选用指纹信息作为身份辨认手法的使用现已很广泛，但传统的指纹信息辨认身份时存在简略被仿制的缺陷。3D指纹信息不光能够进一步进步指纹辨认率并且能够很好地战胜该缺陷。在此首要介绍使用双目视角技能收集3D指纹信息，提出了一种3D指纹信息收集的处理计划。具体介绍了以MTK渠道作为操控渠道，DSP芯片做算法处理的硬件规划。该规划的硬件本钱低且安全性高。在C/S结构的体系规划中，通过测验该硬件计划能够直接在客户端上收集信息，便携性好。
近代指纹辨认体系就指纹的收集办法而言整体可分为触摸式和非触摸式。触摸式的辨认办法，如指纹锁，手续简化辨认率较高，但因为仿照手指蘸墨压印的办法，得到的指纹图画简略被仿照，反侦办能力差，一起简略受手指的环境条件搅扰；非触摸式的指纹辨认体系，能够扫除手指环境及压印等外部要素，进一步进步了辨认率，却有脊纹不明显而失配率高的缺陷。新近提出的依据双目视角的非触摸式3D指纹辨认体系，处理了二维指纹图画脊纹不明显而失配率高的问题，但以计算机为处理中心，体系体积大，便携性差，硬件本钱高。
为了完结指纹信息库的树立及信息的网络化要求，一个完善的指纹收集体系按功用把体系划分为客户端和服务器两部分。以往的收集体系客户端大多只是完结信息收集使命，把收集的信息通过网络上传至服务器，由服务器完结比照算法使命后，再将信息辨认的成果通过网络传递给客户端，这样的体系实时性不高，且便携性欠好，客户端脱离服务器后无法独自完结信息辨认使命，独立性较差。
本文提出了一种双目视角的非触摸式3D指纹辨认体系的计划，使用该计划能够很好地处理以下问题。
（1）指纹信息收集选用双目视角光学收集模块，具有辨认率高，不易被仿照，反侦办能力强的特色。
（2）客户端选用联合MTK 和DSP作为嵌入操控双中心，将传感器收集的指纹信息通过DSP器材做辨认算法，并由MTK 集成渠道完结与服务器无线办法的信息传递。
1 3D指纹信息收集原理
1.1 3D指纹
3D指纹是一种新式的技能手法，能深刻地出现手指上的山脊和山沟般的纹线。一般，选用非触摸的作业办法收集而成，具有以下长处：
（1）真实性高，扫除了揉捏带来的皮肤歪曲，取得的指纹天然舒展；
（2）环境容限率好，各种条件的手指皮肤条件，如干湿、龌龊等，都不影响正常采样；
（3）舒适程度高，非触摸式形式下采样，能够完结隐秘收集指纹，反抗反侦办的各种虚伪手法成功率高；
（4）兼容性好，3D 指纹展平后能够兼容现有二维指纹数据库。
1.2 双目视角
双目视角（Binocular Vision）成像技能能够用于非触摸3D 指纹图画收集，结合现有的两种3D 成像技能——多目视角（N-Views）和结构光（Structured-Light，SI）扫描，而构成的一种3D成像技能，其原理是：选用光投影的办法，在事物上投影出必定款式的结构光，构成必定视点的两台高清摄像头收集数据，通过后台处理该两组数据，复原出某一视觉范围内的3D 图画。该技能收集设备数量少、结构简略、收集速度快。
1.3 双目视角3D指纹收集体系结构图
如图1 所示的双目视角3D 指纹收集结构图，即为本体系的收集传感部分。为了取得高清图画，本体系中挑选了OmniVision 公司出产的800 万像素手机摄像头模组OV8820和三星公司出产的、具有1 920×1 080高清分辨率的A600B 投影仪。因为OV8820 具有移动工业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）以及A600B具有高清晰度多媒体接口（HDMI），便利了体系的集成。
图1 双目视觉的3D指纹收集原理
2 体系整体规划
3D指纹辨认体系选用了客户端/服务器（C/S）形式，如图2所示。服务器作为数据库管理中心，首要接纳客户端的传输恳求，解析指纹数据包的指令和树立数据库反应辨认成果。
客户端首要包含操控单元、指纹算法完结单元和信息收集单元三部分。操控单元完结三大功用：与服务器交互进行成果反应、操控光学收集体系取得数据、与指纹算法中心有用交流处理数据；指纹算法单元则进行杂乱的图画处理；信息收集单元接纳操控中心的操控指令，瞬间完结指纹收集并传输数据。本规划以双核MTK 和DSP 为双操控中心替代以往的单一内核，功用别离、权责清楚，体系的实时性、稳定性以及开放性得到大大的进步。如图2 所示，MTK6577 芯片内部的双核CPU能够完美地完结操控与传输功用别离，TMS320C5515型DSP分管杂乱的图画处理业务。
图2 实时3D指纹辨认体系的结构图
2.1 MTK渠道
联发科技（Media Tek，MTK）渠道，是一款通用的嵌入式手机开发渠道；体系计划内部选用开放式的软硬件接口，具有强壮的技能支撑，用户能够快速地定制无线通讯的使用。在本体系中，MTK渠道作为操控中心，其功用从硬件底层来看是完结数据流的输入/输出；从3D指纹辨认体系上层来看是完结双目视角的照相机驱动、结构光的发生和操控、图画数据的收集、与服务器无线传输通讯等。MTK芯片的挑选首要考虑了以下三个要素：
