指纹识别技术综述（扫盲篇）之一

指纹识别技术综述（扫盲篇）

              1、产品构成

对指纹识别技术，目前除了一部分真正的研发人员之外，大部分涉业者或者兴趣者都希望有个清晰的了解。在此，先从指纹识别产品的构成说起，也就是由产品构成再展开对技术构成的分析。

指纹识别产品是由基础构件、中间构件和上层构件组成的，基础构件是指一个完整的指纹识别（不是指纹采集）产品，包括硬件和软件，都必须具备的基础部分。中间构件，简称中间件，是向上支持各类软件系统或者硬件设备，实现指纹注册和认证功能的独立部分。上层构件，是指在基础构件之上，自己实现中间件或者利用中间件建立起来的执行应用的部分，也可以称为应用构件。

指纹产品基础构件包括：指纹传感器（指纹Sensor）、指纹传感器驱动程序（Driver）、指纹传感器底层接口程序（底层SDK），以及指纹算法程序。其中前三个都是作为一个整体对待，笼统的称为指纹SENSOR。指纹基础构件的这四个部分，对于任何一类的指纹识别产品都是不可缺少的，所以称之为基础构件。

指纹产品中间构件，或者叫指纹应用中间件，它专门完成指纹注册和认证功能，所以它一定包含指纹识别算法。它屏蔽了应用层对设备层（基础构件中的SENSOR以及DRIVER）的直接访问。它既可以表现为软件控件（ocx），也可表现为硬件模块，也就是俗称的指纹脱机模块。

指纹产品上层构件，它是用户需求的实现部分，其形态不定，可以是一个完整的指纹应用软件产品，如指纹文件保护系统、计算机登录指纹保护系统。也可是指纹考勤机、指纹保险柜等这类嵌入式硬件产品。

在了解了指纹识别产品的构成要件之后，我们再一层层采用解析的方法来分析每个构件中的技术成份。

2、指纹产品基础构件

2.1、基础构件之指纹SENSOR

从基础构件层来看，其中的指纹SENSOR，是指纹图像自动采集和生成部分，是整个指纹识别产品的数据输入端。绝大多数指纹SENSOR通过光学扫描、晶体热敏、晶体电容等三种主要传感原理采集指纹图像。衡量一个指纹SENSOR的质量好坏或者使用的技术的高低，从其使用的采集原理上并不能得出结论，而是主要从以下几个方面来衡量。

（1）       成像质量。成像质量是衡量指纹SENSOR（指纹传感器）质量的首要标准。成像质量主要表现为对指纹图像的还原能力，以及去噪能力。

（2）       手指适应能力。由于不同手指指纹的纹路深浅不同、干湿不同，污渍程度不同。要能够对所有情况进行有效兼容，是指纹SENSOR的适用能力的表现。有时候手指适用能力被归到成像质量中考虑。

（3）       采集速度。采集速度表现为从手指放到SENSOR触面后多长时间内完成一次指纹采集的时间，或者单位时间如1S可以采集的次数。速度的快慢直接影响到用户的使用体验。

（4）       电气特性。电气特性是从产品化的角度来看，指纹SENSOR是否真正可用于某种产品。电气特性主要关注三个参数，工作电压，功耗和ESD（防静电能力）。如把指纹SENSOR应用到手机上，必然要考虑手机的现在供电方式能否满足增加了指纹SENOSR后的电压和功耗要求。不过大部分指纹SENOSR的电压都在3.6V以下（含）。

（5）       硬件接口能力。接口能力也是从产品化的角度来衡量的。接口能力直接影响着指纹SENSOR所获得的指纹图像数据的传送方式，影响着与指纹处理模块之间的通讯方式和通讯速度。比如已具备USB接口能力的指纹SENSOR，可以直接与USB HUB相连。而没有USB接口的，就需要通过USB控制器来实现，给产品化增加一道技术门槛。

（6）       SDK能力。SDK能力是指指纹SENSOR的功能，也就是与指纹SENSOR配套使用的程序接口的功能。一般在这些接口中定义了上层应用如何启动或终止硬件SENSOR，以及如何控制指纹SENSOR的函数族。比如发送指纹SENOSR初始化命令、开始或停止捕获指纹图像命令、询问手指是存在、以及判断是否是指纹等。对于滑动式（SWIPE）芯片来讲，还包括指纹重构的命令接口。

（7）       附加功能。大部分指纹SENSOR除了具备指纹图像采集能力之外，还能够感知手指的移动方向、手指的点击方式（单击双击），这被称之为导航能力。作者见过的一款导航能力非凡的指纹SENSOR，可以非常灵活的玩贪吃蛇游戏。另一方面，有的指纹SENSOR，如ATMEL和AUTHENTECH的，可以提供指纹特征值的模板访问接口。这些都是除了基本功能之外，指纹SENSOR厂商附加开发的功能，这部分功能可以使得，在其它条件相当的情况下，起到提升应用特色的作用。