一、光學識別技術

　　借助光(guang)學技術(shu)采集指紋(wen)(wen)是歷史最久(jiu)遠、使用(yong)最廣泛的技術(shu)。將(jiang)手指放在(zai)光(guang)學鏡(jing)片上，手指在(zai)內置光(guang)源(yuan)照射(she)(she)下，用(yong)棱(leng)鏡(jing)將(jiang)其投射(she)(she)在(zai)電(dian)荷(he)耦合器件(ccd)上，進而形成脊線(xian)(指紋(wen)(wen)圖像(xiang)(xiang)中(zhong)具(ju)有一(yi)定寬度和走向的紋(wen)(wen)線(xian))呈黑色(se)、谷線(xian)(紋(wen)(wen)線(xian)之間(jian)的凹陷部分(fen))呈白色(se)的數字化的、可被(bei)指紋(wen)(wen)設備算法處理(li)的多灰(hui)度指紋(wen)(wen)圖像(xiang)(xiang)。

　　光學(xue)的指(zhi)(zhi)紋采集技(ji)術有明顯的優(you)點：它已經過較長(chang)時間(jian)的應用考(kao)驗，一定程度上適應溫度的變異(yi)，可(ke)達(da)到500dpi的較高分(fen)辨率等，最主(zhu)要是價格低廉。也有明顯的缺點：由于(yu)要求足夠長(chang)的光程，因(yin)此(ci)要求足夠大的尺(chi)寸，而且過分(fen)干(gan)燥和過分(fen)油膩的手指(zhi)(zhi)也將使光學(xue)指(zhi)(zhi)紋產品的效果(guo)變壞。

　　光學指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)傳感局限(xian)性(xing)(xing)體(ti)現于(yu)潛在(zai)指(zhi)(zhi)印方面(潛在(zai)指(zhi)(zhi)印是(shi)手(shou)指(zhi)(zhi)在(zai)臺(tai)板上按完后留下的)，不但會降(jiang)(jiang)低指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)圖像的質量(liang)，嚴重(zhong)時還(huan)可能導致(zhi)2個指(zhi)(zhi)印重(zhong)疊，顯(xian)然，難(nan)以滿足實際應用需要。此外，臺(tai)板涂層及(ji)ccd陣(zhen)列會隨(sui)時間推(tui)移產(chan)生損(sun)耗(hao)，可能導致(zhi)采集的指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)圖像質量(liang)下降(jiang)(jiang)。但是(shi)具有無法進行活體(ti)指(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)鑒(jian)別、對干濕(shi)手(shou)指(zhi)(zhi)的適(shi)用性(xing)(xing)差(cha)等(deng)缺點。

　　光(guang)(guang)學指紋識別系統(tong)由于光(guang)(guang)不能(neng)穿透(tou)皮(pi)膚表(biao)層(死(si)性(xing)皮(pi)膚層)，所以只能(neng)夠掃描手(shou)指皮(pi)膚的表(biao)面，或者掃描到死(si)性(xing)皮(pi)膚層，但(dan)不能(neng)深入真皮(pi)層。在這種情況(kuang)下，手(shou)指表(biao)面的干(gan)凈(jing)程度，直接影響到識別的效(xiao)果。如果，用戶手(shou)指上(shang)粘了較(jiao)多的灰塵(chen)，可(ke)能(neng)就會出現識別出錯的情況(kuang)。并且，如果人(ren)們(men)按照手(shou)指，做(zuo)一個指紋手(shou)模，也可(ke)能(neng)通過識別系統(tong)，對于用戶而言，使用起來(lai)不是很安全和穩定。

　　如去年底發生的(de)(de)內蒙(meng)古(gu)監(jian)獄越獄案件，越獄犯(fan)人就是砍下獄警的(de)(de)手指驗證光學指紋(wen)機(ji)打(da)開監(jian)獄門(men)禁。還(huan)有近(jin)期各大媒體(ti)爭(zheng)相報道的(de)(de)，在淘(tao)寶(bao)網上(shang)花100元左(zuo)右可(ke)以訂(ding)做買到(dao)硅膠(jiao)指模(mo)，可(ke)以輕易地驗證通過光學指紋(wen)機(ji)，上(shang)班族(zu)專門(men)用它代打(da)指紋(wen)考(kao)勤。

