指纹识别原理（电容式指纹识别原理）

指纹识别原理

指纹识别基本原理

一个典型的指纹识别系统应该包括：指纹识别特征提取/匹配模块特征模板库应用软件。而指纹的匹配可分为族迹两步，首先是提取待验证的指纹的特征，然后将其和指纹模板库中的模板指纹进行相似度比较，从而判断两个指纹图像是否来自同一手指。

我们可以看到，指纹识别核心的准确、高效的采集指纹分析。指纹识别采集技术的发展大致分为三个方式：光学识别、电容传感器、生物射频。

1、光学识别

光学识别是较早的指纹识别技术。基于光学发射装置发射的光线，射到手指上再反射回机器以获取数据，并对比资料库看是否一致。光学识别只能到达皮肤的表皮层，而不能到达真皮层，而且受手指表面是否干净影响较大。

2、电容传感器

电容传感器识别是利用一定间隔的安装的两个电容，利用指纹的凹凸，在手指滑过指纹检测仪器时接通没穗衡或断开两个电容的电流以检测指纹资料。电容传感器对手指的干净要求还是比较高，而且传感器表面使用硅材料，比较容易损坏。以技术面来看，电容式指纹辨识技术的供应为、、（FPC）等，被苹果买下，也被收购。电容式指纹传感器也是现在应用最普遍的技术。

3、生物射频

射频传感器通过传感器发射微量的射频信号，穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。这种方法对手指的干净程度要求较低。射频是目前较新的技术方案，射频也是电容方式的一种，但受限于专利问题。射频式是未来发展方向。

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指纹识别采集方式

不管采用什么采集技术，从用户角度用到的就两种录入方式：按压式与滑动式。

1、滑动式

将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。手指按压上去时，无法一次性采集到完整图像。在采集时需要手指划过采集表面，对手指划过时采集到的每一块指纹图像进行快照，这些快照再进行拼接，才能形成完整的指纹图像。

滑动式的优点是成本低、易集成，可采集大面积的图像，应用传统的特征点算法，但缺点是需要客户有一个连贯规范动作采集图像，体验效果比较差，在之前的应用推广中不太成功。

2、按压式

手指平放在设备上以便获取指纹图像。一般为了获得整个手指的指纹，必枯做须使用比手指更大的传感器，整个手指同时按压在传感器之上。

屏下指纹的原理

屏下指纹识别技术，也称隐形指纹技术。通过该技术，厂商可以将指纹识别传感器，放置于屏幕玻璃下方。

如此一来，手机正面无需设置额外的指纹识别窗，可以提高屏占比，带来更好的视觉效果搏举。

目前，常用的屏下指纹识别方案，有电容式、光学式和超声波式兆银拿三种。

屏下指纹原理

电容式屏下指纹识别

原理：利用硅晶元与导电的皮下电解液形成族搭电场，指纹的高低起伏会导致二者之间出现压差，从而实现准确的指纹测定。

该技术比较成熟，成本低廉，但是穿透力较弱，所以没有得到普及。

光学式屏下指纹识别

原理：通过OLED屏幕像素发光，照亮指纹，再反射到屏幕下方的指纹识别模块。指纹的高低起伏会导致对应光电流有所不同，从而实现准确的指纹测定。

如今很多屏下指纹识别手机，采用的都是这种方案。

该技术不容易受环境光干扰，但是如果你手上有水或汗渍，就会影响识别率。

超声波式屏下指纹识别

原理：超声波传感器发射超声波，入射到手指上。指纹的高低起伏会导致超声波传播路径长度不同，反射的回波到达接收器的时间就有差异，从而实现准确的指纹测定。

该技术具有较强的穿透性，抗污渍能力高，可以真正意义上实现屏下指纹解锁。

指纹识别是怎么进行的

导语：指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。那么，接下来就让我们一起来具体的了解以下关于指纹识别是怎么进行的内容吧。文章仅供大家的参考!

