指纹识别发展史.pdf

现在中、高端商务本本，指纹识别技术几乎成为了一种标准配置。对于很多朋友而言，指纹识别也确实是个很方 便很有效的技术。不过指纹识别技术究竟是如何发展起来的呢？我们现在就来看看指纹识别技术的过去、现在和将 来，对指纹识别技术有个比较全面的了解。 在很久以前，人们就意识到了指纹的唯一性，在人的一生中，指纹始终是保持不变的，而且每个人之间都是不 同的。以地球上的人口为60 亿，每人10 根手指计算，则需要300 年才可能出现重复的指纹，因而出现两根手指的 指纹完全相同的概率几乎是零。由于以上特性，在身份识别领域中一直是最为可靠的手段，并为各国法律所广泛承 认。在指纹识别时，软件会选取指纹中的几个特征点，进行核对，目前国际上通用的标准是7/32，即识别系统只采 集32 个特征点，需要其中的7 个点和存储的特征点对应，这在理论上误认率约为1/1000000，这个概率可以说已经 非常之小，基本上和买彩票中头奖的概率差不多。 指纹识别技术在数十年前就已经诞生，当时主导研发的是赫赫有名的 FBI，主要应用于内部的安全设备，始终 只是处于少数专业应用的地步，并没有真正迈入民用的阵营，这一局面直到九十年代才有所改变。 进入九十年代，由于微电子技术的不断进步，指纹识别的成本和设备的大小大幅减小，同时由于大量民间公司 对指纹识别技术的研究，指纹识别技术开始逐渐走入民用。当时的指纹识别设备多采用光学传感技术。 就某种意义而言，光学传感技术可以说是扫描仪的缩小版。使用时，用户将手指按在扫描设备的玻璃表面，接 着扫描设备发出强光照射，并由CCD 传感器捕获指纹图像。光线照射到指纹上的下凹部分时，就会发生全反射，光 线被反射到CCD，而照射到凸起部分时，光线不会发生全反射，CCD 接收到的光线就比较少，从而得到了指纹的图 像。之后再将从这个图像中寻找几个特征点，再和数据库中的记录进行核对。光学扫描技术发展成熟、成本低廉， 耐用性也相当不错，因而成为早期指纹识别技术的主流。但是它也存在较多的缺陷：如手指表面的灰尘和油脂对扫 描质量影响很大，而精心复制的指模也可以将该系统轻松欺骗；此外，对应的光学扫描设备体积庞大、耗电量较高、 图像获取的时间也比较长，无法用于笔记本电脑、掌上电脑、移动电话等便携电子产品中。我们今天不少电子设备 都集成了指纹识别，这在当时完全是不可想像的。只所以指纹识别能够真正普及开来，进入每一个电子设备，完全 是因为第二代指纹识别技术：电容式指纹识别技术的诞生。 硅晶体电容传感器示意图 1998 年，硅晶体电容传感器诞生，得益于这一设备的出现，电容式指纹识别技术随之和我们见面。与传统的光 学扫描技术不同，电容式指纹识别设备体积极小、成本很低，可被方便地整合于各类指纹识别设备中。由于我们的 真皮会发出微弱的电波，同时在皮肤表现存在凹凸部分，这样当用户将手指按压在传感器表面时，传感器便能够产 生一个由不同电容值构成的信号阵列，这些信号阵列经过专用的算法转换之后便能够生成指纹图像。。由于这一技 术采用的是活体识别技术，必须通过人体的微电流，因而即使割下别人的指纹来进行确认也没有用，其它例如指模 等更是无计可施，因而具有更高的安全性；同时由于不会受灰尘、油脂等影响，准确率也更高。但是电容式指纹识 别技术也有一定的不足，首先是稳定性不如光学传感技术；其次成本较高，因而目前硅晶体电容传感器相比都要袖 珍很多，指纹取像区域往往都小于1 平方英寸；最后，硅晶体电容传感器很容易受到静电的影响，轻则影响图像取 样，重则直接损坏传感器。 在未来，指纹识别技术又会如何发展呢？目前比较热门的要属超声波传感技术。超声波传感技术采用声波感应 技术，传感器发射声波，通过接收手指反射的信号来测量手指上凹处的深度，得到指纹的图像。相比之下，超声波 传感技术可以排除手指表面的污垢、油脂等的干扰，因而精确度是目前所知的技术中最高的。但是目前超声波传感 技术很容易受温度和光线的干扰，耐久性也还有待改进，加个也还相当昂贵，因而没有进入市场，还是处在实验室 的阶段。 在了解指纹识别技术后，我们再来看另一个相关的技术：滑动式传感器。何谓滑动式传感器？目前我们市场上 所有笔记本上的传感器都属于滑动式传感器，我们将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。而在过 去，为了获得整个手指的指纹，不得不使用比手指更大的传感器，必须整个手指同时按压在传感器之上。而由于滑 动式传感器的诞生，传感器可以做的很小，一方面可以控制体积，二来也可以降低成本。首款采用滑动式传感器的 笔记本便是IBM 的T42 ，当时IBM 向ST （意法半导体）提出需求，希望对方能够为其研制可以在