指纹识别技术原理及应用（屏下指纹的原理）

本文目录

• 屏下指纹的原理
• 指尖上的科技：指纹识别技术究竟有何奥妙
• 指纹识别原理
• 每天都用指纹识别，那指纹识别技术的工作方式是什么呢
• 指纹识别器的原理是什么
• 指纹锁指纹识别到底靠什么有何原理
• 手机指纹识别原理是如何感应的
• iPhone指纹识别原理是什么
• 指纹识别原理是什么
• 指纹识别使用什么原理

屏下指纹的原理

屏下指纹识别技术，也称隐形指纹技术。通过该技术，厂商可以将指纹识别传感器，放置于屏幕玻璃下方。

如此一来，手机正面无需设置额外的指纹识别窗，可以提高屏占比，带来更好的视觉效果。

目前，常用的屏下指纹识别方案，有电容式、光学式和超声波式三种。

屏下指纹原理

电容式屏下指纹识别

原理：利用硅晶元与导电的皮下电解液形成电场，指纹的高低起伏会导致二者之间出现压差，从而实现准确的指纹测定。

该技术比较成熟，成本低廉，但是穿透力较弱，所以没有得到普及。

光学式屏下指纹识别

原理：通过OLED屏幕像素发光，照亮指纹，再反射到屏幕下方的指纹识别模块。指纹的高低起伏会导致对应光电流有所不同，从而实现准确的指纹测定。

如今很多屏下指纹识别手机，采用的都是这种方案。

该技术不容易受环境光干扰，但是如果你手上有水或汗渍，就会影响识别率。

超声波式屏下指纹识别

原理：超声波传感器发射超声波，入射到手指上。指纹的高低起伏会导致超声波传播路径长度不同，反射的回波到达接收器的时间就有差异，从而实现准确的指纹测定。

该技术具有较强的穿透性，抗污渍能力高，可以真正意义上实现屏下指纹解锁。

指尖上的科技：指纹识别技术究竟有何奥妙

1、指纹技术的发展2、指纹技术的原理3、射频式指纹识别1.指纹技术的发展。手机上应用指纹识别，可以追溯到1998年，当时西门子公司设计了一款后置刮擦式指纹识别的手机，但是最后没有量产。进入到21世纪，SAGEM量产了一款型号是MC959的手机，它也采用了后置刮擦式的指纹识别技术，不过并没有现在这么多功能，当时只能用于验证PIN码。到了智能机时代，2011年MOTO推出了首款搭载指纹识别的手机——MB860，这款手机将指纹识别与电源键整合，指纹用于开机解锁，不过依然是刮擦式的，用起来不是很方便。Duang~敲黑板！划时代的手机就要来了！iPhone5s带来了按压式指纹识别，并且能够支持解锁手机，支付等功能。在此之后，各大厂商都在攻克指纹识别技术，直到现在几百块的手机都用上了指纹识别，iPhone功不可没。安卓首款正面按压式指纹识别手机是2014年魅族推出的魅族MX4Pro，这里不得不说魅族在手机创新上一直有着不小的贡献。魅族使用了汇顶的指纹模块，从此打破了苹果对于正面按压式指纹识别的垄断。2.指纹技术的原理。聊完了手机应用指纹识别的历史，我们再来看一看指纹识别技术到底怎么回事。手机上采用的指纹识别技术主要有刮擦式和按压式两种，iPhone5s还有近两年推出的手机用的都是按压式指纹识别，三星S5当年采用的还是刮擦式的指纹识别，刮擦式的使用不方便，而且识别率也不及按压式的，逐渐被淘汰。当初AnthenTec公司推出了按压式的指纹识别，苹果看到了商机不仅在iPhone5s上采用了这项技术，更是收购了这家公司，所以在魅族MX4Pro之前三星等公司都只能采用刮擦式指纹识别。之后国内的汇顶（这里要为国内企业点赞！）攻克了按压式指纹技术，之后FingerPrint等也推出了类似的技术，Android手机上才开始普及。按照技术来划分，分为电容式和射频式两种。iPhone目前采用的就是电容式的指纹识别技术，传感器与手指形成电场，然后传感器会形成手指纹路的图像，用这个图像和录入的对比。这种方案成本低，但是如果手上有水或者脏东西，识别率很低。指纹识别的封装主要由传感器，保护层和金属环组成，保护层一般用蓝宝石玻璃，防止传感器被划伤；金属环用来检测手指和降信噪；传感器当然就是用来记录指纹信息的。3.射频式指纹识别，利用无线电波或者超声波通过回波的不同来识别采集指纹，在湿手情况下的识别率提高很多。目前射频式成为主流，小米5s采用的就是超声波指纹识别技术，并且还采用了隐藏式指纹，在home键位置挖出凹槽，整个面板融为一体。指纹识别的未来目前指纹识别技术已经可以应用在解锁，支付等很多方面。全面屏成为了今年手机发展的方向，那么屏幕下指纹识别技术则是各厂商想要攻克的难关之一。目前高通已经有了屏幕下指纹识别的成果，并且依托vivo在MWC上海展上展出了。指纹识别技术让我们的手机更安全，也让我们使用的更方便，科技本来就是为了我们生活的更好更方便嘛！今天对指纹识别技术的发展做了大致的梳理，希望大家能够对于我们每天都在用的指纹识别能够有所了解。

