摘要：虹膜辨认技能被认为是最有出路的生物认证技能之一，并且现已广泛运用于金融、电子商务、国防等范畴。本课题依据TI公司的TMS320仁)M64.37规划了一款实时的虹膜收集和辨认渠道，介绍了体系的结构，并剖析了相关的软件规划，如Codec Engine软件结构和网络传输。该渠道也能够运用于不同的图画辨认范畴。
导言
虹膜辨认技能被认为是最有出路的生物认证技能之一，依托虹膜进行身份辨认具有以下显着的优势：
①唯一性。虹膜具有丰厚的纹路信息，不同人的虹膜的细节特征是绝不相同的，这是运用虹膜辨认的最底子前提条件。
②安稳性。虹膜遭到眼皮、角膜等其他人体器官的维护，不易遭到外界物质的损伤，虹膜自身也没有生理上的病变要素。因而比较指纹、掌纹等其他部位具有更高的安稳性。
③天然防伪性。虹膜围住的瞳孔会由于肌纤维不停地震颤而规则性地改动，瞳孔还会由于光线强弱而缩短或扩张，经过对虹膜的内边际进行定位，也便是对瞳孔巨细的实时监测，就能够简单分辩虹膜的生物学真伪。
④无侵略性。虹膜辨认进程中不需求用户进行任何物理方式的触摸，因而更简单被承受。所以，虹膜辨认是现在身份认证中最有开展出路的认证技能，有着广泛的商场前景和科学研讨价值。
跟着计算机和信息技能的飞速开展，数字信号处理(Digital Signal Processing)技能应运而生并得到敏捷的开展。它是一种经过运用数学技巧履行转化或提取信息，来处理实践信号的办法，这些信号由数字序列表明。其作业原理是接纳模仿信号，转化为0或1的数字信号，再对数字信号进行修正、删去、强化，并在其他体系芯片中把数字、数据解译回模仿数据或实践环境格局。在曩昔的二十多年时刻里，数字信号处理现已在各个范畴得到极为广泛的运用。TI、Freescale等半导体厂商开发的一系列DSP芯片能够很好地对收集、提取、归一化后的虹膜信息进行处理和辨认。国外适当数量的公司正在企图选用虹膜辨认替代人们手中的各种身份验证卡和暗码，并且许多机场、银行的电子设备进步行了实践运用。
在国内，首要偏重于虹膜辨认的理论研讨。现在首要有以下两种：
①选用Gabor滤波和小波改换提取特征，匹配选用方差加权欧式间隔办法;
②用Hough改换找出虹膜中心和半径，运用半径求份额因子，用相关系数测度匹配成果的办法。
综上所述，从世界范围来看，国外的虹膜商场比国内要老练，并现已在金融体系、飞机场等小范围试运转。能够估计未来几年，我国将大规模运用DSP深化虹膜辨认技能运用到某些范畴。在硬件上，我国和发达国家的距离是比较大的。为此，本文提出了依据TMS320DM6437的虹膜辨认体系规划。
1 体系全体简介
该体系经过CMOS摄像头收集人眼虹膜图画，对信息进行解码后交由TMS320DM6437进行处理，然后图画处理子体系调用算法处理，继而把处理成果传输给PC。拟定体系首要由4个部分组成：虹膜图画收集、虹膜图画处理、存储器，以及数据传输部分。CMOS图画传感器担任收集虹膜图画，收集的数据由CPLD分配地址存储在RAM中;当一帧图画收集结束后，CPLD发生外部中止信号，将存储在SRAM中的字节位图复制至SDR AM等候DSP处理，选用闪存存储程序代码和虹膜特征库。整个体系中，DSP要完结数字图画处理作业以及操控其他外部设备。CPLD首要是来完成体系的操控逻辑。体系结构如图1所示。
2 首要硬件简介
2.1 中心处理器
体系选用TMS320DM6437数字信号处理器作为中心处理器，它是TI公司推出的专门为高性能、低本钱视频运用开发的，主频为600 MHz，依据32位定点DSP达芬奇技能的处理器。它选用2级Cache存储器体系结构，片上具有64通道增强型DMA操控器EDMA，支撑杂乱的数据类型的传输，有利于图画数据的高效传输和格局改换。它有8个并行处理单元，选用甚长指令字(CLIW)结构体系，有强壮的处理才能。它还集成了一些外设接口，包括图画处理子体系、以太网接口、I2C总线接口、DDR2接口和EMIF接口等.其间，VPSS上供给了一个输入接口和一个输出接口，输入接口VPFE用来衔接前端外部设备图画传感器，它由5部分组成，别离是CCDC、IPIPE、H3A、Resizer和Histogram。输出接口VPBE能够衔接显现设备，如analogy SDTV显现器、数字LCD面板等，它包括On-Screen Display模块、带数字LCD和模仿DAC接口的VENC(用以生成模仿式输出)。DLCD操控器发生数字RGB/YCBCR，输出时刻信号和数据。
2.2 网络模块
依据7层OSI网络模型的界说，网络接口作业在其物理层和数据链路层。在TMS320DM6437芯片上带有EMAC/MDIO接口，即供给数据链路层操控，所以挑选网卡芯片时只需求有物理层相关功用即可满足需求。
2.3 存储器模块
体系存储首要依托DDR2存储器，它具有两倍于DDR内存的预读取才能，也便是DDR2内存每个时钟能够以4倍于外部总线的速度读/写数据，并且能以内部操控总线4倍的速度运转。选用了专用的DDR2存储操控器接口拓宽了64 MB的DDR2 SDRAM，为图画处理运用供给了高吞吐率、高容量存储带宽，并且能够持续依据需求扩展到256 MB。此外，还有256MB的Nor Flash为图画处理运用程序脱机运用供给了足够的容量确保。
2.4 硬件预设