指纹识别是怎么进行的

1.指纹图像的获取

指纹图像的采集是自动指纹识别系统的重要组成部分。早期的指纹采集都是通过油墨按压在纸张上产生的。20世纪80年代，随着光学技术和计算机技术的发展，现代化的采集设备开始出现。

传感器是一种能把物理量或化学量变成便于利用的电信号的器件。在测量系统中它是一种前置部件，它是被测量信号输入后的第一道关口，是生物认证系统中的采集设备。

这些传感器根据探测对象的不同，可分为光学传感器、热敏传感器和超声传感器;根据器件的不同，可分为CMOS器件传感器和CCD器件传感器。它们的工作原理都是：将生物特征经过检测后转化为系统可以识别的图像信息。在生物认证系统中，可靠和廉价的'图像采集设备是系统运行正常、可靠的关键。

2.指纹图像的增强

常见的预处理方法如下：

(1)采用灰度的均衡化，可以消除不同图像之间对比度的差异。

(2)使用简单的低通滤波消除斑点噪声、高斯噪声。

(3)计算出图像的边界，进行图像的裁剪，这样可以减少多余的计算量，提高系统的速度。

常用图像增强算法具体包括以下几种：

(1)基于傅里叶滤波的低质量指纹增强算法;

(2)基于Gabor滤波的增强方法;

(3)多尺度滤波方法;

(4)改进的方向图增强算法;

(5)基于知识的指纹图像增强算法;

(6)非线性扩散模型及其滤波方法;

(7)改进的非线性扩散滤波方法。

目前最新的分割算法有以下几种：

(1)基于正态模型进行的指纹图像分割算法;

(2)基于马尔科夫随机场的指纹图像分割算法;

(3)基于数学形态学闭运算的灰度方差法;

(4)基于方向场的指纹图像分割算法。

3.指纹特征的提取

近年来，新的指纹特征提取算法主要包括以下几种：

(1)基于Gabor滤波方法对指纹局部特征的提取算法。

(2)基于CNN通用编程方法对指纹特征的提取算法。

(3)基于IFS编码的图像数字化技术，即建立IFS模型，计算源图像与再生图像之间的相似性，快粗蠢衡速提取指纹图像的特征。

(4)基于脊线跟踪的指纹图像特征点提取算法。该算法可以直接从灰度指纹图像中有效提取细节点和脊线骨架信息。

(5)基于小波变换和ART(自适应共振理论)神经网络的指纹特征提取算法。

4.指纹图像的分类与压缩

常用的指纹分类技术有以下几种：

(1)基于规则的方法，即根据指纹奇异点的数目和位置分类。

(2)基于句法的方法。这种方法的语法复杂，推导语法的方法复杂、不固定。这种方法已经逐渐被淘汰了。

(3)结构化的方法，即寻找低层次的特征到高层次的结构之间相关联的组织。

(4)统计的方法。

(5)结合遗传算法和BP神经元网络的方法。

(6)多分类器方法。

常用的压缩算法有以下两种：

(1)图像压缩编码方法：包括无损压缩(熵编码)和有损压缩(量化)。

(2)基于小波变换的指纹压缩算法：包括WSQ算法、DjVu算法、改进的EZW算法等。

5.指纹图像的匹配

传统的指纹匹配算法有很多种：档纯

(1)基于岩做点模式的匹配方法：如基于Hough变换的匹配算法、基于串距离的匹配算法、基于N邻近的匹配算法等。

(2)图匹配及其他方法：如基于遗传算法的匹配、基于关键点的初匹配等。

(3)基于纹理模式的匹配：如PPM匹配算法等。

(4)混合匹配方法等。

近几年，又出现了如下新的匹配算法：

(1)基于指纹分类的矢量匹配。该法首先利用指纹分类的信息进行粗匹配，然后利用中心点和三角点的信息进一步匹配，最后以待识别图像和模板指纹图像的中心点为基准点，将中心点与邻近的36个细节点形成矢量，于是指纹的匹配就转变为矢量组数的匹配。

(2)基于PKI( Key ，公钥基础设施)的开放网络环境下的指纹认证系统。

(3)实时指纹特征点匹配算法。该算法的原理是：通过由指纹分割算法得到圆形匹配限制框和简化计算步骤来达到快速匹配的目的。

(4)一种基于FBI( )细节点的二次指纹匹配算法。

(5)基于中心点的指纹匹配算法。该算法利用奇异点或指纹有效区域的中心点寻找匹配的基准特征点对和相应的变换参数，并将待识别指纹相对于模板指纹作姿势纠正，最后采用坐标匹配的方式实现两个指纹的比对。

指纹识别使用什么原理

指纹识别系统的重要衡量标志是识别率。其主要由两部分组成，拒判率（FRR）和误判率（FAR）。正因为如此，权威机构认为，在应用中1%的误判率就可以接受。FRR实际上也是系统易用性的重要指标。由于FRR和FAR是相互矛盾的，这就使得在应用系统的设计中，要权衡易用性和安全性。下面是我收集整理的指纹识别使用什么原理，希望对你有帮助。

