指紋識別技術(shù)有哪幾種?

　　指紋識別技術(shù)把一個人同他的指紋對應起來，通過比較他的指紋和預先保存的指紋進行比較，就可以驗證他的真實身份。每個人（包括指紋在內(nèi)）皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，是唯一的，依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們才能創(chuàng)造指紋識別技術(shù)。每個人包括指紋在內(nèi)的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，呈現(xiàn)唯一性且終生不變。

　　就應用方法而言，指紋識別技術(shù)可分為驗證和辨識。

　　驗證：就是通過把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個已經(jīng)登記的指紋進行一對一的比對來確定身份的過程。指紋以一定的壓縮格式存儲，并與其姓名或其標識（ID，PIN）聯(lián)系起來。隨后在對比現(xiàn)場，先驗證其標識，然后利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標識是合法的。驗證其實回答了這樣一個問題：“他是他自稱的這個人嗎？”這是應用系統(tǒng)中使用得較多的方法。

　　辨識：則是把現(xiàn)場采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對比，從中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋。這也叫“一對多匹配”。辨識其實是回答了這樣一個問題：“他是誰？”指紋是人體獨一無二的特征，其復雜度足以提供用于鑒別的特征。隨著相關(guān)支持技術(shù)的逐步成熟，指紋識別技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展已成為目前最方便、可靠、非侵害和價格便宜的生物識別技術(shù)解決方案，對于廣大市場的應用有著很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　目前，市場中應用的指紋圖像的獲取技術(shù)主要有4種類型：光學掃描設(shè)備、溫差感應式指紋傳感器、半導體指紋傳感器、超聲波指紋掃描。

　　一、光學識別技術(shù)

　　借助光學技術(shù)采集指紋是歷史最久遠、使用最廣泛的技術(shù)。將手指放在光學鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件（CCD）上，進而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、谷線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。

　　光學的指紋采集技術(shù)有明顯的優(yōu)點：它已經(jīng)過較長時間的應用考驗，一定程度上適應溫度的變異，可達到500DPI的較高分辨率等，最主要是價格低廉。也有明顯的缺點：由于要求足夠長的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分干燥和過分油膩的手指也將使光學指紋產(chǎn)品的效果變壞。

　　光學指紋傳感局限性體現(xiàn)于潛在指印方面（潛在指印是手指在臺板上按完后留下的），不但會降低指紋圖像的質(zhì)量，嚴重時還可能導致2個指印重疊，顯然，難以滿足實際應用需要。此外，臺板涂層及CCD陣列會隨時間推移產(chǎn)生損耗，可能導致采集的指紋圖像質(zhì)量下降。但是具有無法進行活體指紋鑒別、對干濕手指的適用性差等缺點。

　　光學指紋識別系統(tǒng)由于光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的干凈程度，直接影響到識別的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會出現(xiàn)識別出錯的情況。并且，如果人們按照手指，做一個指紋手模，也可能通過識別系統(tǒng)，對于用戶而言，使用起來不是很安全和穩(wěn)定。

　　二、溫差感應式識別技術(shù)

　　溫差感應式識別技術(shù)是基于溫度感應的原理而制成的，每個像素都相當于一個微型化的電荷傳感器，用來感應手指與芯片映像區(qū)域之間某點的溫度差，產(chǎn)生一個代表圖像信息的電信號。

　　它的優(yōu)點是可在0.1s內(nèi)獲取指紋圖像，而且傳感器體積和面積最小，即目前通常所說的滑動式指紋識別儀就是采用該技術(shù)。缺點是：受制于溫度局限，時間一長，手指和芯片就處于相同的溫度了。

　　三、半導體硅感技術(shù)（電容式識別技術(shù)）

　　20世紀90年代后期，基于半導體硅電容效應的技術(shù)趨于成熟。硅傳感器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的嵴和峪相對于平滑的硅傳感器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。

　　電容傳感器發(fā)出電子信號，電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識準確率，有效防止辨識錯誤。半導體指紋傳感器包括半導體壓感式傳感器、半導體溫度感應傳感器等，其中，應用最廣泛的是半導體電容式指紋傳感器。

　　半導體電容傳感器根據(jù)指紋的嵴和峪與半導體電容感應顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對每個像素點上的電容感應顆粒預先充電到某一參考電壓。

　　當手指接觸到半導體電容指紋表現(xiàn)上時，因為嵴是凸起、峪是凹下，根據(jù)電容值與距離的關(guān)系，會在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進行放電。因為嵴和峪對應的電容值不同，所以其放電的速度也不同。

　　嵴下的像素（電容量高）放電較慢，而處于峪下的像素（電容量低）放電較快。根據(jù)放電率的不同，可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。

　　與光學設(shè)備多采用人工調(diào)整改善圖像質(zhì)量不同，電容傳感器采用自動控制技術(shù)調(diào)節(jié)指紋圖像像素以及指紋局部范圍敏感程度，在不同環(huán)境下結(jié)合反饋信息生成高質(zhì)量圖像。由于提供了局部調(diào)整能力，即使對比度差的圖像（如手指壓得較輕的區(qū)域）也能被有效檢測到，并在捕捉瞬間為這些像素提高靈敏度，生成高質(zhì)量指紋圖像。

　　半導體電容指紋傳感器優(yōu)點為圖像質(zhì)量較好、一般無畸變、尺寸較小、易集成于各種設(shè)備。其發(fā)出的電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，達到手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案，從而大大提高了系統(tǒng)的安全性。

　　半導體硅感技術(shù)最重要的優(yōu)點是能夠達到活體指紋識別。還可以在較小的表面上獲得比光學技術(shù)更好的圖像質(zhì)量，在1cm×1.5cm的表面上獲得200-300線的分辨率（較小的表面也導致成本的下降和能被集成到更小的設(shè)備中）。體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在安全防范和高檔消費類電子產(chǎn)品中使用，被稱為光學以后的第二代指紋識別技術(shù)。

　　四、超聲波識別技術(shù)

　　超聲波指紋采集是一種新型技術(shù)，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波（超聲波到達不同材質(zhì)表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同）。因此，利用皮膚與空氣對于聲波阻抗的差異，就可以區(qū)分指紋嵴與峪所在的位置。

　　超聲波技術(shù)所使用的超聲波頻率為1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在對人體無損的程度（與醫(yī)學診斷的強度相同）。超聲波技術(shù)產(chǎn)品能夠達到最好的精度，它對手指和平面的清潔程度要求較低，但其采集時間會明顯地長于前述兩類產(chǎn)品，而且價格昂貴，也并不能做到活體指紋識別，所以目前使用稀少。

　　指紋識別技術(shù)是生物識別技術(shù)的主流技術(shù)，是身份認證的主流技術(shù)，它在各行各業(yè)得到了廣泛的應用。現(xiàn)在用指紋功能的設(shè)備，必須有一個物理鍵讓你掃描一個指紋，但隨著觸控和顯示芯片的發(fā)展，高度集成化，未來的發(fā)展趨勢是任何位置，我們可以在屏幕上完成的指紋識別。嵌入式指紋識別出現(xiàn)在核心，所以任何限制不影響設(shè)備制造商的工業(yè)設(shè)計的設(shè)備。隨著指紋識別和觸摸顯示技術(shù)的融合越來越成熟，它也將越來越廣泛，例如，快速付款、識別、個性化偏好定制等，很可能將密碼用指紋識別技術(shù)所取代。