來源:安防監控網原創
指紋辨識由於其發展時間長，且發展速度比較快，並且經過多年的市場推廣和應用，在門禁、考勤、保險箱、身份認證等方面都有比較成熟的產品，同時由於其成本較其他識別技術低，更易推廣和被用戶接受。
指紋辨識技術的類型
(1)光學辨識技術
借助光學技術採集指紋是歷史最久遠、使用最廣泛的技術。將手指放在光學鏡片上，手指在內置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、峪線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數位化的、可被指紋設備演算法處理的多灰度指紋圖像。
光學的指紋採集技術有明顯的優點：它已經過較長時間的應用考驗，一定程度上適應溫度的變異，可達到500DPI的較高解析度等，最主要是價格低廉。也有明顯的缺點：由於要求足夠長的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分乾燥和過分油膩的手指也將使光學指紋產品的效果變壞。
光學指紋傳感局限性體現於潛在指印方面(潛在指印是手指在台板上按完後留下的)，不但會降低指紋圖像的品質，嚴重時還可能導致2個指印重疊，顯然，難以滿足實際應用需要。此外，台板塗層及CCD陣列會隨時間推移產生損耗，可能導致採集的指紋圖像品質下降。但是具有無法進行活體指紋鑒別、對幹濕手指的適用性差等缺點。
光學指紋識別系統由於光不能穿透皮膚表層(死性皮膚層)，所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的乾淨程度，直接影響到辨識的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會出現識別出錯的情況。並且，如果人們按照手指，做一個指紋手模，也可能通過辨識系統，對於用戶而言，使用起來不是很安全和穩定。
如去年底發生的內蒙古監獄越獄案件，越獄犯人就是砍下獄警的手指驗證光學指紋機打開監獄門禁。還有近期各大媒體爭相報導的，在淘寶網上花100元左右可以訂做買到矽膠指模，可以輕易地驗證通過光學指紋機，上班族專門用它代打指紋考勤。
此外，光學感測器中存在棱鏡，其體積較大，一般為半導體的幾倍甚至10倍大小，所以限制了其在小型設備上的應用。在類似考勤機、門禁等大設備上使用沒有體積限制的問題，但在U盤、移動硬碟、手持設備上使用，體積成了最大的障礙。成本低一直以來被認為是光學感測器的最大優勢，但由於其製造過程一致性較難保證，隨著以電容感測器為代表的半導體感測器的大規模發展，光學感測器的成本優勢也已經不再明顯。雖然大多數公司還在使用光學感測器，但其發展趨勢是新穎的、高品質的半導體電容指紋感測器。
(2)溫差感應式辨識技術
它的優點是可在0.1s內獲取指紋圖像，而且感測器體積和麵積最小，即目前通常所說的滑動式指紋識別儀就是採用該技術。缺點是：受制於溫度局限，時間一長，手指和晶片就處於相同的溫度了。
(3)半導體矽感技術(電容式技術)
20世紀90年代後期，基於半導體矽電容效應的技術趨於成熟。矽感測器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的脊和峪相對於平滑的矽感測器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。電容感測器發出電子信號，電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案。由於深入真皮層，感測器能夠捕獲更多真實資料，不易受手指表面塵汙的影響，提高辨識準確率，有效防止辨識錯誤。
半導體指紋感測器包括半導體壓感式感測器、半導體溫度感應感測器等，其中，應用最廣泛的是半導體電容式指紋感測器。半導體電容感測器根據指紋的脊和峪與半導體電容感應顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什麼位置是脊什麼位置是峪。其工作過程是通過對每個圖元點上的電容感應顆粒預先充電到某一參考電壓。
當手指接觸到半導體電容指紋表現上時，因為脊是凸起、峪是凹下，根據電容值與距離的關係，會在脊和峪的地方形成不同的電容值。然後利用放電電流進行放電。因為脊和峪對應的電容值不同，所以其放電的速度也不同。脊下的圖元(電容量高)放電較慢，而處於峪下的圖元(電容量低)放電較快。根據放電率的不同，可以探測到脊和峪的位置，從而形成指紋圖像資料。
與光學設備多採用人工調整改善圖像品質不同，電容感測器採用自動控制技術調節指紋圖像圖元以及指紋局部範圍敏感程度，在不同環境下結合回饋資訊生成高品質圖像。由於提供了局部調整能力，即使對比度差的圖像(如手指壓得較輕的區域)也能被有效檢測到，並在捕捉瞬間為這些圖元提高靈敏度，生成高品質指紋圖像。
半導體電容指紋感測器優點為圖像品質較好、一般無畸變、尺寸較小、易集成於各種設備。其發出的電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，達到手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案，從而大大提高了系統的安全性。
半導體矽感技術最重要的優點是能夠達到活體指紋識別。還可以在較小的表面上獲得比光學技術更好的圖像品質，在1c m×1.5c m的表面上獲得200-300線的解析度(較小的表面也導致成本的下降和能被集成到更小的設備中)。體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在安全防範和高檔消費類電子產品中使用，被稱為光學以後的第二代指紋識別技術。
