單(dan)觸(chu)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)劃(hua)擦(ca)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)兩(liang)種(zhong)新(xin)型(xing)固(gu)態(tai)指(zhi)紋(wen)傳(chuan)感(gan)器(qi)，都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)在(zai)觸(chu)摸(mo)過(guo)程(cheng)中(zhong)電(dian)容(rong)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)。本(ben)文(wen)對(dui)兩(liang)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)和(he)特(te)點(dian)進(jin)行(xing)了(le)詳(xiang)細(xi)分(fen)析(xi)，並(bing)介(jie)紹(shao)在(zai)互(hu)聯(lian)網(wang)安(an)全(quan)認(ren)證(zheng)
、汽車無鑰匙進入係統等的應用。

 

目前市場上有兩種固態指紋傳感器：第一種是單次觸摸型傳感器，要求手指在指紋采集區進行可靠的觸摸；第di二er種zhong則ze需xu要yao用yong手shou指zhi在zai傳chuan感gan器qi表biao麵mian擦ca過guo，傳chuan感gan器qi會hui采cai集ji一yi套tao特te定ding的de數shu據ju，然ran後hou進jin行xing快kuai速su分fen析xi和he認ren證zheng。這zhe兩liang類lei指zhi紋wen傳chuan感gan器qi將jiang得de到dao越yue來lai越yue廣guang泛fan的de應ying用yong。

 

上述兩類傳感器工作原理為：當指紋中的凸起部分置於傳感電容像素電極上時，電容會有所增加

，通過檢測增加的電容來進行數據采集。傳感器中的像素點為45平方微米，間隔為50微米，電容像素陣列的分辨率略高於500dpi。這類傳感器基於一種標準的單－多晶矽三層金屬CMOS工藝，並采用0．5微米工藝進行設計。

 

金屬互連的第三層構成電容像素層
，由氮化鈦製成並覆蓋著一層氮化矽，厚度僅為7000埃米。這種硬金屬電極與抗磨塗敷層組合形成的傳感器十分堅實耐用
，使用壽命可以達到很多年。

 

 

人(ren)類(lei)的(de)指(zhi)紋(wen)由(you)緊(jin)密(mi)相(xiang)鄰(lin)的(de)凹(ao)凸(tu)紋(wen)路(lu)構(gou)成(cheng)，通(tong)過(guo)對(dui)每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)點(dian)上(shang)利(li)用(yong)標(biao)準(zhun)參(can)考(kao)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)，便(bian)可(ke)檢(jian)測(ce)到(dao)指(zhi)紋(wen)的(de)紋(wen)路(lu)狀(zhuang)況(kuang)。每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)先(xian)預(yu)充(chong)電(dian)到(dao)某(mou)一(yi)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)，然(ran)後(hou)由(you)參(can)考(kao)電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)。電(dian)容(rong)陽(yang)極(ji)上(shang)電(dian)壓(ya)的(de)改(gai)變(bian)率(lv)與(yu)其(qi)上(shang)的(de)電(dian)容(rong)成(cheng)下(xia)麵(mian)的(de)比(bi)例(li)關(guan)係(xi)：

 

Iref＝C×dv／dt

 

處於指紋的凸起下的像素（電容量高）放電較慢，而處於指紋的凹處下的像素（電容量低）放電較快。這種不同的放電率可通過采樣保持（S／H）電路檢測並轉換成一個8位輸出，這種檢測方法對指紋凸起和低凹具有較高的敏感性，並可形成非常好的原始指紋圖像。

 

caiyongfuzaderuanjiansuanfakeyijinxingzhiwenshibie。zhezhongruanjiancaijiyuanshidezhiwentuxiang，jiangtuxiangxinxishuzihuabingtiquqizhongdexijiemoban

，ranhoujinxingceshi，quedingtiqudexijiemobanshifouyucankaomobanwenhe。

 

 

單觸型傳感器與劃擦型傳感器的尺寸和成本都不一樣。接觸式傳感器較大，通常有效接觸麵為15×15mm
，可迅速地采集最大的指紋或拇指指紋。這種傳感器易於使用
，並可將整個指紋圖像以500dpi（自動指紋識別標準）的精度進行快速傳輸。

