指紋采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、物理特征和生物特性的不同,以得到不同的反饋信號,根據反饋信號的量值來繪成指紋圖像。
指紋的幾何特性是指在空間上嵴是突起的,峪是凹下的。嵴與嵴相交、相連、分開會表現為一些幾何圖案。
指紋的生物特性是指嵴和峪的導電性不同,與空氣之間形成的介電常數不同、溫度不同等。
指紋的物理特性是指嵴和峪著力在水平面上時,對接觸面形成的壓力不同、對波的阻抗不同等。
指紋采集的方法有兩種,一種是由指紋采集器件主動向手指發(fā)出探測信號,然后分析反饋信號,以形成指紋嵴與峪的圖案。如光學采集和射頻(RF)采集屬于主動式采集。另一種是指紋采集器件是被動感應的方式。當手指放置到指紋采集設備上時,因為指紋嵴和峪的物理特性或生物特性的不同,會形成不同的感應信號,然后分析感應信號的量值來形成指紋圖案。如熱敏采集、半導體電容采集和半導體壓感采集屬于第二種。
目前常用的指紋采集設備有三種,光學式、電容/電感式、生物射頻式。其中,光學指紋采集器是最早的指紋采集器,是使用最為普遍的,也出現了用光柵式鏡頭替換棱鏡和透鏡系統(tǒng)的采集器。光電轉換的CCD器件有的已經換成了CMOS成像器件,從而省略了圖像采集卡直接得到數字圖像。
1、光學指紋采集器
光學指紋采集器是最早的指紋采集器,也是使用最為普遍的。由于指紋采集原理的限制,光學指紋采集器很難對干的手指采集到清晰的指紋圖像,造成了這種產品對干手指識別率低(拒真率高)的問題。手指越干,這個問題越突出。在冬天寒冷的氣候條件下,手指發(fā)干會導致很多人的手指無法被識別。這個問題在北方地區(qū)尤其突出。
2、熱敏式傳感器
第二個進化階段是熱敏式傳感器,指紋表面圖像形成的基礎是指紋脊和溝隨著散發(fā)的熱量變化而變化的。在一個典型的熱敏傳感器,一個小型加熱元件是直接附屬于一套熱量傳感元件。因為“讀取”指紋是第一要素,脊和溝被加熱。熱量傳感無件檢測出脊和溝與人工合成指紋復合圖像的溫度不同。雖然價格便宜,體積小,但相對于其它競爭技術熱敏式傳感器往往消耗較多的能量,并且在酷熱的環(huán)境或者是炎熱的天氣里,圖像采集很不清晰。
3、生物射頻指紋識別技術