　　此外，光(guang)(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)中存在(zai)棱鏡，其體(ti)(ti)(ti)積較大(da)，一(yi)般為半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)幾(ji)倍甚至10倍大(da)小(xiao)，所以(yi)限制了(le)其在(zai)小(xiao)型設(she)備上的(de)(de)(de)應用。在(zai)類似考勤機、門(men)禁等大(da)設(she)備上使(shi)用沒有體(ti)(ti)(ti)積限制的(de)(de)(de)問題(ti)，但在(zai)u盤、移動硬盤、手(shou)持(chi)設(she)備上使(shi)用，體(ti)(ti)(ti)積成了(le)最大(da)的(de)(de)(de)障(zhang)礙。成本(ben)低(di)一(yi)直以(yi)來被認為是光(guang)(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)最大(da)優勢，但由于其制造過程一(yi)致性較難保證，隨著以(yi)電容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)為代表的(de)(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)大(da)規模發展，光(guang)(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)成本(ben)優勢也(ye)已(yi)經不(bu)再明顯。雖然大(da)多數公司還在(zai)使(shi)用光(guang)(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)，但其發展趨勢是新穎的(de)(de)(de)、高質量的(de)(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)電容(rong)指(zhi)紋傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。

　　二、溫差感應式識別技術

　　溫(wen)差感(gan)應式識(shi)別技術是基(ji)于溫(wen)度感(gan)應的(de)(de)原理而制(zhi)成的(de)(de)，每個像(xiang)素都相當(dang)于一個微型化的(de)(de)電荷傳(chuan)感(gan)器，用來(lai)感(gan)應手(shou)指(zhi)與芯片(pian)映像(xiang)區域之(zhi)間某點的(de)(de)溫(wen)度差，產生(sheng)一個代(dai)表圖(tu)像(xiang)信息的(de)(de)電信號。

　　它的優點是(shi)可在0.1s內獲取指紋圖像，而且傳感器體積和面(mian)積最小(xiao)，即目(mu)前通(tong)常(chang)所說(shuo)的滑動式指紋識(shi)別儀就(jiu)是(shi)采用該技(ji)術。缺點是(shi)：受(shou)制于(yu)溫度(du)局限，時(shi)間一長，手指和芯片(pian)就(jiu)處于(yu)相同(tong)的溫度(du)了。

　　三、半導體硅感技術(電容式技術)

　　20世紀90年代后期，基于(yu)半導(dao)體(ti)硅(gui)電(dian)(dian)容效(xiao)應的(de)技術趨于(yu)成熟。硅(gui)傳感(gan)器(qi)(qi)成為電(dian)(dian)容的(de)一(yi)個極板，手指(zhi)(zhi)則是另(ling)一(yi)極板，利用手指(zhi)(zhi)紋(wen)線的(de)脊和谷相對于(yu)平滑的(de)硅(gui)傳感(gan)器(qi)(qi)之間的(de)電(dian)(dian)容差，形成8bit的(de)灰度圖(tu)像(xiang)。電(dian)(dian)容傳感(gan)器(qi)(qi)發(fa)出電(dian)(dian)子信(xin)號，電(dian)(dian)子信(xin)號將穿(chuan)過手指(zhi)(zhi)的(de)表(biao)面(mian)和死性皮(pi)膚(fu)層，直達手指(zhi)(zhi)皮(pi)膚(fu)的(de)活體(ti)層(真皮(pi)層)，直接讀(du)取指(zhi)(zhi)紋(wen)圖(tu)案。由于(yu)深入真皮(pi)層，傳感(gan)器(qi)(qi)能夠捕獲更多真實數據，不(bu)易受手指(zhi)(zhi)表(biao)面(mian)塵污的(de)影響，提高辨識準確率，有效(xiao)防止辨識錯誤。

