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指纹取像的几种技术和特点  

2007-08-26 21:44:16|  分类: 一卡通系统 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  取像设备分成两类:光学、晶体传感器和其他技术。

光学取像设备有最悠久的历史,可以追溯到20世纪70年代。光学取像设备依据的是光的全反射原理(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面指纹的脊和谷的深度和皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射,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面吸收或者漫反射到别的地方,这样就在CCD上形成了指纹的图象。

由于最近光学设备的革新,极大地降低了设备的体积。最近90年代中期,传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里,在不久的将来更小的设备是3x1x1英寸。这些进展取决于多种光学技术的发展而不是FTIR的发展。例如:可以利用纤维光束来获取指纹图象。纤维光束垂直射到指纹的表面,他照亮指纹并探测反射光。另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上,当手指压在此表面上时,由于脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面,这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

晶体传感器是最近在市场上才出现的,尽管它在技术介绍性文章中已经出现近20年。这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图象。最常见的硅电容传感器通过电子度量被设计来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100,000个电容传感器,其外面是绝缘的表面,当用户的手指放在上面时,皮肤组成了电容阵列的另一面。电容器的电容值由于导体间的距离而降低,这里指的是脊(近的)和谷(远的)相对于另一极之间的距离。另一种晶体传感器是压感式的,其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料,他们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号。其他的晶体传感器还有温度感应传感器,它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同旧可以获得指纹图象。

超声波扫描被认为是指纹取像技术中非常好的一类。很象光学扫描的激光,超声波首先扫描指纹的表面。紧接着,接收设备获取了其反射信号,测量它的范围,得到脊的深度。不象光学扫描,积累在皮肤上的脏物和油脂对超音速获得的图象影响不大,所以这样的图象是实际脊地形(凹凸)的真实反映,应用起来更为方便。

在晶体传感器之前,一些没有用到可以局部调整的软件控制或自动获取控制(AGC)技术。对于大多数光学设备,只能通过人工调整来改变图象的质量。然而,晶体传感器提供自动调节象素,行以及局部范围的敏感程度,从而提高图象的质量。AGC在不同的环境下结合反馈的信息便可产生高质量的图象。例如,一个不清晰(对比度差)的图象,如干燥的指纹,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象(对比度好);由于提供了局部调整的能力,图象不清晰(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象素提高灵敏度。

 光学扫描也有自己的优势。其中之一是在较大的外形可以做较大指纹取像区域。而制造较大的晶体传感器的指纹取像区域是非常昂贵的,所以通常晶体传感器的指纹取像区域小于1平方英寸,而光学扫描的指纹取像区域等于或大于1平方英寸。然而这个对于较小的光学扫描设备并不是优势。较小的光学扫描也是较小指纹取像区域,这是因为较大的指纹取像区域需要较长的焦点长度,所以要有较大包装,否则如果较大的取像区域使用较小的包装,则光学扫描设备会受到图象边缘线形扭曲的影响。

晶体传感器技术最重要的弱点在于,它们容易受到静电的影响,这使得晶体传感器有时会取不到图象,甚至会被损坏,另外,它们并不象玻璃一样耐磨损,从而影响了使用寿命。

总之,各种技术都具有它们各自的优势,也有各自的缺点。我们在下面给出三种主要技术的比较。

光学全反射技术  体积 大  耐用性 非常耐用 成像能力 干手指差,但汗多的和稍胀的手指成像模糊  耗电 较多 成本 低

硅晶体电容传感技术  体积 小  耐用性 容易损坏 成像能力 干手指好,但汗多的和稍胀的手指不能成像 耗电 较少 成本 低

超声波扫描  体积 中 耐用性 一般  成像能力 非常好 耗电 较多 成本 很高

编辑整理:张新房

来源:http://www.rcgclub.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=146&extra=page%3D1&sid=RVoLu8

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