在实践运用中,简直一切的生物认证技能均经过以下进程完结:传感器收集原始生物特征数据;处理收集数据,完结特征提取,构成代表方针目标的特搜集;形式匹配,将提取的特搜集与数据库中保存的模板进行比照;判别程序,依据比照成果判别用户声明的身份是否能经过验证。关于便携式的生物认证终端来说,一切这些进程都必须由处理器在很短的时刻内完结,因而对处理器功用提出了较高的要求。
图1:依据生物认证技能的大楼办理体系示意图。
近年来,ADI公司推出的会聚式处理器Blackfin系列已经在全球多家抢先的生物认证体系中得到运用。Blackfin处理器是一类专为满意当今嵌入式音频、视频和通讯运用的核算要求和功耗约束条件而规划的新式16/32位嵌入式处理器。Blackfin处理器将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功用,与通用型微操控器所具有的易用性组合在一起。这种处理特征的组合使得Blackfin处理器能够在信号处理和操控处理运用中都具有杰出优势,在许多运用中防止了增设独自的异类处理器,能够轻松完结各种生物认证办法所触及的杂乱数字信号处理运算。
Blackfin处理器已广泛用于视频及图画处理运用,而图画处理正是简直一切生物认证体系的根底技能。以指纹辨认为例,其预处理首要包含指纹图画增强、指纹图画二值化、指纹图画细化和指纹图画细化的后处理,这些都依赖于处理器的图画处理才能。特别是,Blackfin处理器所具有的以下共同特性对生物认证技能的完结供给了重要支撑:Blackfin处理器支撑8位数据以及许多像素处理算法所常用的字长,大大进步了虹膜辨认、人脸辨认等运用中常见的动态图画处理、像素值处理;Blackfin具有L1和L2两级高速缓存结构;因为具有快速的读取速度,这种缓存结构能够有用进步生物特征参数处理速度;生物认证需求对图画进行处理,很多触及到内存数据存取,而Blackfin处理器所具有的DMA操控器能够主动完结数据传输,所需的处理器内核开支很少,节省了处理器的名贵运算才能。
图2:Blackfin处理器内核架构。
现在,Blackfin处理器在单内核产品中可供给高达600MHz的功用。Blackfin处理器系列还供给了低至 0.8V的业界抢先功耗功用。不同于其它的处理器只答应调整作业频率,Blackfin处理器答应规划工程师一起调整电压和频率,然后能最大极限地下降功耗。生物认证广泛地运用于电池供电的便携式设备中,因而关于当今及未来的生物认证运用而言,这种高功用与低功耗的组合特性是必不可少的。
生物认证所触及的技能及产品品种广泛,相关的会聚式处理器运用事例很多,包含Qritek公司推出的全球首款创新式虹膜辨认鼠标;AuthenTec公司的FingerLoc AFS 8600嵌入式指纹辨认设备;Suprema公司Unifinger SFM3000和SFM3500指纹辨认模块;Biometric Access公司的SecureTouch先进体系(STAm)等。本文以全球首款虹膜辨认鼠标产品为例,介绍依据Blackfin处理器的产品规划和计划选型参阅思路。
鼠标虹膜辨认体系规划
电脑中保存有敏感数据,怎么有用防止非授权用户运用电脑?韩国首尔的Qritek公司运用其创新式IRIBIO鼠标虹膜辨认体系能够协助您“亲近凝视”所运用的电脑。Qritek公司的IRIBIO鼠标体系作业进程如下:用户拿起鼠标,向凹面镜望去以聚集眼睛,鼠标上的虹膜照相机开端核算眼睛方位,依据眼睛的行为、感光、巨细,以及东西方国家眼睛形状的差异等进行调整;接着,照相机进行是非成像并进行很多相关处理;最终,将取得的虹膜信息与数据库中存储的模版进行核对。
该体系运用了微型照相机与嵌入式虹膜认证引擎电路板,这些都安装在体积紧凑的核算机鼠标中,完结了与主核算机的物理与逻辑别离。因而,它显着差异于其它生物认证体系,IRIBIO鼠标不会把您重要的个人生物数据注册或存储在电脑硬盘上,一起内置的虹膜辨认运算是在鼠标内的微处理器上完结的,注册及辨认进程在鼠标内部进行,与PC机分隔,能够防止被病毒感染或被网络黑客盗取,嵌入在鼠标内部的软件运用用户特有的虹膜形式作为口令处理认证。
Qritek公司为该产品挑选处理器的最终方针,是为用户供给快速但极具本钱效益的认证处理计划。IRIBIO鼠标内部嵌入的处理器,不只需求在极小占位面积情况下承当许多功用,并且要价格合理、功耗低。关于Qritek公司来说,快速视频处理才能非常重要,其所选用的BF533处理器的500 MHz运转速度不只能够供给所需的功用,并且价格适中。该处理器片上内存达148KB,关于Qritek的IRIBIO鼠标产品来说这是另一个极具吸引力的特性,能够很轻松地满意Qritek公司的虹膜辨认算法对存储空间的要求。
BF533将高功用内核与职业标准接口组合,因而能够让Qritek不用选用高本钱的外部组件。Blackfin处理器内置的体系外设包含 UART端口、SPI端口、两个串行端口(SPORT)和四个通用守时器、一个实时时钟、一个看门狗守时器和一个并行外设接口(PPI),然后加强了处理器的体系扩展特性。Qritek公司运用Blackfin处理器的I/O功用来操控白光LED和红外LED,并衔接CMOS传感器。
Blackfin处理器的高速功用与Qritek公司的快速算法相结合,使该产品的虹膜信息注册只需求7~10秒,而虹膜辨认仅需求1~2秒,在同类产品中具有非常显着的功用优势。
东西支撑
任何一款产品处理计划的挑选都不或许抛开其它要素而仅局限于功用,计划的完结本钱和配套技能支撑也很重要。
Suprema公司除了选用ADI公司的Blackfin处理器外,还充分运用了其仿真东西,选用了ADI公司的集成软件开发和调试环境——VisualDSP++ 软件,该东西使Suprema公司从头到尾地在一致的界面中办理其规划计划。此外,Suprema公司还选用了VisualDSP++内核(VDK)库用于使命调度和处理器之间的通讯,然后能使Suprema充分运用先进的调度和资源分配办法,以便专门处理存储器分配和守时约束条件问题。这些东西协助 Suprema公司更有用地运用例程代码,无须从头开端规划,因而节省了开发和调试时刻。