　　半導(dao)體指紋傳(chuan)感(gan)(gan)器包括半導(dao)體壓(ya)感(gan)(gan)式(shi)傳(chuan)感(gan)(gan)器、半導(dao)體溫度感(gan)(gan)應傳(chuan)感(gan)(gan)器等，其(qi)中，應用最廣泛的是半導(dao)體電容(rong)式(shi)指紋傳(chuan)感(gan)(gan)器。

　　半(ban)導體電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)傳(chuan)感器根據(ju)指(zhi)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)嵴和峪(yu)與半(ban)導體電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)感應(ying)顆(ke)(ke)粒(li)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)大小不(bu)(bu)同，來判斷(duan)什(shen)么(me)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)是(shi)嵴什(shen)么(me)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)是(shi)峪(yu)。其(qi)工(gong)作過(guo)程(cheng)是(shi)通(tong)過(guo)對每個像素(su)(su)點(dian)上的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)感應(ying)顆(ke)(ke)粒(li)預先充電(dian)(dian)(dian)到某一參考(kao)電(dian)(dian)(dian)壓。當手指(zhi)接觸到半(ban)導體電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)指(zhi)紋(wen)(wen)表(biao)現上時，因為嵴是(shi)凸起(qi)、峪(yu)是(shi)凹下(xia)，根據(ju)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)與距離的(de)(de)(de)(de)關系(xi)，會在嵴和峪(yu)的(de)(de)(de)(de)地(di)方形(xing)成不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)。然后(hou)利(li)用放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流進行放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)。因為嵴和峪(yu)對應(ying)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)不(bu)(bu)同，所以(yi)其(qi)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)速(su)度也不(bu)(bu)同。嵴下(xia)的(de)(de)(de)(de)像素(su)(su)(電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)量高)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)較慢(man)，而(er)處于峪(yu)下(xia)的(de)(de)(de)(de)像素(su)(su)(電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)量低)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)較快。根據(ju)放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)率(lv)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同，可(ke)以(yi)探測到嵴和峪(yu)的(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，從而(er)形(xing)成指(zhi)紋(wen)(wen)圖像數據(ju)。

　　與光學(xue)設備(bei)多(duo)采(cai)用人工調整改善圖像(xiang)質量不(bu)同，電容(rong)傳感(gan)(gan)器采(cai)用自動(dong)控制技術調節指(zhi)紋圖像(xiang)像(xiang)素以(yi)及指(zhi)紋局(ju)部(bu)范圍敏(min)感(gan)(gan)程度(du)，在(zai)不(bu)同環境下結合反饋(kui)信息生成高(gao)質量圖像(xiang)。由于提供(gong)了局(ju)部(bu)調整能力(li)，即(ji)使對(dui)比(bi)度(du)差(cha)的(de)圖像(xiang)(如手指(zhi)壓得(de)較輕(qing)的(de)區(qu)域)也(ye)能被有效(xiao)檢測到，并在(zai)捕(bu)捉瞬(shun)間為這些像(xiang)素提高(gao)靈敏(min)度(du)，生成高(gao)質量指(zhi)紋圖像(xiang)。

　　半導(dao)體電容指(zhi)紋傳感器優點(dian)為圖(tu)像質(zhi)量較(jiao)好、一般無畸變、尺(chi)寸(cun)較(jiao)小、易集成于各種設備。其發(fa)出(chu)的(de)(de)電子信號將穿過手指(zhi)的(de)(de)表面和死(si)性皮(pi)(pi)膚層，達到手指(zhi)皮(pi)(pi)膚的(de)(de)活體層(真皮(pi)(pi)層)，直接讀取(qu)指(zhi)紋圖(tu)案(an)，從而大大提高了系(xi)統的(de)(de)安全性。

