基于STM32 微处理器的人眼虹膜识别系统设计

卢 贶，宋 霞

（1.武汉软件工程职业学院，湖北 武汉，430205；2.武汉职业技术学院，湖北 武汉，430074）

1 概述

不同人的虹膜图像是不一样的，本系统能采集和处理虹膜纹理特征和对应的个人信息记录到数据库中。从CCD 摄像头采集得到的虹膜图像，只有经过识别算法的处理，提取得到虹膜纹理特征后，才能应用于我们的实际生活中。虹膜识别与其他生物识别相比，具有以下几个特点：

（1）虹膜数据提取是非接触的，可以避免人之间的相互接触，传播病菌。

（2）在人体中，虹膜受到很多保护，一般的损伤、医疗或疾病无法改变虹膜特性。

（3）采集的虹膜数据具有极坐标特性，便于后续的数据处理。基于以上优点，虹膜识别被认为是较有前途的一种生物识别算法[1]。

2 总体设计

本系统选择ST 公司的F7 系列芯片为主控制器，构成控制中心，电路模块还包括：采集虹膜图像、图像数据相关处理、存储处理的数据、常用串行接口通信，显示分析结果等部分[2]。框图如图1所示。

图1 系统总体设计框图

3 硬件设计

3.1 主控制器介绍

图像显示部分采用带中文字库的数字液晶显示器，具有128col 和64row 的显示范围，可以显示汉字、字符等，也可绘制图形，功耗较低。由于液晶显示器工作时需要有数据缓冲，使用74LS373 作为缓冲存储器，设置跳线用来对液晶背光显示进行显示测试。其电路图如图4 所示。

BIM技术是Building Information Modeling的简称，在对建筑的设计中，BIM技术的应用十分广泛。BIM技术是建筑信息模型，该种模型的建设在近几年的建筑行业中被广泛应用，通过以三维数字技术作为建设的基础，可以模拟建筑物的信息，掌握建筑物实际的操作和建设。BIM技术可以将建筑的所有信息通过数字表达的方式进行模拟，并建立建筑的三维模型，实现对建筑信息的统计和分析。

3.2 图像采集

系统图像采集模块与控制中心的接口采用USB2.0 全速Slave 接口，传输速度可以达到12Mbps，适用快速传输数据。感光器件选用CCD，经过A/D 转换器处理。CCD 采集到人眼数据，将信号经A/D 转换后形成数字信号输送到控制中心，由控制中心经过一系列的处理后得到人眼虹膜数字信号，再进行存储，特征提取，校验等操作。其电路图如图2 所示。

数字摄像头与控制中心的数据交互方式较多，本系统设计使用USB 连接。其他的方式，如专用接口卡，由于设计多样化，通用性差，成本较高；并行接口方式优点是数据传送的适应性较好，不过传输率不太理想；USB 接口方式使用场合较多，资源较丰富[3]。

图2 图像采集电路原理图

3.3 数据存储

路径的经济性受多种因素的影响，而各因素并非一成不变，如运价会随着燃料价格、政策等的变化而变化；受内部或外界的影响，货主集装箱运输需求也会波动.本文选取集装箱运输需求量和运价对路径经济性的影响进行分析.

选用SST39VF1601 芯片内有2M 的寻址空间，提供7us 的Word-program 时间，内部有硬件和软件数据保护措施，可提供100000 次循环写入特性。电路中采用扩展方式使用数据和地址时分方式，该存储芯片占据的空间起始地址设为地址总映射空间中无缓冲区的起始地址，即0x7400.0000－0x7420.0000 区间，所以对高位地址增加了组合逻辑电路，以保证正确寻址。其电路图如图3 所示

图3 数据存储电路图

3.4 图像显示

控制中心核心是STM32F765 芯片，内部为M7结构。该控制芯片工作速度快，工作频率高达216MHz，是整个人眼虹膜识别系统的核心，主要对采集的人眼数字图像进行处理、提取和识别，并将识别的结果通过LCD 显示，并且把相关信息保存到数据存储器中。

STM32F765 芯片包含有2 兆字节的存储器、512 兆字节的SRAM（包括128 兆字节的关键实时数据TCM RAM）、16 兆字节的指令TCM RAM（用于关键实时例程）。电源电压可降至2V 以下，有完整的节电模式。STM32F765 芯片具有的特点，可满足人眼虹膜图像处理的实时性要求。

图4 液晶显示电路原理图

4 软件设计

从CCD 摄像头采集得到的人眼虹膜图像，经过识别处理，得到虹膜纹理数值。虹膜识别算法的实现需要经过以下几个步骤，即为虹膜图像的定位（虹膜内圆和外圆定位）、预处理（实现虹膜图像从直角坐标到极坐标的转换）、处理特征数据和判断[4]。每一个步骤的实现简述如下：

（2）虹膜预处理：使用双线性插值方法实现虹膜图像从直角坐标到极坐标的转换。

（1）虹膜定位：在虹膜内圆定位方面，首先利用灰度阈值分离出瞳孔，然后使用重心法得到瞳孔内一点，再使用8 邻域规则定位得到瞳孔圆周四点，通过这四个点的坐标值，便可得到瞳孔圆的圆心坐标及半径。

安：首先，我认为没有“阿根廷学派”的概念，阿根廷确实有一批钢琴家，也有自己的风格，但这样的风格首先发源于那不勒斯，可谓原汁原味的“那不勒斯风格”。而说起法国钢琴学派，这对我当然影响巨大，因为除齐科里尼以外，帕内拉教授也曾与玛格丽特·隆学习，尽管当我们回听两人的录音时，很难相信二人均出自隆夫人门下。

（3）虹膜特征提取与匹配：使用相关变换对虹膜纹理进行编码，从而提取得到虹膜纹理特征，然后利用方差倒数加权欧式距离分离器来予以识别[5]。

四是深化“走出去”发展战略，为国家共建“一带一路”倡议作出努力。勇担我国现代农业对外合作的“排头兵”的历史使命，紧抓国家共建“一带一路”倡议的重大机遇，立足垦区的人才、技术和组织化优势，以全球视野优化主产业的布局发展规划，从种植基地、原料加工、市场销售等各环节谋划农业全产业链的全球布局，增强广东农垦在现代热带农业国际市场的竞争力和话语权，真正实现打造国际化大型现代农业企业集团的目标。加大力度强化海外项目的管控，严防风险。在巩固提高、做强做优天然橡胶海外发展的基础上，积极谋划甘蔗、剑麻等优势产业“走出去”发展。

临床药师参与1例滤泡性淋巴瘤合并丙型肝炎患者免疫化疗方案制订的病例分析 ……………………… 徐 姗等（9）：1267

图5 人眼虹膜识别算法程序流程图

5 结语

本系统对人的眼部图像进行采集，图像传送到STM32 微处理器芯片，在芯片内部按照设定的方式进行图像处理，提取出其纹理特征，与系统存储器中的数据库进行比较匹配，当有匹配结果时，通过液晶显示器显示个人的身份等，如果没有匹配，会根据用户的需要选择是否把陌生的纹理特征存于设定的存储区，以待存储，并在液晶显示器上显示没有此人信息。系统处理的虹膜纹理特征数据库可通过接口与电脑进行数据交换。本设计已形成产品投入生产和销售，在实际使用中，具有性价比高，可靠性强、适用性广等特点。