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基于单片机的隐形指纹识别系统.doc
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基于单片机的隐形指纹识别系统.doc
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摘要
随着科技的飞速发展,人们的安全意识也越来越强,在隐私、财产安
全的问题上,提出了许许多多的解决方案。在众多方案中,人们运用的最
多的就是指纹识别。因为指纹具有唯一性以及终生不变性,因此得到了大
量关注而飞速发展。而随着发展,手机的屏幕也越来越大,势必影响着手
机的体积,更影响着部分人的使用体验。因而如何使得在手机体积不变的
情况下,屏幕可以达到最大值成为了困扰各大厂商的问题。在此基础上,
厂商提出了全面屏的方案,给此问题带来了最好的解决方案。而实现全面
屏其中一个问题就是如何避免在屏幕上开孔,屏幕下面去识别人们的指纹
方法。当今社会,在市场上的屏幕之下的辨别指纹方式主要有这几种:电
容发辨别指纹、光线辨别指纹还有就是用超声波来辨别指纹。而手机的屏
占比例也因此会得到显著升高,从而将促进全面屏时代的到来。本文将对
超声波指纹识别技术进行讨论与探究。
本次将使用 STM32 单片机作为主控进行模拟,意在提高指纹识别精度
以及识别时间,改善目前超声波指纹识别反应慢以及精度略有不足的情况。
此系统中,将利用算法通过计算声波的反射时间形成指纹图像,从而达到
指纹识别的目的。
关键词:超声波 屏下指纹识别技术
Abstract
With the rapid development of science and technology, people's safety
consciousness is becoming more and more strong, on the issue of privacy
property security, put forward many solutions in many scheme, people use most
is fingerprint identification for fingerprint uniqueness and invariance for life, so
got a lot of attention and rapid development and with the development of
mobile phone screen is becoming more and more big, is bound to affect the
volume of a cell phone, more influence on the use of some experience and how
to make the phone under the condition of constant volume, the screen can
achieve maximum has become a serious problems in the major
manufacturers.Manufacturers put forward on this basis, the full screen, brought
the best solution to this problem and achieve full screen one of the problems is
how to avoid the hole on the screen, the vendor and puts forward the screen of
the fingerprint identification scheme under the screen of the fingerprint
recognition on market at present there are three main types: optical fingerprint
capacitive fingerprint recognition and fingerprint identification improved under
ultrasonic fingerprint screen screen proportion, to further promote the
development of the full screen on real significance this article will discuss the
ultrasonic fingerprint identification technology and explore.
This time, STM32 single-chip microcomputer will be used as the main
control for simulation, in order to improve the fingerprint identification
accuracy and identification time, improve the current ultrasonic fingerprint
identification response slow and slightly insufficient accuracy of the situation in
this system, will use the algorithm by calculating the reflection time of the
sound wave to form a fingerprint image, so as to achieve the purpose of
fingerprint identification.
Key words:Ultrasonic Under glass
目录
第一章 概述 .....................................................................................1
1.1 课题研究的背景与意义......................................................1
1.1.1 超声波屏下指纹识别研究的背景与意义.................1
1.1.2 超声波指纹识别技术................................................1
1.2 国内外研究现状 .................................................................2
1.3 超声波指纹识别技术的优势..............................................3
1.3.1 光学屏下指纹识别技术.............................................4
1.3.2 电容式屏下指纹识别技术........................................4
1.3.3 超声波屏下指纹识别技术........................................4
第二章 系统设计 .............................................................................5
2.1 系统设计 .............................................................................5
2.1.1 指纹采集模块.............................................................7
2.1.2 指纹处理模块.............................................................7
2.1.3 用户交互模块.............................................................7
2.2 工作流程 .............................................................................8
2.3 控制模块 .............................................................................9
第三章 指纹采集 ...........................................................................11
3.1 传感器简介 .......................................................................11
3.1.1 传感器简介 ..............................................................11
3.1.2 传感器数学模型.......................................................12
3.2 指纹传感器 .......................................................................13
3.3 指纹采集 ...........................................................................13
3.4 指纹图像处理 ...................................................................15
第四章 实时操作系统 ...................................................................17
4.1 开发环境简介 ...................................................................17
4.1.1 项目管理功能...........................................................17
4.1.2 集成功能 ..................................................................17
4.1.3 编辑器 ......................................................................18
4.1.4 常用的调试命令......................................................18
4.1.5 常用的调试方式......................................................18
4.2 操作系统移植 ...................................................................19
4.2.1 任务调度 ..................................................................19
4.2.2 任务管理 ..................................................................19
4.2.3 时间管理 ..................................................................19
4.2.4 任务间的通信与同步...............................................19
4.2.5 内存管理 ..................................................................19
4.3 操作系统移植中用 C 语言改写的文件............................21
4.4 超声波屏下指纹识别........................................................22
第五章 总结 ...................................................................................25
参考文献 .........................................................................................27
致谢 .................................................................................................29
广东东软学院本科毕业设计(论文)
1
第一章 概述
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 超声波屏下指纹识别研究的背景与意义
指纹识别作为最安全、成本最低的生物识别技术,目前依旧是无可取代的。
而在如今手机全面屏大为火热的情况下,如何避免在屏幕上开孔成为了一个难题。
以苹果为代表的部分曾以 3D 识别技术,通过结构光构建人脸模型进行识别的厂
商,但是此方案对环境要求较高,方案提出初级受到了大量的质疑。因此有设计
师提出了背部指纹识别的方案,但是背部指纹识别其本质也是在机体上开孔,无
法避免受灰尘、污渍影响,并且有部分消费者认为背部指纹识别破坏了手机的整
体美观。在此背景下,有设计师提出了屏下指纹识别作为解决方案。搭载了屏下
指纹识别系统的手机一经推出,立刻受到了大量好评。屏下指纹识别技术既保证
了屏幕的完整性,又符合绝大多数的用户使用习惯,因此可以得出屏下指纹识别
技术才是全面屏迅速发展的新的增长点,并且将逐步成为全面屏的标准配置。
本次研究主要是以第三代超声波指纹识别技术为主要研究对象,进行屏下指
纹的探讨以及研究。在目前开放的技术基础上进行研究以及作方案设想。
1.1.2 超声波指纹识别技术
从 2015 年起高通将超声波的指纹辨别技术 SENSE ID 3D 识别指纹的技术
在世界上各大移动设备上普及,手机厂商们逐渐将屏幕下方的辨别指纹技术发展
起来。有光学达到识别指纹的目的是用光线去“照射”人们指纹的纹理从而发生
光线探测出来,用电容式的辨别指纹方式是运用指纹的传感器与手指的纹路产生
的汗液或者电解液从而形成的指纹图像这两种都或多或少会受到材料、污渍的影
响,而超声波则不会存在这样的问题。由于超声波指纹识别技术的特点就是具有
较强的穿透性,能够穿透玻璃、铝、不锈钢等材质的阻碍物进行指纹识别,因此
手机无需在屏幕上开孔,可以直接将指纹模块置于手机内部,减少屏幕占用。超
声波可以准确的识别各种材料,并且可以透过屏幕进行精确度较高的扫描指纹。
在此背景下,可见超声波指纹识别技术必定会成为移动端生物识别技术的主
流,若超声波指纹识别技术完全成熟的情况下,其产品无论从美观、安全、解锁
速度上都会比电容式以及光学指纹识别技术强大许多,也会使得其产品更受用户
欢迎。
用于身份识别的生物特征,必须具有唯--性和稳定性的性质。研究和经验表
明,人的多个生物识别特征都与其他个体不同,如:声誉、指纹面部、瞳孔等,
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