浅析四大指纹识别的图像获取技术原理

2019-11-25 17:42   31次浏览

在经历了近10年缓慢的自然增长后,指纹识别技术即将迎来一个跳跃性发展的黄金时期。专家们保守估计,未来5年,我国将有近百亿元的市场等待着企业去开拓。目前,指纹识别主要应用在考勤、门禁、保险箱柜等领域,相信,随着指纹识别技术的完善,还会广泛的应用在身份证,机动车,家居等更多的领域。那么指纹识别图像获取的主要技术有哪些?

指纹识别

指纹识别技术是利用指纹的惟一性和稳定性特征,集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术。

指纹识别技术发展趋势

指纹识别技术的巨大市场前景,将对国际、国内安防产业产生巨大的影响。较小的公司将面临新进入的传统行业大公司的无情竞争。在这些巨无霸面前,现有中小公司很难说有太多的竞争力,行业重新洗牌不可避免,合并与退出可能会成为大部分中小公司的无奈选择。最终可能形成传统行业的公司或大资本在较短时间内主导生物特征识别行业的局面。当然,也不排除部分具有核心竞争力的公司以“快鱼吃慢鱼”的方式成长为新兴的大公司。“大鱼”与“快鱼”并存,这也是每一个新兴市场的必然结果。而竞争的结果将会形成一个新兴的大产业。

指纹识别技术的民用市场机会已经存在,那么是不是已经存在规模应用的时机了呢?这取决于指纹产品的消费意识、产品的稳定性和价格方面是不是可以得到解决。也就是说指纹识别技术能否在民用领域规模化应用,需要具备三个条件:受众足够的认知度,产品品质稳定和良好服务和保证,产品的利润足够大。

指纹产品的消费意识,这里主要指的是人们对指纹识别技术的应用理解,这里的人们包括厂家、经销代理商、工程商和直接用户。一个有意思的例子是,门禁需要用到指纹方面,80%以上都是直接用户的要求,而大部分的门禁厂家、经销代理商、工程商等中间商并不主动去推荐产品,这是指纹识别不能规模应用的的问题,这就是消费意识低的体现。

产品的稳定性,要求指纹厂家具备对安防行业的较深刻了解,开发出的指纹产品必须是符合使用规范和满足大多数的要求以及服务的保证。

产品价格非常重要,尤其在产品发展阶段。有的用户会表示,即使产品稳定,价格不合适一样不用!分析所得,走中端路线,扬长避短,发挥产品在市场终端的绝对竞争优势,这才是在民用市场立于不败之地的根本。

指纹识别技术类型

指纹图像的获取技术主要有4种类型:光学扫描设备(例如微型三棱镜矩阵)、温差感应式指纹传感器、半导体指纹传感器、超声波指纹扫描。

光学识别技术

借助光学技术采集指纹是历史最久远、使用最广泛的技术。将手指放在光学镜片上,手指在内置光源照射下,用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD)上,进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。

光学的指纹采集技术有明显的优点:它已经过较长时间的应用考验,一定程度上适应温度的变异,可达到500DPI的较高分辨率等,最主要是价格低廉。也有明显的缺点:由于要求足够长的光程,因此要求足够大的尺寸,而且过分干燥和过分油腻的手指也将使光学指纹产品的效果变坏。

光学指纹传感局限性体现于潜在指印方面(潜在指印是手指在台板上按完后留下的),不但会降低指纹图像的质量,严重时还可能导致2个指印重叠,显然,难以满足实际应用需要。此外,台板涂层及CCD阵列会随时间推移产生损耗,可能导致采集的指纹图像质量下降。但是具有无法进行活体指纹鉴别、对干湿手指的适用性差等缺点。

光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层(死性皮肤层),所以只能够扫描手指皮肤的表面,或者扫描到死性皮肤层,但不能深入真皮层。在这种情况下,手指表面的干净程度,直接影响到识别的效果。如果,用户手指上粘了较多的灰尘,可能就会出现识别出错的情况。并且,如果人们按照手指,做一个指纹手模,也可能通过识别系统,对于用户而言,使用起来不是很安全和稳定。

如去年底发生的内蒙古监狱越狱案件,越狱犯人就是砍下狱警的手指验证光学指纹机打开监狱门禁。还有近期各大媒体争相报道的,在淘宝网上花100元左右可以订做买到硅胶指模,可以轻易地验证通过光学指纹机,上班族专门用它代打指纹考勤。

此外,光学传感器中存在棱镜,其体积较大,一般为半导体的几倍甚至10倍大小,所以限制了其在小型设备上的应用。在类似考勤机、门禁等大设备上使用没有体积限制的问题,但在U盘、移动硬盘、手持设备上使用,体积成了的障碍。成本低一直以来被认为是光学传感器的优势,但由于其制造过程一致性较难保证,随着以电容传感器为代表的半导体传感器的大规模发展,光学传感器的成本优势也已经不再明显。虽然大多数公司还在使用光学传感器,但其发展趋势是新颖的、高质量的半导体电容指纹传感器。

温差感应式识别技术

温差感应式识别技术是基于温度感应的原理而制成的,每个像素都相当于一个微型化的电荷传感器,用来感应手指与芯片映像区域之间某点的温度差,产生一个代表图像信息的电信号。

它的优点是可在0.1s内获取指纹图像,而且传感器体积和面积最小,即目前通常所说的滑动式指纹识别仪就是采用该技术。缺点是:受制于温度局限,时间一长,手指和芯片就处于相同的温度了。

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