（1）操控投影仪发生结构光投影，需求支撑高清晰度多（HDMI）；
（2）操控双摄像头收集，需求高功能高速度的MTK芯片；
（3）为确保数据与服务器的实时无线传输，需快速的移动网络。
在MTK 公司的很多基带芯片中，MTK6577 是一款高功能的双核处理器。其主频只高达1.2 GHz，不只芯片内核强壮：选用Cortex A9构架，二级缓存高达1 MB，集成3G移动宽带衔接，支撑单模HSPA+网络，上传下载速度不低于5.6 Mb/s，集成了图画信号处理器、JPEG硬件编码和解码器，最高能够以15 f/s的速度进行800 万像素图画收集等；并且外围接口丰厚，具有一个高清晰度多媒体接口（HDMI）和双摄像头接口。
2.2 DSP功用
数字信号处理器（DSP）在本体系中作为操控中心的隶属组织，首要完结与MTK 芯片之间指纹数据的输入和输出、指纹算法运转处理这两大功用。前一个功用首要是依赖于硬件外部接口间完结，然后一个功用倾向于DSP芯片内部资源。因而，在选型方面首要考虑以下要素：
（1）与MTK 芯片之间完结数据通讯，需求专用的外部存储器接口（External Memory Interface，EMIF）；
（2） 为了确保实时性，专用的快速傅立叶（FastFourier Transform，FFT）运算硬件器更有利于指纹图画算法的履行。
TI 公司的TMS320C5515是一款高性价比的DSP芯片，专为生物形式辨认使用而开发的。芯片选用定点数的TMS320C55xDSP 处理器核，内部有一个紧耦合式的FFT硬件加速器，主频可高达120 MHz，320 KB片上RAM，外加一个EMIF 接口，利于指纹辨认体系的规划与开发。
3 体系硬件规划
3.1 双目视角的硬件接口
MTK6577 选用规范的移动使用处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）协议，便利了用户开发印象方面的使用。本文所规划的体系运用了MTK6577芯片自带的高速照相机串行接口（Camera serial interface，CSI）与相机模块OV8820 进行数据通讯，并选用了串行相机操控总线（Serial Camera ControlBus，SCCB）操控相机进行收集业务，如图3所示。
图3 双目视角的硬件接口
3.2 双操控中心协同接口规划
双目视角的3D 指纹辨认体系选用了双中心的形式。考虑到指纹辨认体系需求完结图画收集、处理、存储并与服务器进行传输等业务，本体系中选用了两片由Micron公司出产的SDRAM存储器MT48LC16M16A2，通过Altera公司的CPLD 芯片，构成大容量双动态的数据存取办法，协同双操控中心的作业业务，如图4所示。MT48LC16M16A2 存储器片是一款具有256 MB 的大容量，位宽为16 b，4 个巨细为4 MB 巨细的存储Bank，不光片内Bank间能够完结乒乓式数据存取，并且片间的乒乓式数据存取，极大便利指纹收集与处理、暂存与传输等业务替换运转。
图4 双操控中心协同接口
4 体系软件规划
整个依据双目视角的3D指纹收集体系软件的规划首要包含客户端模块、服务器端模块和C/S结构下的协同开发三部分，体系软件结构如图5所示。
图5 体系软件结构
4.1 客户端模块规划
客户端模块依据Android渠道进行开发的。在Android渠道的使用层、使用结构层、组件库层和虚拟机等使用结构的基础上，开发了3D 指纹收集体系的指纹算法、图画收集等使用层的程序；在Android渠道的Linux内核层通过可裁剪处理，改善双摄像头、添加结构光协同业务等硬件驱动。
客户端模块作业时，会恳求与服务器衔接，然后敞开多使命多线程，监测收集业务，进行存储，指纹数据处理后，发动通讯线程，发送至服务器，等候服务器匹配呼应指令。
4.2 服务器端模块规划
服务器端模块规划依据Java言语进行开发的，功用的完结选用报文侦听办法。如图5所示，当服务器发动时，首要加入到一个组播地址中，然后初始化Socket，并对规则的端口进行侦听。在客户端与服务器端衔接恳求并两边握手成功后，即进入等候恳求解析指令等状况，能够接纳客户端面的指纹数据，呼应客户端的指纹匹配使命，依据匹配成果反应给客户端。
5 结语
本文依据双目视角的3D 成像原理，选用MTK 和DSP相结合的办法构建了一套指纹辨认体系。该计划选用的3D指纹辨认技能使得指纹辨认度高且反侦办能力强；选用C/S 结构的一起，在客户端就能够完结指纹信息的辨认功用，具有很好的实时性和便携性。一起该计划与能到达类似功能的计划比较硬件本钱低，十分合适即要求安全性高又要求便携性好的场所，如出入境关口等环境的信息检测。硬件体系通过重复测验，完结了客户端的指纹收集、数据的存储及3D指纹算法运算。