在运转整个视频收集体系之前，需求对芯片的引脚进行界说，依据需求来决议芯片各引脚的效果和输出的信号类型。芯片引脚界说经过设置芯片内部PINMUX1、PINMUX2寄存器来确认，所以首要需求运转芯片初始化函数。然后进行前端处理，用来装备CCDC为10位Raw Bayer形式接口，接纳来自数字摄像头的裸数据，一起界说了虹膜图画的分辩率为720×576。接着设置CCDC的视频输出分辩率以及数据途径流向预览器。设置接口接纳来自CC—DC的10位Raw Bayer形式图画数据，在缓冲器接口模块中挑选图画数据流为外部存储器DDR2，指定图画存储地址和偏移地址。继而经过I2C总线来装备CMOS摄像头，需求对PLL设置寄存器进行装备，设置好的时钟信号则作为像素输出时钟运用。还需求设置图画格局寄存器和一些操控寄存器，用于模仿信号和数字信号的增益、黑电平校对和数字偏移的更正。这些寄存器的设置能够使咱们得到更抱负的图画。
终究进行后端处理，用来装备视频处理后端(VPBE)。VPBE中的图画存储器读取地址便是VPFE中的图画存储地址。设置输出信号为NTSC制的复合视频信号(CVBS信号)。在虹膜收集体系中对摄像头的分辩率设置为720×576，调查收集到的图画，帧数安稳、颜色均衡，能够满足要求。当需求改动分辩率的时分，只需改动程序中相应的寄存器设置，硬件无需改变，降低了开发本钱。
3 体系软件规划
在本体系中，片上的软件有：图画收集驱动程序、Codec Engine运用软件和网络模块(NDK)软件程序。整体结构图如图2所示。
在DSP/BIOS实时操作体系下，先将体系上电履行初始化，从程序进口点运转到main函数，然后对相关寄存器的复用引脚和外设接口等进行装备。芯片作业后依据main函数的设置发动使命线程。main函数回来后，由DSP/BIOS对程序操控进程进行调度，包括内存办理、中止处理和使命办理等。本体系包括PreviewTask和TskNdkStackTest两个静态装备的使命线程，前者担任对图画处理驱动模块和Codec Engine结构进行初始化，实时获取虹膜图画、履行处理算法以及输出终究成果，是整个体系的主线程;后者担任网络模块的运转。
3.1 图画收集驱动程序
驱动程序是软件和硬件之间的桥梁，是软件规划中不可或缺的一部分。该驱动程序首要是用于前端的图画收集端，后端则将处理成果经过网络传输至PC。TI公司开发了专门的驱动接口函数，函数名均以“FVID”为默许字头，它由GIO的APIS按需再次封装得到。所用到的首要函数如表1所列。
紧接上文进程，DSP/BIOS发动图画处理主线程，然后主线程运用FVID的API函数获取传感器发来的图画。接着用FVID_crcat函数创立通道，回来句柄，将其作为函数FVID_control的参数，依据不同的指令字符串对接口进行装备。下一步运用FVID_alloc和FVID_queue两个函数向驱动请求3个数据帧，编入buffer行列。然后用FVID_dequeue函数开释行列中的首个buffer，作为FVID_exchange函数的开始参数。之后进入while循环，运用FVID_exchange函数完成图画数据的实时更新。
3.2 Codec Engine运用软件
Codec Engine软件是TI公司专门为达芬奇系列DSP规划推出的一个规范软件结构，能够极大地简轻软件人员的作业量。它是介于运用层和信号处理层之间的软件模块，需求和以下软件模块、东西合作运用：
Framework ComponentS 1.20.02 xDAIS 5.21/XDC Tools 2.93.01/C6x Code Generation Tools version 6.0.8/DSP/BIOS 5.31.05/MontaVista Linux v4.0/Red Hat Enterprise Linux 3 (SMP)
运用Codec Engine软件，首要需求运用初始化函数CERuntime_init()，然后选用Core Engine APIs创立Engine目标并调试。继而经过VISA接口创立算法目标，并经过不同的数据形式和接口函数调用契合XDM规范的算法库。该软件的完成流程图如图3所示。
3.3 网络模块软件程序
本体系选用C6000系列DSP的官方网络开发套件NDK。它依据TCP/IP协议，网络接口较为丰厚，运用灵敏便利。各部分模块称号以及功用如表2所列。
NDK由5大模块组成，其各种网络功用的完成都运用了Socket接口。在本体系中，Socket服务器端便是DSP端，体系创立多个Socket目标，别离担任数据的收发操作。同步履行的操作是并行而互不影响的。
具体完成进程是这样的：网络东西模块程序运用NDK为体系设置一个IP地址，然后在网页窗口输入DSP的网口IP地址，进入DSP端的HTTP服务器，然后完成长途实时监控。此外，运用Socket编程，能够与PC端编写的软件进行通讯，所以用户能够经过PC端的软件给DSP发送操控指令来完成不同操作。
模块中共包括1个主线程和3个子线程，主线程TskNdkStackTest现已依据DSP/BIOS的.tcf装备文件进行了静态的装备。3个子线程别离是sendTsk、receiveTsk和cmdparseTsk，别离用于发送数据、接纳数据和解析PC端软件的操控指令。每个子线程中都有必要创立一个Socket。
结语
本文研讨了依据TMS320DM6437的虹膜辨认体系的软硬件结构规划办法。体系对中心处理器以及首要硬件器材作了介绍，并针对所用到的软件结构进行了具体的剖析，对虹膜收集和辨认渠道的规划具有必定的参考价值。