指纹识别原理

指纹识别基本原理一个典型的指纹识别系统应该包括：指纹识别Sensor特征提取/匹配模块特征模板库应用软件。而指纹的匹配可分为两步，首先是提取待验证的指纹的特征，然后将其和指纹模板库中的模板指纹进行相似度比较，从而判断两个指纹图像是否来自同一手指。我们可以看到，指纹识别核心的准确、高效的采集指纹分析。指纹识别采集技术的发展大致分为三个方式：光学识别、电容传感器、生物射频。1、光学识别光学识别是较早的指纹识别技术。基于光学发射装置发射的光线，射到手指上再反射回机器以获取数据，并对比资料库看是否一致。光学识别只能到达皮肤的表皮层，而不能到达真皮层，而且受手指表面是否干净影响较大。2、电容传感器电容传感器识别是利用一定间隔的安装的两个电容，利用指纹的凹凸，在手指滑过指纹检测仪器时接通或断开两个电容的电流以检测指纹资料。电容传感器对手指的干净要求还是比较高，而且传感器表面使用硅材料，比较容易损坏。以技术面来看，电容式指纹辨识技术的供应为Authentec、Validity、FingerPrintCardsAB（FPC）等，Authentec被苹果买下，Validity也被Synaptics收购。电容式指纹传感器也是现在应用最普遍的技术。3、生物射频射频传感器通过传感器发射微量的射频信号，穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。这种方法对手指的干净程度要求较低。射频是目前较新的技术方案，射频也是电容方式的一种，但受限于专利问题。射频式是未来发展方向。［page］指纹识别采集方式不管采用什么采集技术，从用户角度用到的就两种录入方式：按压式与滑动式。1、滑动式将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。手指按压上去时，无法一次性采集到完整图像。在采集时需要手指划过采集表面，对手指划过时采集到的每一块指纹图像进行快照，这些快照再进行拼接，才能形成完整的指纹图像。滑动式的优点是成本低、易集成，可采集大面积的图像，应用传统的特征点算法，但缺点是需要客户有一个连贯规范动作采集图像，体验效果比较差，在之前的应用推广中不太成功。2、按压式手指平放在设备上以便获取指纹图像。一般为了获得整个手指的指纹，必须使用比手指更大的传感器，整个手指同时按压在传感器之上。

每天都用指纹识别，那指纹识别技术的工作方式是什么呢

首先介绍一下生活中主要应用的几种指纹识别技术，分别是光学式和电容式指纹识别还有超声波识别。

光学式指纹识别

光学识别是应用比较早的一种指纹识别技术，比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术。

它主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。然后对比资料库看是否一致。而三星Galaxy S7 Edge就采用了用手指直接按压屏幕就可以实现解锁的光学指纹解锁技术。

超声波指纹识别

超声波指纹识别也可称为射频式指纹识别。超声波指纹识别与电容式需要检测指纹表面不同，超声波具有穿透性，利用指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指，利用指纹的不同对超声波反射的不同，能够建立3D指纹图形，因此对手指表面的清洁程度并不用太过考虑。另外，由于超声波具有比较强的穿透性，可以穿透金属、玻璃等常用手机材质，因此对手机外观方面也不会有太多限制。

