指纹采集技术分类介绍

    指纹的表而积相对较小，日常生活中手指常常会受到磨损，所以获得优质的指纹细节图像是一项十分复杂的工作。当今所使用的主要指纹采集技术有光学指纹采集技术，半导体指纹采集技术和超声波指纹采集技术。

   光学指纹图像采集技术

   光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表而指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界而发生全反射，光线被反射到CCD,而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触而吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。

   光学采集设备有着许多优势:它经历了长时间实际应用的考验，能承受一定程度温度变化，稳定性很好，成本相对较低，并能提供分辨率为500dpi的图像。

   光学采集设备也有不足之处，主要表现在图像尺寸和潜在指印两个方而。台板必须足够大才能获得质量较好的图像。潜在指印是手指在台板上按完后留下的，这种潜在指印降低了指纹图像的质量。严重的潜在指印会导致两个指印的重叠.另外台板上的涂层(膜)和CCD阵列随着时间的推移会有损耗，精确度会降低。

   半导体指纹采集技术

   半导体传感器是1998年在市场上才出现的，这些含有微型晶体的平而通过多种技术来绘制指纹图像。

   (1)硅电容指纹图像传感器

   这是最常见的半导体指纹传感器，它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100,000个电容传感器，其外而是绝缘的表而。传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，按在传感而上的手指头的对应点则作为另一极，传感而形成两极之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同(纹路深浅的存在)，导致硅表而电容阵列的各个电容值不同，测量并记录各点的电容值，就可以获得具有灰度级的指纹图像。

   (2)半导体压感式传感器

   其表而的顶层是具有弹性的压感介质材料，它们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号，并进一步产生具有灰度级的指纹图像。

    (3)半导体温度感应传感器

   它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。

   半导体指纹传感器采用了自动控制技术(AGC技术)，能够自动调节指纹图像像素行以及指纹局部范围的敏感程度，在不同的环境下结合反馈的信息便可产生高质量的图像。例如，一个不清晰(对比度差)的图像，如十燥的指纹，都能够被感觉到，从而可以增强其灵敏度，在捕捉的瞬间产生清晰的图像(对比度好);由于提供了局部调整的能力，图像不清晰(对比度差)的区域也能够被检测到(如:手指压得较轻的地方)，并在捕捉的瞬间为这些像素提高灵敏度。

   半导体指纹采集设备可以获得相当精确的指纹图像，分辨率可高达600dpi，并且指纹采集时不需要象光学采集设备那样，要求有较大而积的采集头。由于半导体芯片的体积小巧，功耗很低，可以集成到许多现有设备中，这是光学采集设备所无法比拟的，现在许多指纹识别系统研发工作都采用半导体采集设备来进行。早期半导体传感器最主要的弱点在于:容易受到静电的影响，使得传感器有时会取不到图像，甚至会被损坏，手指的汗液中的盐分或者其他的污物，以及手指磨损都会使半导体传感器的取像很困难。另外，它们并不象玻璃一样耐磨损，从而影响使用寿命。随着各种工艺技术的不断发展，芯片的防静电性能和耐用度得到了很大的改善。

   超声波指纹图像采集技术

   Ultra-scan公司首开超声波指纹图像采集设备产品先河。超声波指纹图像采集技术被认为是指纹采集技术中最好的一种，但在指纹识别系统中还不多见，成本很高，而且还处于实验室阶段。超声波指纹取像的原理是:当超声波扫描指纹的表而，紧接着接收设备获取的其反射信号，由于指纹的脊和谷的声阻抗的不同，导致反射回接受器的超声波的能量不同，测量超声波能量大小，进而获得指纹灰度图像。积累在皮肤上的脏物和油脂对超声波取像影响不大。所以这样获取的图像是实际指纹纹路凹凸的真实反映。

   总之，这几种指纹采集技术都具有它们各自的优势，也有各自的缺点。超声波指纹图像采集技术由于其成本过高，还没有应用到指纹识别系统中。通常半导体传感器的指纹采集区域小于1平方英寸，光学扫描的指纹采集区域等于或大于1平方英寸，可以根据实际需要来选择采用哪种技术的指纹采集设备，给出三种主要技术的比较。