 

目(mu)前(qian)這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)已(yi)完(wan)成(cheng)設(she)計(ji)
，並(bing)用(yong)於(yu)美(mei)國(guo)政(zheng)府(fu)機(ji)構(gou)及(ji)警(jing)察(cha)局(ju)進(jin)行(xing)指(zhi)紋(wen)識(shi)別(bie)。不(bu)久(jiu)的(de)將(jiang)來(lai)還(hai)將(jiang)逐(zhu)漸(jian)用(yong)於(yu)汽(qi)車(che)單(dan)觸(chu)式(shi)無(wu)鑰(yao)匙(chi)進(jin)入(ru)係(xi)統(tong)，以(yi)及(ji)新(xin)興(xing)的(de)國(guo)家(jia)安(an)全(quan)應(ying)用(yong)中(zhong)。

 

這種傳感器由256（列）×300（行）微型金屬電極組成，每一列連接到一對S／Hdianlushang。zhiwentuxiangyicijinxingzhuxingcaiji，meigejinshudianjijunzuoweidianrongdeyigeji，yuzhijiechudeshouzhizeshidianrongdelingyigeji。zaiqijianbiaomianyouyicengdunhuaceng，zuoweilianggedianrongjijiandedianjiezhiceng。jiangshouzhizhiyuchuanganqishangshi，zhiwenshangdetuqihediaohuizaizhenlieshangchanshengbutongdedianrongzhi，binggouchengyongyurenzhengdeyizhengfutuxiang。

 

劃擦型傳感器是一種新型指紋采集器件，要求用戶將手指在器件上劃過。劃擦型傳感器的優點是尺寸小（如富士通的MBF300尺寸僅為3．6×13．3 mm2）和成本低。這些器件主要用於移動設備的嵌入式安全識別應用
，如手機和PDA。精密的圖像重建軟件以接近2000幀／秒的速度快速地從傳感器上采集多個圖像，並將每個幀的數據細節組織到一起。

 

 

毫hao無wu疑yi問wen，便bian攜xie式shi低di成cheng本ben指zhi紋wen識shi別bie技ji術shu對dui我wo們men的de生sheng活huo意yi義yi深shen遠yuan。例li如ru，今jin後hou警jing察cha可ke在zai一yi個ge犯fan罪zui高gao發fa區qu截jie住zhu一yi名ming嫌xian疑yi人ren
，要yao求qiu其qi提ti供gong指zhi紋wen而er不bu是shi身shen份fen證zheng或huo汽qi車che駕jia照zhao。此ci人ren則ze將jiang其qi右you手shou的de第di一yi
、二或第三個手指置於一個與無線PDA相連的傳感器上，可以迅速將嫌疑人與以前的犯罪記錄進行對比確認。

 

這zhe種zhong識shi別bie技ji術shu對dui於yu被bei盜dao的de手shou機ji用yong戶hu也ye有you好hao處chu。手shou機ji開kai機ji時shi要yao求qiu用yong戶hu通tong過guo一yi個ge快kuai速su的de認ren證zheng過guo程cheng
，用yong戶hu將jiang其qi手shou指zhi劃hua過guo傳chuan感gan器qi，如ru果guo通tong過guo認ren證zheng則ze授shou權quan使shi用yong手shou機ji的de各ge項xiang功gong能neng。如ru果guo不bu是shi授shou權quan用yong戶hu
，手shou機ji便bian繼ji續xu保bao持chi鎖suo住zhu。如ru果guo連lian續xu幾ji次ci認ren證zheng無wu法fa通tong過guo，則ze手shou機ji會hui刪shan除chu存cun儲chu器qi中zhong的de關guan鍵jian信xin息xi然ran後hou關guan機ji。

 

zaiyuyinyoujiandeyingyongzhong
，dangbochuyigeyuyinyoujianhaomahou，yonghuzhixujiangshouzhihuaguochuanganqibiankelingxitongshibie。youlezhiwenshibiehou
，bianwuxushiyongyouxiangmimahuogerenshibiehaoma。

 

