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類型分類：: 科普知識

數據分類：: IC傳感器

指紋傳感器的原理：指紋傳感器

發布日期：2022-05-11 點擊率：23

指紋傳感器的原理：指紋傳感器第1張

指紋傳感器的原理：指紋傳感器

半導體指紋傳感器因其制造工藝復雜，單位面積上傳感單元多，包含高端的IC設計技術、大規模集成電路制造技術、IC芯片封裝技術等，所以半導體指紋傳感器幾乎全部是由IC技術發達的國家或地區，如美國、歐洲、臺灣等地設計、制造的。一顆不足0.5平方厘米的晶片表面集成了個以上的半導體傳感單元。內部還包括了自動增益電路和邏輯控制芯片，以及串行、并行、USB等接口電路。半導體指紋傳感器的靈敏度高，分辨率也達到了500dpi或以上。其功能已經突破了單一的傳感能力，加上軟件配合，可以用做全向導航器。半導體指紋傳感器正朝小型化方向發展。2004年以前以1平方厘米見方的方型為主，多為滑動式SWIPE芯片。全球最小的滑動式采集芯片只有12x5 mm,是由Authentec最近推出的1610。光學傳感器中存在棱鏡，其體積較大，一般為半導體的幾倍甚至10倍大小，所以限制了其在小型設備上的應用。在類似考勤機、門禁等大設備上使用沒有體積限制的問題，但在U盤、移動硬盤、手持設備上使用，體積成了最大的障礙，所以光學指紋傳感器也出現了滑動式的
[1]
。

指紋傳感器的原理：指紋傳感器的工作原理是什么？有什么方法可以提高匹配性能？

指紋傳感器的原理：指紋識別傳感器電路

標簽：指紋識別(210)電源管理(738)傳感器(3836)

　　隨著生物特征識別技術的快速發展，指紋識別技術廣泛進入人們的生活領域。
　　圖1為提出的多傳感器指紋驗證系統框架圖。首先，通過光學和電容傳感器采集用戶的指紋圖像。然后，對圖像進行預處理和分別提取兩類傳感器采集的指紋圖像的特征，基于細節點的匹配算法被分別應用到光學和電容細節點集，因此，有2個匹配分數，并使用融合規則融合這些分數。
　　
　　圖1多指紋傳感器驗證系統框架圖
　　指紋傳感器的類型和工作原理
　　由于當今指紋傳感器規格很多，但是，至今仍然沒有一個恰當和統一的協議和標準。目前，市場上現有的傳感器主要有光學傳感器和電容式傳感器兩類。

　　圖2：系統硬件框圖
　　1）算法處理模塊用于移植上位機驗證通過的可靠指紋識別算法，其主要功能：通過CPLD存取傳感器采集的指紋圖像；并對圖像數據進行處理，作出圖像識別的最終結論；管理外部存儲器SDRAM和DATA Flash；與控制驅動模塊通訊等。
　　2）指紋采集模塊集合了指紋傳感器和采集控制電路，按照預先設定的采集參數，負責實時采集指紋圖像，并通過相應的接口將圖像數據傳輸至算法處理核心模塊。
　　3）電源管理模塊為整體系統供電，該系統設計的硬件平臺有3組供電電壓：外圍機械電機驅動為5 V，底層控制模塊的電壓和DSP的外核電壓同為3．3 V，DSP的內核電壓為1．8 V。
　　4）底層控制模塊包括控制器MCU、LED指示燈、指紋鎖鍵盤、電機和邏輯控制器CPLD等外同電路，與指紋產品的中間構件相配套，設計上層構件——指紋鎖。
　　5）存儲器模塊包括外部SDRAM和外擴DATA Flash，前者用于存儲臨時比對的圖像和一些變量，后者用于保存指紋特征庫和DSP的BootLoa-der啟動程序。
　　采集圖像傳感器
　　指紋傳感器是通過光學掃描、晶體熱敏、晶體電容等3種主要傳感原理采集指紋圖像。衡量一個傳感器的質量主要有：成像質量、手指適應能力、采集速度、電氣特性、硬件接口能力、SDK能力、附加功能。根據成像原理不同。廣泛使用的指紋傳感器類型有光學、電感式、電容式以及壓感式等。其中，CMOS光學傳感器具有無畸變、指紋圖像清晰、對比度高的特點，對質量較差指紋具有良好的校正和容錯性能，在使用壽命上百萬次無變化。
　　
　　圖3：指紋圖像預處理步驟

