直放大后的模擬圖像信號再經過濾波電路近一步降噪后輸出到TMS320C5509 DSP處理器內部的A/D轉換器進行A/D轉換。DSP處理器將轉換后的數字圖像信號存入外擴SDRAM中，并在采集過程中DSP處理器開始對其進行預處理得到手掌輪廓，再根據特征提取分類器的結構算法從處理后的圖像中得到有效的特征參數，最后與事先采集到的樣本信息進行比對，完成采集識別過程。

　　CCD驅動電路設計

　　系統中采用的TCD1206線陣CCD有2160個有效像素單元，其定時時序如圖2所示。其中ΦSH是轉移脈沖，F1、F2是相時鐘，FRS是輸出單元的復位脈沖，FOS是采樣脈沖。在 FSH脈沖正跳變的作用下，CCD上所有光敏單元內的電荷信號一起轉移到各自相應的轉移寄存器中，接著在相時鐘F1、F2的作用下順序向輸出單元輸出[2]。從ΦSH正跳變開始的第64個脈沖以后是有效的光敏信號，輸出的信號的大小與入射光的光強及光照時間成正比關系。輸出信號中像元位置的確定由相時鐘F1、F2的脈沖個數決定 ,與脈沖的寬度無關，且 CCD上一維位置精度取決于CCD上各光敏單元的制造精度[3] 。

圖2 TCD1206的定時時序

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　　在本設計中，使用6MHz作為輸入脈沖信號CLK，將它12分頻后得到F1、F2，6分頻后產生FRS，由圖2的時序可知[3]，FSH信號周期至少為FRS信號周期的2236倍，所以FSH信號由CLK信號13416次分頻才能產生。系統在EP1C3T144C8 FPGA芯片上實現了硬件測試。VHDL驅動信號產生程序如下：

　　SH: PROCESS(clk) ;

　　BEGIN

　　IF (clk ’event AND clk=’1’)THEN

　　IF(count1<”11010001100111”)THEN

　　IF(count1<”00000000000010”)THEN

　　SH_OUT<=’0’;

　　ELSE

　　IF(count1<”00000000000101”)THEN

　　SH OUT<=’1’;

　　else

　　SH_OUT<=’0’;

　　END IF ;

　　END IF ;

　　Count1<=count1 + ‘1’;

　　ELSE

　　END IF;

　　END IF;

　　END PROCESS;

　　擴展和時序存儲電路設計

　　TCD1206線陣CCD光敏單元大小為：14mm