生物识别技术之指纹传感器
2015-01-27 21:09:46   来源：微迷   评论：0   点击：

概述

长期以来，人类一直在追求安全、可靠的身份识别方法。但以往普遍采用的签名、加密等方法很容易被模仿、盗用甚至被本人所遗忘。人们经过大量的实践后终于发现，利用人体所固有的生物特征和行为特征来辨识与验证身份，才是最有效、最可靠的方法。

生物识别技术是目前最方便、最安全的识别技术。它不需要记住复杂的密码，也不必随身携带钥匙、智能卡之类的东西。由于生物识别技术认定的是人本身，而每个人的生物特征又具有唯一性和相对稳定性，不易伪造和假冒，因此利用生物识别技术进行身份验证，能做到安全、可靠、准确。此外，生物识别技术产品均借助于现代计算机技术实现，很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。适用于生物识别的人体特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征，人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、虹膜识别、签名识别等多种生物技术识别。其中指纹识别和手形识别在人体识别技术市场中占有率最高，也是现代科技发展中比较成熟的，而本文将重点介绍指纹识别技术以及一种新型的指纹传感器。

指纹图像的特点及获取

指纹具有唯一性（随身携带、无法复制、人人不同、指指相异）。根据指纹学理论，将两个指纹分别配上12个特征时的相同几率仅为1/〖10〗^50。，即使是相貌酷似的孪生兄弟姐妹，他们的指纹也各不相同。即使同一个人的十指之间，指纹也存在明显差异。指纹的这一特点，为身份鉴定提供了客观依据。指纹还具有终生基本不变的相对稳定性。指纹在胎儿六个月时已完全形成，随着年龄的增长，尽管人的指纹在外形大小、纹线粗细上会有变化，局部纹线之间也可能出现新的细线特征，但从总体上看，同一手指的指纹纹线类型、细节特征的总体布局等始终无明显变化。即使手指皮肤受伤，只要不伤及真皮，伤愈后，纹线仍能恢复原状；即使伤及真皮，伤愈后形成的伤疤破坏了纹线，但伤疤本身又为指纹增添了新的稳定特征。

指纹识别过程分成4个步骤：读取指纹图像、提取特征、保存数据和对比。

指纹图像获取设备主要有以下四种类型：

(1) 光学取像设备

它依据的是光的全反射原理（FTIR）。当光线照射到印有指纹的玻璃表面上时，利用电荷耦合器（CCD）或CMOS相机接受反射光线，即可获取指纹图像。

(2) 压电式指纹传感器

工作原理是把手指放在压电材料上，由于指纹上的脊和谷所产生的压力不同，因此可转换成不同的电荷信号，对这些信号进行扫描后即可获取指纹图像。

(3) 半导体指纹传感器

- 温差感应式指纹传感器

它是基于温度感应的原理而制成的。当手指放在指纹传感器上时，由于指纹传感器的温度被控制在+33℃以下，而指纹上脊点的温度就代表体温，指纹上谷点的温度就是周围的环境温度，因此脊点与传感器之间的温度差不等于谷点与传感器之间的温度差，通过扫描方式即可获取指纹图像。

- 电容感应式指纹传感器

它是由电容阵列构成的，内部大约包含1万只微型化的电容器。当用户把手指放在正面时，皮肤就组成了电容阵列的一个极板，电容阵列的背面是绝缘极板。由于不同区域指纹的脊和谷之间的距离也不想等，使每个单元的电容量随之而变，由此获得指纹图像。

(4) 超声波指纹扫描设备

利用超声波扫描指纹，再由接收设备接受其反射波，也是获取指纹图像的一种手段。其优点是皮肤表面的脏东西和油脂对指纹图像的质量影响不大，缺点是设备昂贵。