随着现代科技的飞速发展,身份识别技术在我们日常生活和工作中扮演着越来越重要的角色,生物识别技术因其独特的优势而被广泛应用在身份识别技术中。根据国际生物识别小组的2016年最新研究结果表明,指纹识别技术在市场占据率最高。指纹识别技术的发展也导致了两个比较典型的问题。第一个问题是软件处理方式易于实现,但会造成指纹识别速度缓慢,系统的实时性得不到保障;第二个问题是对于曝光缺陷指纹图像不能针对性的进行处理,几乎第一步都采用归一化方式进行操作,这样会造成资源浪费且速度得不到改善。本文针对灰度值过暗和过亮的指纹图像,在指纹图像预处理中的第一步先进行直方图均衡化处理,替换掉之前运算繁琐的归一化步骤。另外,本文采用硬件加速的方式实现了整个预处理和特征点提取步骤。在整个图像增强、二值化、细化和特征点提取过程中,利用滑动窗口技术依次将3*3的指纹窗口像素缓存进行处理。随后在指纹增强算法中采用Sobel算子计算增强后的像素值并且采用改善的CORDIC算法求取梯度方向场,本文在设计时对预处理步骤和指纹特征点提取采用硬件加速实现,这样有效的减小了指纹识别过程中消耗的时间。最后在特征点匹配过程中采用软件设计实现方式来确保匹配的正确率。本文对硬件电路设计后利用仿真工具对电路设计进行功能仿真,基于SMIC0.13μm工艺对电路面积评估为642.33K门,同时基于XilinxKC705的FPGA开发板对设计的电路进行验证,整个预处理阶段相对于传统的软件计算速度提升了21倍以上。同时本文在指纹匹配环节采用改进的匹配算法,将最终的拒真率降低了1%,且在特征点提取阶段的实现速度也比传统的软件实现提高了7倍。