　　半導體硅感技(ji)術最重要(yao)的(de)優(you)點是能(neng)夠達(da)到活體指紋識別。還可以在(zai)(zai)較(jiao)小(xiao)的(de)表面(mian)上獲得比光學(xue)(xue)技(ji)術更好的(de)圖像(xiang)質量，在(zai)(zai)1cm×1.5cm的(de)表面(mian)上獲得200-300線(xian)的(de)分辨率(較(jiao)小(xiao)的(de)表面(mian)也(ye)導致成本(ben)的(de)下(xia)降和(he)能(neng)被集成到更小(xiao)的(de)設(she)備中)。體積小(xiao)、成本(ben)低，成像(xiang)精度高，而且耗電(dian)量很小(xiao)，因此非常適合在(zai)(zai)安全防(fang)范和(he)高檔消費類電(dian)子產(chan)品中使(shi)用，被稱為光學(xue)(xue)以后的(de)第(di)二代(dai)指紋識別技(ji)術。

　　半(ban)導(dao)體(ti)(ti)電容指紋傳感(gan)器(qi)因制(zhi)(zhi)造工藝復雜，單(dan)位面積上傳感(gan)單(dan)元多，包含高端(duan)的(de)，ic設計(ji)技術(shu)、大規模(mo)集成電路制(zhi)(zhi)造技術(shu)、ic芯(xin)片封裝(zhuang)技術(shu)等，所以電容指紋傳感(gan)器(qi)幾乎(hu)全部(bu)是由ic技術(shu)發達的(de)國(guo)家或地(di)區，如美國(guo)、歐洲、臺灣(wan)等地(di)設計(ji)制(zhi)(zhi)造的(de)。目前國(guo)內只有(you)極少數廠家有(you)能力生產半(ban)導(dao)體(ti)(ti)指紋傳感(gan)器(qi)。

　　但半導(dao)體(ti)硅感(gan)技(ji)術也有缺點，就是會受(shou)靜電干擾，但可(ke)以通過安(an)裝時接(jie)地解(jie)決(jue)。以前(qian)成(cheng)本較昂(ang)貴，近年(nian)來(lai)成(cheng)本大幅度(du)下降，與光學傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)成(cheng)本日益接(jie)近，是目前(qian)最理想的(de)指(zhi)紋識別(bie)技(ji)術。如銀行金庫和監(jian)獄等高危安(an)保場所安(an)防門禁系統，采用半導(dao)體(ti)硅感(gan)識別(bie)技(ji)術的(de)指(zhi)紋機用于門禁前(qian)端活體(ti)指(zhi)紋識別(bie)，代(dai)替(ti)傳(chuan)統的(de)密碼、刷卡、光學指(zhi)紋機，從而(er)真正做到身份識別(bie)的(de)惟一性，確保萬(wan)無一失。

　　四、超聲波技術

　　超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)指(zhi)紋采集是一種新(xin)型技術(shu)，其原理(li)是利用超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)具有穿(chuan)透材(cai)料的(de)(de)(de)能力，且隨材(cai)料的(de)(de)(de)不同(tong)產生大小(xiao)不同(tong)的(de)(de)(de)回波(bo)(bo)(超(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)到(dao)達不同(tong)材(cai)質(zhi)表面時，被吸(xi)收、穿(chuan)透與(yu)反射的(de)(de)(de)程度不同(tong))。因此，利用皮膚(fu)與(yu)空(kong)氣(qi)對于聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)阻抗的(de)(de)(de)差異，就(jiu)可(ke)以區分指(zhi)紋嵴(ji)與(yu)峪(yu)所在的(de)(de)(de)位置。

　　超聲(sheng)波技術所(suo)(suo)使(shi)用的超聲(sheng)波頻率為(wei)1×104hz-1×109hz，能(neng)量(liang)被(bei)控制在對(dui)人(ren)體無損的程(cheng)(cheng)度(du)(與醫學診斷的強度(du)相同)。超聲(sheng)波技術產品(pin)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)最好的精度(du)，它對(dui)手(shou)指(zhi)(zhi)和(he)平(ping)面的清潔程(cheng)(cheng)度(du)要求較低，但其采集時(shi)間(jian)會明顯地長于(yu)前(qian)述兩類產品(pin)，而且價格昂貴，也并不能(neng)做到(dao)活體指(zhi)(zhi)紋識別(bie)，所(suo)(suo)以目前(qian)使(shi)用稀少。

        文章來源：中關村(cun)在線