指紋傳感器的原理：指紋傳感器第1張

指紋傳感器的原理：指紋識別的基本原理是怎樣的

描述
科技發展日新月異，生活中很多地方很好的應用了指紋識別功能，如智能手機、筆記本電腦、考勤機、指紋門禁、指紋門鎖等。
指紋識別基本原理
一個典型的指紋識別系統應該包括：指紋識別Sensor特征提取/匹配模塊特征模板庫應用軟件。而指紋的匹配可分為兩步，首先是提取待驗證的指紋的特征，然后將其和指紋模板庫中的模板指紋進行相似度比較，從而判斷兩個指紋圖像是否來自同一手指。
我們可以看到，指紋識別核心的準確、高效的采集指紋分析。指紋識別采集技術的發展大致分為三個方式：光學識別、電容傳感器、生物射頻。
1、光學識別
光學識別是較早的指紋識別技術。基于光學發射裝置發射的光線，射到手指上再反射回機器以獲取數據，并對比資料庫看是否一致。光學識別只能到達皮膚的表皮層，而不能到達真皮層，而且受手指表面是否干凈影響較大。
2、電容傳感器
電容傳感器識別是利用一定間隔的安裝的兩個電容，利用指紋的凹凸，在手指滑過指紋檢測儀器時接通或斷開兩個電容的電流以檢測指紋資料。電容傳感器對手指的干凈要求還是比較高，而且傳感器表面使用硅材料，比較容易損壞。以技術面來看，電容式指紋辨識技術的供應為Authentec、Validity、FingerPrintCardsAB（FPC）等，Authentec被蘋果買下，Validity也被Synaptics收購。電容式指紋傳感器也是現在應用最普遍的技術。
3、生物射頻
射頻傳感器通過傳感器發射微量的射頻信號，穿透手指的表皮層獲取里層的紋路以獲取信息。這種方法對手指的干凈程度要求較低。射頻是目前較新的技術方案，射頻也是電容方式的一種，但受限于專利問題。射頻式是未來發展方向。
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指紋識別采集方式
不管采用什么采集技術，從用戶角度用到的就兩種錄入方式：按壓式與滑動式。
1、滑動式
將手指從傳感器上劃過，系統就能獲得整個手指的指紋。手指按壓上去時，無法一次性采集到完整圖像。在采集時需要手指劃過采集表面，對手指劃過時采集到的每一塊指紋圖像進行快照，這些快照再進行拼接，才能形成完整的指紋圖像。
滑動式的優點是成本低、易集成，可采集大面積的圖像，應用傳統的特征點算法，但缺點是需要客戶有一個連貫規范動作采集圖像，體驗效果比較差，在之前的應用推廣中不太成功。
2、按壓式
手指平放在設備上以便獲取指紋圖像。一般為了獲得整個手指的指紋，必須使用比手指更大的傳感器，整個手指同時按壓在傳感器之上。
按壓式的優點是客戶體驗好，只用一次按壓就可以采集圖像，與客戶在手機應用的操作習慣匹配，無須教育客戶。缺點是：成本高，集成難度大，一次采集圖像面積相對較小，沒有足夠的特征點，需要用復雜的圖像比對算法進行識別。
很明顯，在用戶角度來說，按壓式最簡單、最方便。以后越來越多的移動設備都將采用按壓式指紋識別方案。
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指紋識別最潮應用
iPhone6指紋識別驚艷：iPhone6與iPhone6Plus均搭載指紋識別功能+NFC功能，我們可以通過蘋果的快捷支付進行信用卡交易，據庫克表示，每天美國都會有200萬美元的信用卡交易量，可見信用卡市場是多么龐大。蘋果創造了一種全新的支付方式，叫做applepay，用戶僅需要通過NFC功能就能輕松用手機刷卡。
筆記本指紋識別方便：我們似乎越來越喜歡購買帶有指紋識別功能的電腦。因為指紋識別，又酷又方便。只需要輕輕一刷，就可以打開電腦。筆記本指紋識別功能的興起來源于電腦密碼鎖屏有可能被人破譯，采用指紋識別技術則更安全。
考勤機指紋識別靈敏：指紋考勤機用來記錄員工上下班時間，它基于指紋識別技術來實現，事先將員工的指紋注冊到指紋考勤機中，一人可以注冊多枚指紋。當員工按指紋時，指紋考勤機在所注冊的指紋庫中尋找相似度達到一定標準的指紋進行驗證。指紋考勤機相對于感應卡考勤機的最大好處就是可以避免代打卡，不用購買卡片。經過多年的發展，指紋識別技術已經比較穩定，使用面越來越廣。
門禁指紋識別應用廣泛：門禁管理是現代安全防范系統的重要組成部分，隨著國內對門禁系統的安全性、先進性和穩定性要求的提高，迫切需要一種高性能的門禁系統，現在比較常用的門禁系統主要有生物識別（指紋、掌形、虹膜等）和以射頻卡系統為代表的系統。指紋門禁識別是生物識別的又一新型代表作。除了倉庫大門可采用指紋識別外，公寓及辦公樓門禁系統也可以采用指紋識別技術。對于賓館來說，為客人記錄指紋信息，減少門卡的投資及使用，降低開發成本。在住房期限內不需要擔心室內安全。
指紋門鎖只為安全：日常生活中，傳統的門鎖都是使用機械鑰匙開門的，但是機械鑰匙會經常忘記帶，或者丟失，甚至被別有用心的不法分子拷貝，于是丟了鑰匙不得不換鎖。指紋鎖相對于機械鎖、感應鎖、密碼鎖而言是科技含量最高的鎖。
責任編輯：ct
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