第一步：指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。

尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。总体特征指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括基本纹路图案、模式区、核心点、三角点、式样线和纹线等。基本纹路图案有环形、弓形、螺旋形。局部特征即指纹上节点的`特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征——特征点，却不可能完全相同。指纹上的特征点，即指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点。

第二步：指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。

通常，首先从获取的指纹图像上找到“特征点”（），然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的数字表示——指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，计算出它们裤瞎的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。

第三步：指纹识别技术主要涉及四个功能： 读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对：

首先，通过指纹读取设备读取人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行预处理。

其次，用指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征梁纯兄数据，是一种单方向的转换，可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。

第三，通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约500个数据。有的算法将节点和方向信息组合产生了更多的数据，这些方向信息表明了各个节点之间的关系，也有的算法还处理整幅指橡袭纹图像。总之，这些数据，通常称为模板，保存为1KB大小的记录。

最后，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。

手机指纹识别的原理是什么？

原理：指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别 。指纹识别技术涉及 图像处理、 模式识别、计算机视觉、 数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的 指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊 指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

指纹识别优点：1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；

2、如果要增加可靠性，只需登记更多的 指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；

3、扫描指纹的速度很快，使用非常方便；

4、读取指纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接；

5、接触是读取人体生物特征最可靠的方法；

6、 指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的乱物亮低廉；

指纹识别缺点：1、某些人或某些群体的 指纹指纹特征少，难成像；

2、过去因为在犯罪记录中使用 指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。

3、实际上 指纹鉴别技术可以不存储任何哗宽含有指纹图像的数据，而只是蚂清存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据；

4、每一次使用 指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。

5、指纹是用户的重要个人信息，某些应用场合用户担心信息泄漏。

指纹识别器的工作原理

指纹识别器的工作原理：

指纹识别器指纹识别器读取指纹有多种不同方式，其中电容式传感技术的基本原理是，它根据活体手指——请注意“活体”一词——表层上的电阻变化传导指消碧纹图像。皮肤的表皮层，包括手指的表皮层的细胞是非活体的。剥掉非活体细胞的表皮层可以看到第一层活体皮肤细胞，这些皮肤细胞具有一定量电阻。它们还在皮肤表层上组成特定形状——常见的指纹嵴线和沟。细胞中的特定电学品质与细胞的排列方式这二者的结合使得皮肤表面的电阻能够被测量到且其变化唯一。这就是电容式读取器的工作方式——它首先读取手指活体表皮的电阻变化，然后传导显示这些变化的手指图。该图看起来就像警察展示的标准指纹图像。电阻变化图称作指纹图像。产生指纹图像后会对其进行保存，或将其与另一个指纹图像进行比较，以确定它们是否相同。电容式传感器技术在指纹界中占有主导地位；其它所有指纹识别技术均为技术跟随者。该技术还非常成熟、稳定可靠，并且是当今市场中价拿亩举格相对最低廉的指纹传感技术之一。

主要用途：

1、取代

用指纹取代 ® ® 及 BIOS 密码，从而可实现轻松、快速、安全的系统访问。从睡眠和待机模式中刷动手指也可登录到 PC。当前在某些笔记本电脑系统上可实现 BIOS 密码（也称为开机密码）替换。

2、管理器

使用指纹以及密码管理器访问 Web 站点及应用程序。密码管理器可将多个 Web 及应用程序密码保存在一个受硬件保护的位置中，以及通过一个密码和刷动手指访问这些密码。

3、身份验证

登录到 时刷动手指以及使用 网络自适应软件（ ）进行无线身份验证。

在访问 、Web 站点及某些应用程序时实现安全的双重身份验证（密码与指纹）。客户端安全解决方案使这一点成为可能。

4、加密数据

使用指纹访问加密数据。可使用文件与文件夹加密软件进行数据加密。

优点缺点：

（一）优点：

1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；

2、如果要增加可靠性，只需登记更多的指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；

3、扫描指纹的速度很快，使用非常方便；

4、读取指耐毕纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接；

5、接触是读取人体生物特征最可靠的方法；

6、指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉。

（二）缺点：

1、某些人或某些群体的指纹指纹特征少，难成像；

2、过去因为在犯罪记录中使用指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”；

3、实际上现在的指纹鉴别技术都可以不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据；

4、每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。