在今後的汽車應用中，用戶可輸入家庭成員指紋樣本，經鑒權才能駕駛。注冊過程十分簡單：每個授權駕駛的成員將其手指置於傳感器上，並將汽車的各種參數按個人愛好進行設置

，然後將這些設置存入車載的電腦存儲器中。

 

當駕駛者進入汽車時，他／她ta將jiang手shou指zhi置zhi於yu傳chuan感gan器qi上shang
，啟qi動dong識shi別bie過guo程cheng。不bu到dao一yi秒miao鍾zhong

，電dian腦nao將jiang檢jian測ce到dao的de指zhi紋wen模mo板ban與yu存cun儲chu的de模mo板ban進jin行xing比bi較jiao，並bing建jian立li一yi個ge與yu駕jia駛shi者zhe相xiang符fu的de相xiang關guan設she置zhi。指zhi紋wen模mo板ban和he匹pi配pei軟ruan件jian保bao存cun在zai汽qi車che內nei的de一yi個ge嵌qian入ru式shi模mo塊kuai中zhong。當dang指zhi紋wen匹pi配pei成cheng功gong時shi，汽qi車che便bian按an已yi編bian程cheng設she定ding的de內nei部bu參can數shu來lai控kong製zhi後hou視shi鏡jing、汽車座椅
、無線基站以及車內空氣環境。此外
，還可控製駕駛速度，如果駕駛者僅為十來歲的孩子，則將速度限製在每小時55公裏。這些功能的實現具有非常多的用處。

 

 

隨sui著zhe半ban導dao體ti和he軟ruan件jian技ji術shu的de發fa展zhan，手shou機ji將jiang逐zhu漸jian成cheng為wei一yi種zhong可ke隨sui時shi隨sui地di獲huo取qu個ge人ren和he公gong司si數shu據ju的de移yi動dong終zhong端duan
，因yin此ci需xu要yao確que保bao用yong戶hu訪fang問wen的de安an全quan性xing，以yi防fang止zhi未wei授shou權quan訪fang問wen。原yuan來lai執zhi法fa機ji構gou使shi用yong的de指zhi紋wen識shi別bie方fang式shi僅jin存cun儲chu指zhi紋wen上shang一yi些xie特te定ding點dian的de數shu據ju而er非fei整zheng個ge影ying像xiang，因yin而er相xiang比bi之zhi下xia，生sheng物wu指zhi紋wen掃sao描miao係xi統tong更geng為wei有you效xiao
、可靠。

 

這類檢測的所有處理過程均分為下麵幾個步驟：首先是采集階段
，器件采集手指生物樣本；然後利用預先建立的數學公式或算法從樣本中提取其獨有的數據，並將其轉換成一個模板
；登記認證程序從指紋的30～40個特征點中至少提取七個特征匹配點進行驗證，包括構成某一指紋細節的紋路分叉點和終止點
，並被定義成特征點間的距離。

 

進行注冊時，信息代碼被存儲下來
，作為今後用戶認證的參考模板。當用戶進入係統時，他／她將手指劃過傳感器區域，所獲取的現場掃描模板與參考模板進行比較。整個過程在1或2秒內完成。

 

通(tong)過(guo)比(bi)較(jiao)，係(xi)統(tong)會(hui)確(que)定(ding)這(zhe)一(yi)現(xian)場(chang)掃(sao)描(miao)模(mo)板(ban)是(shi)否(fou)包(bao)含(han)了(le)與(yu)參(can)考(kao)模(mo)板(ban)相(xiang)符(fu)的(de)足(zu)夠(gou)生(sheng)物(wu)數(shu)據(ju)
，並(bing)判(pan)斷(duan)二(er)者(zhe)是(shi)否(fou)匹(pi)配(pei)。如(ru)果(guo)不(bu)匹(pi)配(pei)
，則(ze)認(ren)證(zheng)失(shi)敗(bai)
，等(deng)待(dai)下(xia)次(ci)識(shi)別(bie)。

 

這種指紋檢測係統性能很高，對有效指紋作出錯誤判斷的概率小於1％
，而將無效指紋錯判為有效指紋的可能則幾乎不存在，其概率低於0．01％。