解析新型指紋識別傳感器應用
發布時間:2018-11-16 責任編輯:lina
【導讀】單觸型傳感器與(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。

danchuxingchuanganqiyuhuacaxingchuanganqishiliangzhongxinxinggutaizhiwenchuanganqi,doushitongguozaichumoguochengzhongdianrongdebianhualaijinxingxinxicaiji。benwenduiliangleichuanganqidegongzuoyuanlihetedianjinxinglexiangxifenxi,bingjieshaozaihulianwanganquanrenzheng、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;dierzhongzexuyaoyongshouzhizaichuanganqibiaomiancaguo,chuanganqihuicaijiyitaotedingdeshuju,ranhoujinxingkuaisufenxiherenzheng。zheliangleizhiwenchuanganqijiangdedaoyuelaiyueguangfandeyingyong。
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。
一、指紋檢測
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。
二、比較過程
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。
三、信息及認證
haowuyiwen,bianxieshidichengbenzhiwenshibiejishuduiwomendeshenghuoyiyishenyuan。liru,jinhoujingchakezaiyigefanzuigaofaqujiezhuyimingxianyiren,yaoqiuqitigongzhiwenerbushishenfenzhenghuoqichejiazhao。cirenzejiangqiyoushoudediyi、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)。
在zai語yu音yin郵you件jian的de應ying用yong中zhong,當dang撥bo出chu一yi個ge語yu音yin郵you件jian號hao碼ma後hou,用yong戶hu隻zhi需xu將jiang手shou指zhi劃hua過guo傳chuan感gan器qi便bian可ke令ling係xi統tong識shi別bie。有you了le指zhi紋wen識shi別bie後hou,便bian無wu需xu使shi用yong郵you箱xiang密mi碼ma或huo個ge人ren識shi別bie號hao碼ma。
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/tajiangshouzhizhiyuchuanganqishang,qidongshibieguocheng。budaoyimiaozhong,diannaojiangjiancedaodezhiwenmobanyucunchudemobanjinxingbijiao,bingjianliyigeyujiashizhexiangfudexiangguanshezhi。zhiwenmobanhepipeiruanjianbaocunzaiqicheneideyigeqianrushimokuaizhong。dangzhiwenpipeichenggongshi,qichebiananyibianchengshedingdeneibucanshulaikongzhihoushijing、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。
四、使移動互聯網接入更加安全
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。
tongguobijiao,xitonghuiquedingzheyixianchangsaomiaomobanshifoubaohanleyucankaomobanxiangfudezugoushengwushuju,bingpanduanerzheshifoupipei。ruguobupipei,zerenzhengshibai,dengdaixiacishibie。
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%。
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