规划并完结了一种以TMS320DM6437 DSP为中心的掌静脉图画收集体系。本体系选用了波长为470 nm蓝光和波长为850 nm近红外光作为首要光源，经过手掌和光源体系非触摸的方法收集手部图画，收集完手部图画后，提取手部的特征信息，然后结合特征辨认算法进行身份辨认。该体系首要包含CMOS传感器、TMS320DM6437的视频处理子体系(VPSS)和显现器。试验成果表明：该体系收集到的图画明晰、体系稳定性好、收集速度快，满意了体系的规划要求。
TMS320DM6437是一款32位定点DSP达芬奇(DaVinci(TM))技能的处理器，首要适用于对体系功用要求比较高而又要求价格低廉的客户。该器材选用TI第2代超长指令字(VLIW)结构(VelociTI.2)的TMS320C64x+DSP内核，主频可达700MHz，支撑8个8位或4个16位并行MAC(multiplyaccumulates)运算，峰值处理才能高达5 600 MIPS。
1 体系整体硬件结构及作业原理
本体系的根本规划思维是选用470 nm的蓝光和850 nm的近红外光主动照耀手掌，手掌和光源以非触摸的方法经过CMOS摄像头收集手掌图画，CMOS摄像头把收集的图画由光信号变成了电信号传送到DSP进行处理，DM6437把CMOS摄像头传过来的手掌图画进行处理，在DSP中进行模数转化以及一些必要的处理等，最终将处理成果经过显现屏显现出来。
文中根据这个思维从结构上首要可分为：光源模块、手掌图画收集模块、图画信息处理模块、数据通信与传输模块、图画显现处理模块5部分构成。体系结构框图如图1所示。
图1：体系结构框图
CMOS摄像头把收集到的图画传送到视频解码芯片TVP5146中，经过视频解码芯片把数字信号转化成模仿信号，DM6437经过I2C总线对 TVP5146芯片进行装备，TVP5146芯片在同步信号的操控下，把收集到的手掌图画数据以YCbCr的格局传送到视频处理前端进行处理，YCbCr 的份额是4：2：2。视频处理前端的CCDC操控器会对图画数据进行预处理，把处理后的图画数据存放在DDR2里，假如要显现图画视频信号，则可以内行场同步信号下，经过视频处理后端读取存储在DDR2中的视频数据在经过处理后经过显现屏进行显现。
2 TVP5146简介
TVP5146芯片是一款专门用于图画和视频的解码芯片，可以把模仿视频信号转化为数字视频信号。
TVP5146有以下特色：它可以把复合视频信号和PAL制信号解码成数字信号;它有4路模数转化通道，能把Y/C信号、CVBS信号、RGB信号与 YCbCr信号等进行模数转化。模仿信号以2倍的频率进行采样或许经过ITU—R BT.601频率进行采样，然后经过下降频率和滤波到像素频率进行输出;CVBS信号解码：经过芯片内部的5线自适应梳状滤波器可以把亮度和色度别离出来，这样可以增强亮度和色度别离的作用，有用的下降了亮度与色度的相互搅扰;TVP5146首要功用模块包含：4路10通道A/D转化的模仿前端模块;可进行同步检测的时钟处理模块;VBI数据处理模块;复合视频信号和Y信号处理模块;RGB格局信号及YCbCr格局信号处理模块;输出格局模块;I2C总线模块;复制维护检测模块。
3 图画收集模块的规划
在本体系中，DM6437的YI[0：7]视频输进口与TVP5146输出接口Y2-Y9衔接，经过I2C总线的方法对解码器的寄存器进行初始化操作。因为信号输入端口挑选的是VI_2_B，所以需求将模仿通道寄存器设置为05H，因为输出的是PAL制式，所以需求将视频规范寄存器设置为02H。制式挑选寄存器设置成3FH，它表明的是NTSC制式和PAL制式主动挑选。色彩操控寄存器设置成04H，它的作用是NTSC和PAL最优化色彩捕捉。初始化寄存器1设置成43H，它的作用是挑选10位4：2：2的输出格局。把初始化寄存器2设置成11H，它的作用是YC bCr和时钟输出使能。把初始化寄存器4设置成AFH，它的作用是笔直同步信号和水平同步信号输出使能。DM6437的PCLK时钟信号由解码器的 DATACLK，作为视频输入的时钟信号，DM6437的行场同步信号都是由视频解码器供给。电路衔接图如图2所示。
图2：TVP5146与DM6437衔接图
4 视频处理子体系(VPSS)
TMS320DM6437的视频处理部分首要包含视频处理前端(VPFE)体系和视频处理后端(VPBE)体系，这两个部分也被称为 DM6437的视频子体系VPSS。视频处理前端的首要功用是承受图画传感器或许视频解码器传过来的数字视频数据，首要有CVBS数据、RGB格局数据、 YCbCr格局数据等数据类型，视频处理前端会把接纳到的数据做一些处理。视频处理后端的首要功用是输出视频前端处理器处理后的数字数据，经过视频处理后端的一些处理后把数字视频数据传送到显现窗口进行显现等。VPSS功用结构图如图3所示。
图3：VPSS功用结构框图
4.1 视频处理前端(VPFE)
