指紋采集技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展趨勢
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作者:長(cháng)沙國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院(410073) 張成 周媛媛 林嘉宇
時(shí)間:2007-02-06
來(lái)源:電子技術(shù)應用
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關(guān)鍵詞:生物識別 指紋采集 指紋傳感器 U.are.U2000 FPS200
近年來(lái),越來(lái)越多的個(gè)人、消費者、公司和政府機關(guān)都認為現有的基于智能卡、身份證號碼和密碼的身份識別系統很繁瑣而且并不十分可靠。生物識別技術(shù)為此提供了一個(gè)安全可靠的解決方案。生物識別技術(shù)根據人體自身的生理特征來(lái)識別個(gè)人的身份, 這種技術(shù)是目前最為方便與安全的識別系統,它不需要你記住象身份證號碼和密碼,也不需隨身攜帶像智能卡之類(lèi)的東西。
生物識別技術(shù)[1]包括虹膜識別技術(shù)、視網(wǎng)膜識別技術(shù)、面部識別技術(shù)、聲音識別技術(shù)、指紋識別技術(shù)[2]。其中指紋識別技術(shù)是目前最為成熟的、應用也最為廣泛的生物識別技術(shù)。每個(gè)人的包括指紋在內的皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同,也就是說(shuō),這些指紋特征是唯一的,并且終生不變。依靠這種唯一性和穩定性,我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對應起來(lái),通過(guò)比較他的指紋和預先保存的指紋進(jìn)行比較,就可以驗證他的真實(shí)身份。
指紋識別系統[3]是通過(guò)指紋采集、分析和對比指紋特征來(lái)實(shí)現快速準確的身份認證。指紋識別系統框圖如圖1所示。

指紋采集器采集到指紋圖像后,才能被計算機進(jìn)行識別、處理。指紋圖像的質(zhì)量會(huì )直接影響到識別的精度以及指紋識別系統的處理速度,因此指紋采集技術(shù)是指紋識別系統的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文著(zhù)重分析比較不同的指紋采集技術(shù)及其性能。
1 指紋采集技術(shù)
指紋的表面積相對較小,日常生活中手指常常會(huì )受到磨損,所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細節圖像是一項十分復雜的工作。當今所使用的主要指紋采集技術(shù)有光學(xué)指紋采集技術(shù),半導體指紋采集技術(shù)和超聲波指紋采集技術(shù)。
1.1 光學(xué)指紋圖像采集技術(shù)
光學(xué)指紋采集技術(shù)是最古老也是目前應用最廣泛的指紋采集技術(shù),光學(xué)指紋采集設備始于1971年,其原理是光的全反射(FTIR)。光線(xiàn)照到壓有指紋的玻璃表面,反射光線(xiàn)由CCD去獲得,反射光的量依賴(lài)于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線(xiàn)經(jīng)玻璃照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射,光線(xiàn)被反射到CCD,而射向脊的光線(xiàn)不發(fā)生全反射,而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方,這樣就在CCD上形成了指紋的圖像。如圖2所示。
1 指紋采集技術(shù)
指紋的表面積相對較小,日常生活中手指常常會(huì )受到磨損,所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細節圖像是一項十分復雜的工作。當今所使用的主要指紋采集技術(shù)有光學(xué)指紋采集技術(shù),半導體指紋采集技術(shù)和超聲波指紋采集技術(shù)。
1.1 光學(xué)指紋圖像采集技術(shù)
光學(xué)指紋采集技術(shù)是最古老也是目前應用最廣泛的指紋采集技術(shù),光學(xué)指紋采集設備始于1971年,其原理是光的全反射(FTIR)。光線(xiàn)照到壓有指紋的玻璃表面,反射光線(xiàn)由CCD去獲得,反射光的量依賴(lài)于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線(xiàn)經(jīng)玻璃照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射,光線(xiàn)被反射到CCD,而射向脊的光線(xiàn)不發(fā)生全反射,而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方,這樣就在CCD上形成了指紋的圖像。如圖2所示。

光學(xué)采集設備有著(zhù)許多優(yōu)勢:它經(jīng)歷了長(cháng)時(shí)間實(shí)際應用的考驗,能承受一定程度溫度變化,穩定性很好,成本相對較低,并能提供分辨率為500dpi的圖像。
光學(xué)采集設備也有不足之處,主要表現在圖像尺寸和潛在指印兩個(gè)方面。臺板必須足夠大才能獲得質(zhì)量較好的圖像。潛在指印是手指在臺板上按完后留下的,這種潛在指印降低了指紋圖像的質(zhì)量。嚴重的潛在指印會(huì )導致兩個(gè)指印的重疊。另外臺板上的涂層(膜)和CCD陣列隨著(zhù)時(shí)間的推移會(huì )有損耗,精確度會(huì )降低。
隨著(zhù)光學(xué)設備技術(shù)的革新,光學(xué)指紋采集設備的體積也不斷減小?,F在傳感器可以裝在6
光學(xué)采集設備也有不足之處,主要表現在圖像尺寸和潛在指印兩個(gè)方面。臺板必須足夠大才能獲得質(zhì)量較好的圖像。潛在指印是手指在臺板上按完后留下的,這種潛在指印降低了指紋圖像的質(zhì)量。嚴重的潛在指印會(huì )導致兩個(gè)指印的重疊。另外臺板上的涂層(膜)和CCD陣列隨著(zhù)時(shí)間的推移會(huì )有損耗,精確度會(huì )降低。
隨著(zhù)光學(xué)設備技術(shù)的革新,光學(xué)指紋采集設備的體積也不斷減小?,F在傳感器可以裝在6
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