基于FPGA的军用枪支指纹识别系统研究与设计

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针对军队枪支在执勤或训练中容易被不法份子抢夺后危害社会安全的问题,本文提出了基于FPGA(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)的军用枪支指纹识别系统研究与设计方案,解决武器的安全管理问题。指纹识别技术是目前安防技术研究与应用的一个热点,将指纹识别技术直接运用到枪支安全管理中将是武器安全管理的重要发展方向。   本文首先分析了指纹识别技术应用现状和指纹识别系统的分类特点,提出基于FPGA的军用枪支指纹识别系统硬件设计方案,采用SOPC(System On Programmable Chip) Builder技术构建了片上系统内部各硬件功能模块,主要包括UART指纹传感器接口、FLASH接口、SDRAM控制器和LCD接口,并用Protel99SE设计了输入/输出电路、电源和时钟电路,解决片上系统与外围设备的连接和控制的问题;运用IP核技术和灵活的硬件编程技术,将二进制的乘法和除法等复杂的算法用硬件实现,解决由软件实现的算法运算速度慢的问题,仿真测试证明设计方案是可行和有效的。   其次,针对目前指纹识别算法应用的分类特点,对比优劣,提出了加权灰度共生矩阵改进算法,解决原灰度共生矩阵在纹理方向上描述不足的缺陷;在改进算法中结合运用PCA(Principal ComponentAnalysis method,PCA)主元分析法进行数据降维处理,解决了加权后的数据量增大,运算速度降低的问题。实验结果表明,本文提出的优化算法是可行的,有效地提高了指纹识别的速度和精度。论文最后叙述了将指纹识别算法移植到NiosⅡ系统中实现的有关问题。   通过对军用枪支安全管理的研究,设计了基于FPGA的军用枪支指纹识别系统,该系统主要具有体积小、速度快的特点,可有效改善我军武器装备的安全管理。
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