嵌入式多模态生物特征识别系统设计

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嵌入式多模态生物特征识别系统设计

2022-03-22 09:29:45 | 浏览次数：

【摘要】本文主要针对嵌入式多模态生物特征识别系统设计进行重点探讨和分析，以此能够更好地体现出基于生物特征的身份鉴定技术。

【关键词】多模态；嵌入式系统；生物特征识别

所谓的生物识别技术就是指通过对多个高科技手段技术的有效应用，即计算机与光学、声学、生物传感器及生物统计学原理等，借助人体本身所具有的生理特征，来对个人身份进行鉴定。

一、嵌入式生物特征识别系统的总体设计

（一）嵌入式系统概述

随着近几年我国社会经济的不断发展，计算机和网络的应用越发广泛。而其中所包含的各种嵌入式系统设备在应用数量上明显超过通用计算机，使得任何人在日常生活和工作中都能够拥有嵌入式技术的相关电子产品，如MP3、PDA等。

（二）嵌入式系统的特点

（1）嵌入式系统通常是面向特点而应用的。其中，CPU与通用型存在明显的差异，也就是嵌入式系统具有低功耗、体积小以及集成度高的特点，能够按照要求将通用CPU中由板卡所完成的任务集成在芯片内部，進而使得嵌入系统在设计上更加小型化。（2）嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业中的实际应用结合后的产物。（3）嵌入式系统的相关硬件和软件设备在设计上具有高效率，促使其在实际应用中所选择的处理器具有一定的竞争力。

（三）嵌入式系统的选型

1.嵌入式芯片的选择

众所周知，嵌入式系统的核心就是处理器。在传统嵌入式处理器中，主要是根据具体应用而分为两类，分别是以单片机为主的微处理器和注重数字化后的各种快速算法的数字信号处理器DSP。对于单片机为主的微处理器，在此类芯片产品中，只有8/16位的单片机，具体指Intel的80C51等。该单片机在特征上具有体积小、指令系统简单以及抗感染能力强等。而后者主要应用在大量数据计算的领域中。

2.嵌入式操作系统的选型

近几年我国社会经济的不断发展，推动了嵌入式技术水平的提升。而对实际操作中的系统管理资源也越来越多。在此环境下，相关软件开发的复杂度明显上升。为此，相关人员有必要按照要求，在嵌入式系统中适当地引入操作系统。嵌入式操作系统在嵌入式系统运行是必不可少的系统软件，能够对软硬件资源进行有效组织和管理。在此过程中，通过对程序的合理控制和执行，向用户提供所需服务，进而增强系统的高效性。由于嵌入式Linux受嵌入式硬件平台存储资源与功耗受到一定的限制，所以相关人员在对其进行开发时，需要进行适当的裁剪，对内核中与平台不相关的代码予以剔出。

二、图像采集与显示的软件设计

（一）嵌入式Linux驱动的概念

一般来说，在Linux操作系统下的设备文件类型有三类，即块设备、字符设备和网络设备。对于这种分类方式，相关人员需按照要求，将控制输入/输出设备的驱动程序与其他相关操作系统软件进行分离。

对于字符设备与块设备之间存在的区别，就是在对字符设备发出读/写请求时，具体的硬件I/O则会紧接发生。而块设备主要是将系统内存作为缓冲区。如果用户进程对相关设备的请求可满足用户实际要求，则能够返回所请求的数据。另外，块设备的设计是为磁盘等慢速设备所进行设计的。

对于Linux系统中的设备驱动程序可当做Linux系统与外部设备之间的接口。该设备驱动程序能够对用户屏蔽硬件实现各个细节。

（二）图像采集

该系统主要采用的是Linux系统所支持的OV7620为控制芯片的CMOS摄像头。因该系统应用于多模态生物特征识别系统的图像采集，所以需要使用两个摄像头。之所以这样做，主要是为了能够更好地实现两路的图像采集和传输。

1.OV7620摄像头驱动程序

驱动程序涉及两部分的内容：一是OV7620内部寄存器设置。在此内部中的可编程功能寄存器设置有两种模式，即电模式和SCCB编程模式。二是主体。这需遵循相关标准，来对摄像头模块主体驱动部分进行编写，以此能够为上层应用程序提供规范性的API。

2.多路图像采集程序设计

就是将上述中所编写的摄像头驱动程序模块进行编译内核。在启动目标板后能够对摄像头进行自动识别，之后就能够直接通过对系统的利用获取相关设备信息和数据。

在具体生物特征图像采集系统中，必须要有两路摄像头分别进行图像采集工作。在此过程中，需通过CPU控制系统中所包括的摄像头信息切换工作，确保工作进行的稳定性。