半導體電容指紋感測器因製造工藝複雜，單位面積上傳感單元多，包含高端的，IC設計技術、大型積體電路製造技術、IC晶片封裝技術等，所以電容指紋感測器幾乎全部是由IC技術發達的國家或地區，如美國、歐洲、臺灣等地設計製造的。目前中國大陸只有極少數廠家有能力生產半導體指紋感測器。
但半導體矽感技術也有缺點，就是會受靜電幹擾，但可以通過安裝時接地解決。以前成本較昂貴，近年來成本大幅度下降，與光學感測器的成本日益接近，是目前最理想的指紋識別技術。如銀行金庫和監獄等高危安保場所安防門禁系統，採用半導體矽感識別技術的指紋機用於門禁前端活體指紋辨識，代替傳統的密碼、刷卡、光學指紋機，從而真正做到身份識別的惟一性，確保萬無一失。
(4)超聲波技術
超聲波指紋採集是一種新型技術，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產生大小不同的回波(超聲波到達不同材質表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同)。因此，利用皮膚與空氣對於聲波阻抗的差異，就可以區分指紋脊與峪所在的位置。
超聲波技術所使用的超聲波頻率為1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在對人體無損的程度(與醫學診斷的強度相同)。超聲波技術產品能夠達到最好的精度，它對手指和平面的清潔程度要求較低，但其採集時間會明顯地長於前述兩類產品，而且價格昂貴，也並不能做到活體指紋辨識，所以目前使用稀少。
指紋辨識在民用市場的發展
上世紀90年代，指紋辨識技術興起，當時應用僅限於刑偵領域，它可以提高公安機關破案率，同時節省了很多成本。但指紋辨識技術在刑偵中屬於“不知主體”的使用，“比對”需要通過大型機處理，價格和時間的成本都比較大。所以指紋識別常常只作為刑偵的輔助手段，應用不夠廣泛，市場份額極為有限。
通過指紋辨識技術在市場中不斷的推廣與應用，指紋辨識企業發現指紋辨識技術的真正市場應該是民用市場。因為民用指紋辨識技術是“可知主體”的，“比對”速度較快，準確率高。它伴隨著越來越多的電子設備，如PC、ATM提款機、門禁控制系統等，正在進入我們的日常生活。
指紋辨識由於其技術的成熟和成本降低，開始徹底走向民用。大陸生物辨識未來將形成人民幣上百億元的市場，其中安防業是最重要的應用領域之一，市場空間很大。目前，羅湖口岸已經用了指紋通關，德國將指紋辨識付款應用到某些超市中。
預計指紋門禁、指紋讀卡器、指紋智慧鎖，指紋門禁考勤一體機及相關指紋身份辨識系統，將會迅速普及到每一個安全防範項目和智慧大廈，目前大陸年門禁安裝數量大約是在50萬門以上，其中指紋辨識的在門禁應用大概只有1%左右，而一般國外這個比例大約應為20%以上。換句話說，在大陸安防業，生物辨識產品的市場缺口在9.5萬台左右，另一個比較明顯的狀況是，目前專門從事指紋讀頭和指紋門禁生產和銷售企業很少，所以綜合起來看這個市場有兩個明顯的特點：市場大，競爭少。
技術成熟：指紋辨識演算法的提出
近十年來，民用指紋辨識領域隨著相關核心技術和工藝的進步快速發展，並在今天真正形成了規模化和實用性的應用基礎，市場需求也日漸增長，之前業內人士常用以形容的“暗流”也終於顯露出“洪流”的端倪。越來越多的民用指紋產品開始走進了人們的視野，除了一些人們所熟知的國外品牌以外，不少大陸廠商也推出了自己的指紋辨識產品。
指紋辨識產品的進步，都是基於指紋辨識演算法、運算處理器件和指紋感測器元件這三大基石的發展。
指紋辨識演算法核心演算法包括：指紋匹配演算法，模糊指紋圖像處理演算法，指紋特徵分類、定位、提取演算法以及指紋拼接演算法。演算法決定了指紋辨識產品最基本的性能：安全性和易用性，演算法的優劣還直接關係到指紋比對和辨識的速度。國外最成功的三個P-AFIS分別來自法國Sagem、美國NIST和日本NEC。據統計，宣稱能夠提供商用化成熟指紋演算法的公司，全球已經達到102家，指紋辨識演算法在全球已經成熟。
以Bionano指紋演算法為例，Bionano生物辨識演算法是基於美國TI公司高速處理器，它結合了指紋、面部、虹膜等先進科技，並與傳統無線射頻讀卡技術進行充分整合，利用先進的X86硬體架構和嵌入式平臺，為用戶提供生物辨識技術解決方案。
指紋辨識技術內在驅動力，除了指紋核心演算法的成熟之外，還需要指紋應用核心技術的成熟。指紋核心演算法解決了基礎性的原理性的問題，指紋應用核心技術則要解決普遍適用的問題，也是產品化所不能逾越的易用性問題。
民用市場規模化應用分析
指紋辨識技術的民用市場機會已經存在，那麼是不是已經存在規模應用的時機了呢?這取決於指紋產品的消費意識、產品的穩定性和價格方面是不是可以得到解決。也就是說指紋辨識技術能否在民用領域規模化應用，需要具備三個條件：受眾足夠的認知度，產品品質穩定和良好服務和保證，產品的利潤足夠大。
指紋產品的消費意識，這裏主要指的是人們對指紋辨識技術的應用理解，這裏的人們包括廠家、經銷代理商、工程商和直接用戶。一個有意思的例子是，門禁需要用到指紋方面，80%以上都是直接用戶的要求，而大部分的門禁廠家、經銷代理商、工程商等中間商並不主動去推薦產品，這是指紋辨識不能規模應用的最大的問題，這就是消費意識低的體現。
產品的穩定性，要求指紋廠傢俱備對安防行業的較深刻瞭解，開發出的指紋產品必須是符合使用規範和滿足大多數的要求以及服務的保證。產品價格非常重要，尤其在產品發展階段。有的用戶會表示，即使產品穩定，價格不合適一樣不用!分析所得，走中端路線，揚長避短，發揮產品在市場終端的絕對競爭優勢，這才是在民用市場立於不敗之地的根本。
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