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一. 概述 指紋識別技術主要涉及四個功能：讀取指紋圖像、提取**征、保存數據和比對。 在一開始，**指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，取到指紋圖像之后，要對原始圖像進行初步的處理，使之更清晰。 接下來，指紋辨識軟件建立指紋的數字表示——**征數據，一種單方向的轉換，可以從指紋轉換成**征數據但不能從**征數據轉換成為指紋，而兩枚不同的指紋**產生相同的**征數據。軟件從指紋上找到被稱為“節點”（minutiae）的數據點，也就是那些指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的**性**征。因為通常手指上平均具有70個節點，所以這種方法會產生大約490個數據。 有的算法把節點和方向信息組合產生了**的數據，這些方向信息表明了各個節點之間的關系，也有的算法還處理整幅指紋圖像。總之，這些數據，通常稱為模板，保存為1K大小的記錄。無論它們是怎樣組成的，至今仍然沒有一種模板的**，也沒有一種公布的抽象算法，而是各個廠商自行其是。 **，**計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，**終得到兩個指紋的匹配結果。 二. 取得指紋圖像 1.取象設備原理 取像設備分成兩類：光學、硅晶體傳感器和其他。 光學取像設備有**悠久的歷史，可以追溯到20世紀70年代。依據的是光的全反射原理(FTIR)。光線照到壓有指紋的玻璃表面，反射光線由CCD去**，反射光的數量依賴于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度和皮膚與玻璃間的油脂。光線經玻璃設到谷后反射到CCD，而設到脊后則不反射到CCD（確切的是脊上的液體反光的）。 由于**近光學設備的革新，**大地降低了設備的體積。**近90年代中期，傳感器可以裝在6x3x6英寸的盒子里，在不久的將來更小的設備是3x1x1英寸。這些進展取決于多種光學技術的發展而不是FTIR的發展。例如：纖維光被用來捕捉指紋圖像。纖維光束垂直射到指紋的表面，他照亮指紋并探測反射光。另一個方案是把含有一微型三棱鏡矩陣的表面安裝在彈性的平面上，當手指壓在此表面上時，由于脊和谷的壓力不同而改變了微型三棱鏡的表面，這些變化**三棱鏡光的反射而反映出來。 應用晶體傳感器是**近在市場上才出現的，盡管它在傳奇文學作品中已經出現近20年。這些含有微型晶體的平面**多種技術來繪制指紋圖像。電容傳感器**電子度量被設計來捕捉指紋。電容設備能結合大約100,000導體金屬陣列的傳感器，其外面是**緣的表面，當用戶的手指放在上面時，皮膚組成了電容陣列的另一面。電容器的電容值由于金屬間的距離而變化，這里指的是脊（近的）和谷（遠的）之間的距離。壓感式表面的**層是具有彈性的壓感介質材料，他們依照指紋的外表地形（凹凸）轉化為相應的電子信號。溫度感應傳感器被設計為感應壓在設備上的脊和遠離設備的谷溫度的不同。 超聲波掃描被**是指紋取像技術中非常好的一類。很像光學掃描的激光，超聲波掃描指紋的表面。緊接著，接收設備**了其反射信號，測量他的范圍，得到脊的深度。不像光學掃描，積累在皮膚上的臟物和油脂對超音速**的圖象影響不大，所以這樣的圖象是實際脊地形（凹凸）的真實反映。 由于巨大的指紋辨別市場，如果想指紋識別在商業上的巨大成功，三個因素中的兩個因素是非常重要的，它們是**格和緊湊的體積（另外一個是上面談到的識別率）。90年代初到后期，取像設備的價格已經劇烈的下降，制造商**近又承諾，在**近幾年后，又要進行大幅度**。至于體積，上面已經提到光學傳感器的體積從6x3x3英寸降到3x1x1英寸。應用晶體的傳感器的體積差不多是這樣或者更小。