指紋儀

指根據指紋特點製作成的一種特殊儀器。指紋的特點是人皆不同、終生不變。腳指紋、腳掌紋、手掌紋、唇紋、瞳孔底部視網膜的紋路也有以上特徵。但都沒有指紋精確，如掌紋容易磨損、老化。指紋的這一特徵可用來作為代表其人的"身份證"。

基本介紹

• 中文名：指紋儀 
• 外文名：Biometric Coprocessor

指紋儀定義

指紋儀是利用手指指紋特徵“人各不同，終生不變”的特點進行身份識別的一種電子儀器，該儀器工作原理包括採集指紋圖像、提取指紋特徵、保存數據和進行指紋比對四個功能。其中讀取指紋圖像是指紋儀最基本最重要的功能。通過利用手指指紋凹凸不平的紋形來進行成像，通常我們把凸出的紋形稱為“嵴”，而凹下去的紋形成稱為“峪”，而指紋採集的過程本質上是指紋成像的過程。其原理是根據嵴與峪的幾何特性、物理特徵和生物特性的不同，以得到不同的光學或者電流電阻反饋信號，根據反饋信號的量值利用不同算法的圖像處理算法來繪成指紋圖像，然後在此指紋圖像基礎上通過指紋識別算法軟體來進行指紋特徵的提取和指紋特徵碼的比對。

用途

除用以區別罪犯外，用於信用卡，可有效地防止假冒；製成磁卡可用作通行證，出入於持卡放行的保密場所。在千千萬萬張指紋卡中檢查出特定人的指紋，國際水平是每人每天可判讀3000卡，運用電子表計算機則一蹴而就。

種類

目前常用的指紋採集設備有三種，光學式、電容/電感式、生物射頻式。其中，光學指紋採集器是最早的指紋採集器，是使用最為普遍的，也出現了用光柵式鏡頭替換稜鏡和透鏡系統的採集器。光電轉換的CCD器件有的已經換成了CMOS成像器件，從而省略了圖像採集卡直接得到數字圖像。

光學指紋採集

原理

光學指紋採集器使用時間長，它採集指紋表層紋理圖像。手指接觸稜鏡的表面，發光二級管提供一個光源,圖像是通過電荷偶合器件積體電路採集。光學指紋感測器可靠，價格也很便宜，但對髒手指和乾手指表面有覆蓋物的指紋圖像識別率很低，對溫度等環境因素的適應能力差。但是由於受光路限制，無畸變型採集器尺寸較大。通常有較嚴重的光學畸變；採集視窗表面往往有痕跡遺留現象。CCD器件可能因壽命老化，有降低圖像質量、假指紋等缺陷。

優劣

由於指紋採集原理的限制，光學指紋採集器很難對乾的手指採集到清晰的指紋圖像，造成了這種產品對乾手指識別率低（拒真率高）的問題。手指越乾，這個問題越突出。在冬天寒冷的氣候條件下，手指發乾會導致很多人的手指無法被識別。這個問題在北方地區尤其突出。

在玻璃表面貼膜可以改善乾手指的問題，但是膜本身很不耐用，而且膜的使用使假指紋問題更嚴重。

因為成本優勢，基於光學原理的的指紋門禁考勤機在國內相當流行（門禁和考勤的差別只在管理軟體上），甚至可以說占了大部分市場分額。但是，由於存在人造指紋問題，它在金融系統，尤其是金庫門這種場所的使用是不安全的。早期安裝的銀行系統的指紋產品中，有部分是光學指紋採集器。那時人們對人造指紋的嚴重性還認識不夠，而且指紋產品普及的初期時，用假指紋作案的例子不多。但是，隨著指紋技術的普及，犯罪分子對假指紋的利用也會增加。金融系統的指紋項目一般排除了光學指紋技術，有些銀行甚至明確規定禁止使用。但是，有些銀行系統還是用了一些光學技術的指紋門禁，原因是多方面的：1）南方地區冬天不很冷，手指不很乾，乾手指問題不很突出。2）價格因素 3）對光學技術的認識不足 4）項目的人為因素。

半導體式

第二個進化階段是熱敏式半導體感測器，半導體指紋感測器分為電容式與電感式主要是利用電容、電場（也即我們所說的電感式）還有溫度、壓力的原理實現指紋圖像的採集。其原理：無論是電容式或是電感式，其原理類似，在一塊集成有成千上萬半導體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構成了電容（電感）的另一面，由於手指平面凸凹不平，凸點處和凹點處接觸平板的實際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數值也就不一樣，設備根據這個原理將採集到的不同的數值匯總，就完成了指紋的採集。。

與電感式感測器相比，電容技術在更大操作範圍內提供了更好的圖像質量。因為它的採集範圍相對比較大，不過，電容技術的成本比前兩種種技術要高。由於電容感測器表面是由電介質材料製作，因此容易損壞，對髒手指靈敏度上不是很好。

識別技術

生物射頻指紋識別技術，射頻感測器技術是通過感測器本身發射出微量射頻信號，穿透手指的表皮層去控測裡層的紋路，來獲得最佳的指紋圖像。因此對乾手指，汗手指，乾手指等困難手指通過可高達99.5%，防偽指紋能力強，指紋敏感器的識別原理只對人的真皮皮膚有反應，從根本上杜絕了人造指紋的問題，寬溫區：適合特別寒冷或特別酷熱的地區。因為射頻感測器產生高質量的圖像，因此射頻技術是最可靠，最有力有解決方案。除此之外，高質量圖像還允許減小感測器，無需犧牲認證的可靠性，從而降低成本並使得射頻感測器思想的套用到可移動和大小不受拘束的任何領域中。 射頻敏感器：它的工作原理很特殊， 由射頻與敏感元件陣列組成， 每一個成員實際上都是一個等效的小天線，它通過人的手指向皮膚內層（真皮層）深處傳遞電波。接受部分的元件對回傳的電波相位進行解調，相位的差別反應了指紋紋理。從某種意義上講，它的原理與雷達的工作原理相似，所以稱為射頻式指紋敏感器（RF sensor）。而且，它能自動調節內部電氣參數來適應手指乾濕程度、按手指壓力、年齡、等因素的變化。由於它的獨特工作原理， 所採集到的指紋圖像對應於手指內層具有生命的真皮指紋紋理，對手指表面的外層皮膚並不直接敏感，並對表面的一些髒物、油漬、灰塵等物質具有穿透能力。它的特殊工作原理使它保證對各種類型的手指在各種使用條件下都能採集到理想的圖像，因此具有顯著的優越性能。乾手指是其它類型敏感器普遍遇到的問題，但是用這款敏感器可以很好地解決這個問題。

紋採集儀

它的運用原理是使用近紅外線感應器取得手指靜脈的分布圖，儲存樣板，進而在計算機中建立每一個人獨特的手掌靜脈資料庫。通過計算機登錄存儲每個人的手掌靜脈數據，還可以在電腦中進行管理。