PG官网电子有像素灰度值排序，求其处于中间位置的值代替ｆ（ｘ，Ｙ）。 滤波窗口可以有各种不同的形状，如
线状、方形、圆形等。本系统采用的是 ３ｘ３的窗口。为了突出ＦＰＧＡ快速计
图６输入为以ｆ（ｘ，Ｙ）为中心的 ９个数据，Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４是３个比 图５ ＦＰＧＡ算法框图
大。若ａ取得过大，则无法消除指 纹区域外的噪声点（背景被误判为 前景），若Ⅱ取得过小，则会造成 区域内脊线断裂（前景被误判为背 景），分割后的指纹图像如图４。 ４滤波
集成电路应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ
图像识别的基础是图像分割，其作用是把反映物体 真实情况的、占据不同区域的、具有不同特征的目标区 分开来，并形成数字特征。图像分割的好坏直接影响后 续图像处理的效果，甚至决定其成败。分割算法至今已 有上千种，每年还有不少新算法出现，然而大都基于图 像在像素级的两个性质：不连续性和相似性。
笔者研究了Ｍｅｈｔｒｅ等提出的基于脊线方向的局部 直方图的分割方法；Ｒａｒｈａ，ｃｈｅｎ和Ｊａｉｎ提出的根据垂直 于脊线方向的灰度方差区分前景与背景的方法；Ｍａｉｏ和 Ｍａｈｏｎｉ提出的利用每一子块的平均梯度来分割指纹图像 的前景与背景等多种方法。在此基础上选择图像分割的经 典方法——自适应的局部阈值图像分割方法。该方法在合 理选取阈值ｒ的情况下，能较好地对图像进行分割【５】。
较。如图１０所示，黑色代表ｌ，白色代表０。以第一行最 左边的模板为例，即可变为０００ １ｌｌ ０１０。考虑到ＦＰＧＡ 的结构，用并行语句让输入的９位像素数据和模板二进 制化数据进行关系运算操作，即可并行地和１２个模板 比较，大大提高了运算速度。ＦＰＧＡ模板匹配仿线，细化后的指纹图像如图１２。
大，反之相反。而灰度值大或者小于均值的点，归一化后 继续大或小于期望均值，而且归一化为点操作，不会改
把指纹图像的平均灰度和对比 度调整到一个固定级别上，以减 少不同指纹图像上的差异。归 一化并不改变指纹脊线和谷线 的清晰度，只是消除样本采集因
Ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ＦＰＧＡ
ＬＵ０ Ｗｅｎ Ｙｕａｎ，ＺＨＵ Ｚｈｏｎｇ Ｍｉｎｇ，ＬＩＵ Ｙｏｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ）
应尽量使该块图像内大于该阈值的像素点数等于小于 该阈值的像素点数。算法流程如图７。
罗文渊，祝忠明，刘 勇 （成都理工大学信息工程学院，四，ＩＩ成都６１００５９）
摘要：在选取较优化的指纹识别预处理算法的基础上，根据算法的结构选取具有并行处理、低
功耗、速度快等特点的ＦＰＧＡ作为实现算法的基本器件。由于用ＦＰＧＡ实现复杂算法较传统器件从思
考角度和实现方向上都有很大区别，所以本次设计从新的方向来完成传统的指纹处理的设计。实际
（１）遍历整个指纹图像，找出纹线）判断该边界点是否应该删除。对边界点Ｐ定义２
用ＦＰＧＡ实现上述算法的难点在于计算Ｖａｒｏ。而计 算期望的关键是求得每个像素的概率，即求子块中每个 像素出现的次数。考虑到ＦＰＧＡ的硬件结构采用并行比 较的方法可以方便求出，（ｉ，．『）的概率，本次设计埘取为 ３。实现模块采用图３所示。 ３图像分割
现有的细化算法存在很多问 题，如细化不彻底、纹线吞噬、骨 架偏离纹线中心等。本设计在对 快速细化和改进的ＯＰＴＡ细化算 法分析研究后，设计一种改进的
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＦＰＧＡ
指纹识别作为生物识别的一种，因其具有唯一性和 稳定性，在身份识别上有着其他手段不可比拟的优势。 随着指纹传感器性能的提高和价格的下降，指纹的采集 越来越容易，指纹识别算法也已比较成熟。传统的指纹 识别系统一般以ＰＣ机和ＤＳＰ为主要处理平台。随着人 们对便携设备的安全性要求越来越高，传统的处理系统 在功耗和处理速度及实时性上已经不能满足需要。
（１）将待处理的图像分成ＷｘＷ的子块（根据实验选取 Ｗ＝８或１６，对一般和较湿的图像选为８，较干的选为１６）
式中Ｃ（ｍ，ｎ）表示块内各点的灰度值，Ａｖｅｒ（ｉ，Ｊ）表示某一 块的均值。
集成电路应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ
（４）得到的纹线很多不是单像素宽，从图像的左上角 开始扫描，每个像素（图为Ｐ）均抽取出图７所示的１５ 个相邻像素，把其中的８个相邻像素（Ｐ１－Ｐ８）与图９的 消除模板比较，如果都不匹配，则Ｐ保留。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｍｏｒｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ｗｅ ｓｅｌｅｃｔ ＦＰＧＡ船ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｄｅｖｉｃｅ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｌｏｗ—ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｆａｓｔｅｒ．ＦＰＧＡ ｉｓ ｑｕｉｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｔｈｏｕｇｈｔｆｕｌ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃ． ｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｎｅｗ ｗａｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ＦＰＧＡ ｈａｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔ．
（５）重复上述过程，直到没有一个像素值被改变为止。 细化算法的硬件设计：细化算法的难点在于快速细 化后的图像和模板比较。这次设计的主要思想是把模板 图变为数据流，只有用二进制数据流的方式才便于做比
集成电路应用Ａｐｐｌｉｃａｔｊｏｎ ｏｆ Ｊｎｆｅｇｒａｔｅｄ ｃ胁ｉｌＳ
指纹识别系统在很大程度上依靠指纹图像的质量。 在实际应用中由于采集条件和采集设备的因素，采集到 的指纹质量比较差，含有大量噪声，容易导致很多问题， 影响后续处理的效果。所以在对指纹特征提取前，必须 进行一系列的预处理，改善输入指纹图像的质量，为后 续处埋奠定基础。
本文在进行多方面比较和论证的基础上，选取较优 化的预处理算法，作为ＦＰＧＡ指纹预处理平台的算法。 并用ＦＰＧＡ实现所选算法。 １处理步骤
为核心控制芯片，通过富士通公司的ＭＢＦ２００指纹传感 器实现对指纹图像的采集，利用ＣＰＬＤ进行接口传输。 ＦＰＧＡ通过读取ＳＤＲＡＭ中的指纹数据，在其逻辑单元 中进行灰度值归一化、图像分割、滤波、二值化、细化 等，从而获得重要的指纹图像信息，以便与指纹模板 库进行对比。系统模块图如图ｌ。图２是采集到的指 纹图像。
实验结果表明，用ＦＰＧＡ完全能满足指纹预处理的 要求，而且提高了运算速度。ＦＰＧＡ的低功耗特点使其在 便携式设备上具有广阔的应用前景。
其中ｌ（ｘ，Ｙ）为子块中像素（ｚ，Ｙ）的灰度值，子块归一化 的目的是调整均值和方差到一个期望的范围，如果用