在晶片上，集成電路的技術越來越高（如：數字化電路把指紋信號轉化為數字信號強度），系統體積將越來越小，晶體傳感器的體積接近與手指大小所需要的體積，其長寬大約是1x1英寸高不到1英寸。 在晶體傳感器之前，一些沒有用到的機能是局部調整、軟件控制、自動**控制(AGC)技術。對于大多數光學設備，只能**人工調整來改變圖像的質量。然而，晶體傳感器提供自動調節象素，行以及局部范圍的敏感程度，從而提高圖像的質量。AGC在不同的環境下結合反饋的信息產生高質量的圖像。例如，一個不清晰（對比度差）的圖像，如干燥的指紋，能夠被感覺并增強靈敏度，在捕捉的瞬間產生清晰的圖像（對比度好）；由于提供了局部調整的能力，圖象不清晰（對比度差）的區域也能夠被**到（如：手指壓得較輕的地方）并在捕捉的瞬間為這些象素提高靈敏度。 光學掃描也有自己的優勢。其中之一在較大的模型可以做較大指紋取像區域。而制造較大的應用晶體傳感器的指紋取像區域是非常昂貴的，所以應用晶體傳感器的指紋取像區域小于1平方英寸，而光學掃描的指紋取像區域等于或大于1平方英寸。然而這個對于較小的光學掃描設備并不是優勢。較小的光學掃描也是較小指紋取像區域，這是因為較大的指紋取像區域需要較長的焦點長度，所以要有較大包裝，否則如果較大的取像區域使用較小的包裝，則光學掃描設備會受到圖象邊緣線形扭曲的影響。 晶體傳感器技術**重要的弱點在于，它們容易受到靜電的影響，這使得晶體傳感器有時會取不到圖象，甚至會被損壞，另外，它們并不象玻璃一樣耐磨損，從而影響了使用壽命。 總之，各種技術都具有它們各自的優勢，也有各自的缺點。我們在下面給出三種主要技術的比較。 比較項目 光學全反射技術 硅晶體電容傳感技術 超聲波掃描 體積 大 小 中 耐用性 非常耐用 容易損壞 一般 成像能力 干手指差，但汗多的和稍臟的手指成像模糊 干手指好，但汗多的和稍臟的手指不能成像 非常好 耗電 較多 較少 較多 成本 低 低 很高 2. 圖象增強 剛**的圖像有很多噪音。這主要由于平時的工作和環境引起的，比如，手指被弄臟，手指有刀傷、疤、痕、干燥、濕潤或撕破等。圖象增強是減弱噪音，增強脊和谷的對比度。想得到比較干凈清晰的圖像并不是容易的事情。為這個目標而為處理指紋圖像所涉及的操作是設計一個適合、匹配的濾鏡和恰當的閥值。 指紋還有一些其他的有用的信息。比如：類似于脊的“多余的部分”，即使一些**別的脊不連續，但仍可**是脊的一部分，從而決定他的走向。我們可以利用這些“多余的信息”。 有很多圖象增強的方法。大多數是**過濾圖像與脊局部方向相匹配。圖像**先分成幾個小區域（窗口），并在每個區域上計算出脊的局部方向來決定方向圖。可以由空間域處理，或經過快速2維傅立葉變換后的頻域處理來得到每個小窗口上的局部方向。 設計合適的，相匹配的濾鏡，使之實用于圖象上所有的象素（空間場是其中的一個）。依據每個象素處脊的局部走向，濾鏡應增強在同一方向脊的走向，并且在同一位置，減弱任何不同于脊的方向。后者含有橫跨脊的噪音，所以其垂直于脊的局部方向上的那些不正確的“橋”會被濾鏡過濾掉。所以，合適的、匹配的濾鏡可以恰到好處地確定脊局部走向的自身的方向，它應該增強或匹配脊而不是噪音。 圖象增強，噪音減弱后，我們準備開始選取一些脊。雖然，在原始灰階圖像中，其強度是不同的而按一定的梯度分布，但它們真實的信息被簡單化為二元：脊及其相對的背景。二元操作使一個灰階圖像變成二元圖象，圖象在強度層次上從原始的256色（8-bits）降為2色(1-bits)。圖像二元化后，隨后的處理就會比較容易。 二元化的困難在于，并不是所有的指紋圖像有相同的閥值，所以一般不采取從單**的強度入手，而且單一的圖象的對照物是變化的，比如，手在中心地帶按的比較緊。因此一個叫“局部自適應的閥值（locally adaptive thresholding）”的方法被用來決定局部圖像強度的閥值。

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