基于Blackfin ADSP-BF533处理器的虹膜识别鼠标方案

韩国Qritek公司开发的IRIBIO鼠标配置了虹膜识别系统。虹膜识别系统使用微型照相机与嵌入式虹膜认证引擎电路板，该系统放入鼠标实现了与主计算机的物理与逻辑分离，避免黑客威胁。该系统选用了ADI公司的Blackfin ADSP-BF533处理器驱动认证算法并存储和管理系统内部的数字化虹膜数据。

IRIBIO鼠标利用用户特有的虹膜模式作为口令处理认证。注册和认证数据也安全地存储在鼠标内部，与PC机分开，避免来自黑客的威胁。IRIBIO鼠标使用信号处理器驱动认证算法并存储和管理系统内部的数字化虹膜数据，并且要求处理器尺寸还要足够小，能够安装在鼠标内部，并且运行功耗还要低。

图1：配备虹膜识别的IRIBIO鼠标

IRIBIO鼠标虹膜识别系统工作原理

Qritek公司的IRIBIO鼠标系统采用ODS公司制作的硬件, 它是600 DPI光电鼠标（包括USB接口），内部嵌入虹膜照相机。照相机包括CMOS传感器、白光LED、红外LED以及15mm 凹面镜。其工作过程如下：用户拿起鼠标，窥视凹面镜以聚焦眼睛，虹膜照相机在这点计算眼睛的位置，根据眼睛行为、感光以及眼睛大小进行调整，包括东西方眼睛形状的差异。接着，照相机进行黑白成像，覆盖图像上的圆栅格，并识别亮暗区域。然后，同数据库中存储的以前模版进行核对。

Pixel Plus有限公司为虹膜照相机系统开发的CMOS图像传感器可以捕获虹膜数据。由于Qritek公司的快速算法以及Blackfin处理器的高速与高性能，IRIBIO鼠标的虹膜注册时间为7至10秒，虹膜识别时间为1至2秒。Blackfin ADSP-BF533处理器安装在Qritek公司的嵌入式引擎板上，该引擎板也安装在鼠标内。Qritek公司使用500 MHz的ADSP-BF533处理器来驱动该公司获得专利的虹膜识别算法以及加密的通信协议。该处理器配备16 MB SDRAM和1 MB闪存，用于嵌入式系统并存储生物测定数据。每使用一次系统时，Qritek公司的"自学" 算法实现更快的性能，因为它能够更容易地识别用户并更新数据。

IRIBIO鼠标还包括称作“IRIBIO Protector”的、基于Windows的软件，为了通过虹膜识别系统识别用户，该软件必须安装在PC上。除了系统认证，IRIBO Protector程序还保护用户文件、文件夹和驱动器。IRIBIO鼠标还包括API/SDK，允许系统开发人员在服务器或网络化系统上使用IRIBIO鼠标。

图2：配备虹膜识别的IRIBIO鼠标的内部结构

IRIBIO鼠标选择Blackfin处理器

对于IRIBIO鼠标虹膜识别来说，快速视频处理非常重要；ADSP-BF533的500 MHz运行速度不仅能够提供所需的性能，而且价格适中。Blackfin ADSP-BF533处理器的高时钟速率和大容量内部缓存存储器可以很容易地处理Qritek公司的虹膜识别算法。

Blackfin处理器将1个32 bit RISC指令集、双16 bit乘法累加（MAC）数字信号处理功能以及8 bit视频处理能力结合在一起。Qritek公司利用该处理器的I/O能力控制白光和红外LED，并与CMOS传感器相连。ADSP-BF533处理器是一个高度集成的系统芯片解决方案。它将工业标准接口与高性能信号处理内核相结合。因此Qritek等用户可以迅速开发具成本效益的解决方案，而且不需要昂贵的外部元件。系统外设包括1个UART端口、1个SPI端口、2个串行端口(SPORT)、4个通用定时器(其中3个定时器具有PWM能力)、1个实时时钟、1个看门狗定时器以及1个并行外设接口(PPI)。该处理器的系统扩展能力强化了外设。ADSP-BF533处理还包括高速串行与并行端口，用于同各种音频、视频以及调制解调器编解码器功能进行接口；中断控制器用于片上外设或外部信号源的中断管理；以及电源管理控制功能。

Qritek公司对这个项目的主要需求之一是低功耗。当电池供电的便携式应用需要长时间运行时，Blackfin处理器因其低功耗而成为理想的选择。由于Blackfin处理器采用0.13υm CMOS工艺制造，同竞争产品相比，功耗大约降低一半。此外，利用片上电源管理特性（可编程电压调节器与锁相环以及低功耗模式），可以仅消耗需要数量的处理功耗，从而使电池寿命最长。Qritek公司称，德州仪器公司的处理器功耗太大，因此对其移动项目来说不是良好的匹配。不过，Blackfin处理器功耗低，是天作之合。

Qritek公司使用ADI公司的VisualDSP++ 集成软件开发与调试环境（IDDE），VisualDSP++工具可以在单一接口内，自始至终地实现高效的项目管理。因为项目开发与调试是集成的，开发人员可以在编辑、构建与调试行为之间迅速而容易地进行变换。VisualDSP++的主要特性包括：内在的C/C++编译器、高级图解绘图工具、统计监测器（statistical profiling）以及VisualDSP++ 核心（VDK），允许在容易扩展方式结构内实现代码。其他特性包括：汇编器、链接器、库、分离器、精确周期及精确功能编译的模拟器、仿真器支持等诸多性能。VisualDSP++为编程人员提供功能强大、具有灵活性的易用编程工具，可以缩短面市时间。Qritek公司开发人员称，将其虹膜算法引导至Blackfin处理器根本没有耗费多少时间。

Qritek公司还利用ADI公司的HP-USB-ICE JTAG仿真器，该仿真器同VisualDSP++ IDDE配合使用，它利用ADI处理器的JTAG接口帮助开发人员开发、测试并调试高级处理器应用软件。

适合IT系统的生物识别与虹膜识别

Biometrics（生物测定学）一词来自古希腊词语"bios"和"metron," 意味着"生命"和"测量"，是根据生理或行为特性识别个人的自动化方法的研究。生物测定认证技术测量并分析物理特性与行为特性，包括指纹、眼睛视网膜与虹膜、面部模式与手掌测量，还有步态、声音模式等其他特征。

处理器驱动的认证算法，利用一个或多个物理或行为识别特征将个人注册到数据库。该算法可以生成特性的数字模板，作为用户以后每次登录系统的比较基础。目前，生物测定技术已经成为高安全识别与个人验证系统的基础，正受到越来越多的欢迎。

作为识别手段，虹膜是一种极好的器官，要比指纹好得多。这是因为：每个人都拥有唯一的虹膜与指纹。不过，可以利用266个虹膜区别特征识别个体。相反，指纹仅有40个可供比较的数据点。此外，虹膜不会衰老,而且不受环境变化的影响。

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