CCDC操控器承受来自CMOS的视频信号，顺次经过数据和采样模块、光黑钳位模块、黑电平补偿模块、数据格局化和视频端像素挑选模块来对视频信号进行处理，处理后把图画传输到预览器模块，在预览器模块中首要进行中值滤波、噪声滤波器、CFA插值、Gamam校对、RGB到YCbCr的转化，将图画数据变成YCbCr4：2：2的格局。把处理后的图画存入缓冲区DDR2中，Y存入0X82000000，Cb存入0X8204B000，Cr存入 0X82096000，等候视频处理后端(VPBE)进行处理。
4.2 视频处理后端(VPBE)
TMS320DM6437的视频处理后端首要包含OSD模块和VENC模块，它的首要作用是辅佐图画和视频在显现屏上进行显现。OSD模块的首要作用是把图画数据和视频数据转化成同一个数字视频的格局。VENC首要包含视频编码模块、数字LCD操控器模块和时序产生器模块3部分，视频编码模块首要是完结数字视频到模仿视频的转化;数字LCD操控器模块首要的作用是操控各种数据输出时所需求的时钟信号;时序产生器首要是给编码模块和数字操控器模块供给时钟信号。
5 实时显现电路的规划
实时显现电路首要是依托DM6437、输出驱动OPA361、显现屏来完结的，DM6437把数字信号输入到OPA361中，OPA361答应经过模数转化器的直流共模视频信号输入，然后驱动显现器进行显现。图4为体系实时显现电路的框图。
图4：显现电路框图
显现屏首要是用于显现图画以及辨认成果，在运用前需求对液晶显现模块进行初始化的操作，首要包含挑选数据的传输接口、显现器的亮度、显现窗口巨细的设定等。在本规划中，选用的是A/V数据接口，显现形式为NTSC制式，宽屏显现，所以我挑选了JSC-70MD这个类型的产品。
6 外部存储模块
TMS320DM6437有一个专用的存储器DDR2接口，DDR2存储器的首要作用是用来存储程序和数据以及作为视频图画处理过程中的缓冲区，它的内部存储巨细为256 MB。异步存储器接口首要是用来接口Flash，首要作用是存储固化代码，巨细为64 MB。DM6437设备供给了一条32-bit宽的DDR2总线，EVM经过该总线可与16-bit或32-bit的DDR2 SDRAM设备相连，内部存储空间巨细为128 MB，首要的作用是存储程序和数据。
7 音频输出模块规划
语音模块首要功用是对用户进行操作提示和播报辨认成果，假如用户手掌放置过错则体系会经过语音模块进行提示用户。
7.1 语音芯片的挑选
本规划选用的语音芯片类型为WT588D-U，该模块的作业电压为直流电压2.8伏到5.5伏之间可调，内部存储的空间巨细为32 MB;内部有一个13位的数模转化器，一个12位的脉冲宽度调制操控音频输出方法;PWM可以直接驱动0.5 W的扬声器;它有DAC/PWM两种输出方法;可以加载500段语音;下载方法为USB下载。
7.2 语音模块衔接图
语音模块的操控方法首要有一线串口操控、三线串口操控和按键操控3种方法。本管脚描绘如下：PWM+和PWM-表明的是输出管脚，两者组合可以直接驱动外接扬声器作业;VDD是数字电源输入脚;BUSY引脚表明的是语音忙信号;P03是一线数据和地址输入管脚。本体系操控方法为一线操控形式，电路中运用到的管脚描绘如图5所示。
图5：语音模块电路衔接图
M6437经过GPIO45和语音模块的P03相连，选用一根信号线传送数据和指令。PWM+与PWM-引脚驱动额定功率为0.5 W的外接扬声器，没有运用的引脚接经过10k电阻直接接地，它的作用是维护电路。
7.3 语音模块操控方法
本体系选用的是一线串口操控形式，一线串口操控方法便是经过一条信号线操控语音输出，经过不同的电平占空比来表明数据位0和数据位1。语音模块在传送数据前，先把数据信号推迟5 ms在进行传送。在发送数据时，经过发送地址数据就能直触摸发播映语音。未发送的地址或许指令数据用D0到D7表明，地址指令为00H到DBH，音量调理指令的地址为EOH到E7H，循环指令用F2H表明，暂停指令用FEH表明，图6为操控时序图。
图6：语音模块操控时序图
8 红外感应模块规划
为了使该设备可以完结主动检测用户手掌是否到来以便翻开收集体系，因而体系选用了红外感应模块;当用户手掌笔直间隔镜头外表20 cm时，可以使手掌信息完好呈现在图画传感器视界范围内，所以红外感应模块的感应间隔应该至少为20 cm。本设备选用的漫反射型红外感应模块IR-08H，由能发射近红外光的二极管和接纳反射回来光线的二极管组成，当用户手掌抵达检测方位时会阻止发射管继续宣布的近红外光线，此刻接纳管开端接纳光线，然后驱动输出端OUT电平改变，经过调整间隔调理旋钮来操控发射红外线的长度，以到达要求的检测间隔。
红外感应模块与DSP衔接图如图7所示，将GPIO59引脚作为输入端口，检测输入信号电平改变，完结感应功用;若感应到手掌，体系进入登陆形式;若没有感应到手掌，体系保持省电形式，即图画传感器和液晶显现模块不作业。
图7：红外感应模块与DSP衔接图
9 定论
文中规划了一套根据TMS320DM6437的非触摸式手多模态特征收集体系，本套体系具有很强的实用性和可行性，有用的提高了身份辨认的准确率，受到了用户的高度赞扬。