在2015年的MWC展会上，高通发布了Sense ID 3D超声波指纹识别技术。目前这种技术已经被不少专业机构和政府部门所使用，小米5S搭载的正是高通的超声波指纹识别芯片。在今年6月份的世界移动大会上，而vivo展台上就展示了这样的一个使用场景：在水下通过超声波指纹传感器解锁手机，并在水下拍照。所以你的手机不仅能做到防水，而且还能在水下进行使用，这也是超声波指纹识别技术的一个特别优势。

电容式指纹识别

电容式指纹识别要比光学式的复杂许多，其原理是将压力感测、电容感测、热感测等感测器整合于一块芯片中，当指纹按压芯片表面时，内部电容感测器会根据指纹波峰与波谷而产生的电荷差（或是温差），形成指纹影像，再通过与手机内部的指纹库进行匹配，从而完成指纹识别。

这也解释了为什么湿手解锁手机总是失败，当手指湿润时，指纹表面有一层水膜，这个水填平了纹线之间的凹陷部分。

指纹识别器的原理是什么

1 指纹识别的原理和方法 1.1 指纹的特征与分类 指纹识别学是一门古老的学科，它是基于人体指纹特征的相对稳定与唯一这一统计学结果发展起来的。实际应用中，根据需求的不同，可以将人体的指纹特征分为：永久性特征、非永久性特征和生命特征。 永久性特征包括细节特征（中心点、三角点、端点、叉点、桥接点等）和辅助特征（纹型、纹密度、纹曲率等元素），在人的一生中永不会改变，在手指前端的典型区域中最为明显，分布也最均匀。纹理特征则是由平均纹密度、纹密度分布、平均纹曲率、纹曲率分布等纹理参数构成。纹理特征多用于计算机指纹识别算法的多维分类及检索。 非永久性特征由孤立点、短线、褶皱、疤痕以及由此造成的断点、叉点等元素构成的指纹特征，这类指纹有可能产生、愈合、发展甚至消失。 指纹的生命特征与被测对象的生命存在与否密切相关。但它与人体生命现象的关系和规律仍有待进一步认识。目前它已经成为现代民用指纹识别应用中越来越受关注的热点之一。 1.2 指纹识别的原理和方法 指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据。这些数据，通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。采集设备（即取像设备）分成几类：光学、半导体传感器和其他。

指纹锁指纹识别到底靠什么有何原理

指纹识别技术主要是通过验证和辩识两种基本方式。把一个现场采集到的指纹与一个自己登记的指纹进行一对一的比对，来验证身份，这就是验证。把现场采集到的指纹同指纹数据库中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹，这就是辩识。验证是一对一的，辩识则是一对多的。验证和辩识在比对算法和系统设计上各具技术特点。

比如，验证系统一般只考虑对完整的指纹进行比对，而辩识系统要考虑残纹的比对。又如，验证系统对比对算法的速度要求不如辩识系统高，但更强调易用性，在辩识系统中，要使用分类技术加快查询的速度。具有现代意义的大规模指纹采集是从油墨捺印开始的，最早用于犯罪调查。

指纹识别采集技术的发展大致分为三个方式：光学识别、电容传感器、生物射频。光学识别是较早的指纹识别技术。基于光学发射装置发射的光线，射到手指上再反射回机器以获取数据，并对比资料库看是否一致。光学指纹采集技术的有点在于良好的图像质量以及设备的耐用性，从而可用于大规模密集型应用。缺点在于，典型的光学指纹采集对于湿手敏感，假指纹膜的图像容易通过识别算法等等。另外，光学指纹采集器设备复杂，不能行用于移动电子设备。

固态指纹传感器的出现很好的弥补了光学指纹采集器的不足。固态指纹传感器用集成电路直接测量手指皮肤的某些特性，获得指纹图像。目前的固态指纹传感器有很多种类，如电容式、射频式、超声波式、压力感应式等等。典型的电容传感器识别是利用一定间隔的安装的两个电容，利用指纹的凹凸，在手指滑过指纹检测仪器时接通或断开两个电容的电流以检测指纹资料。

手机指纹识别原理是如何感应的

原理：指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别 。指纹识别技术涉及 图像处理、 模式识别、 计算机视觉、 数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的 指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊 指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

指纹识别优点：1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；

2、如果要增加可靠性，只需登记更多的 指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；

3、扫描指纹的速度很快，使用非常方便；

4、读取指纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接；

5、接触是读取人体生物特征最可靠的方法；

6、 指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉；

指纹识别缺点：1、某些人或某些群体的 指纹指纹特征少，难成像；

2、过去因为在犯罪记录中使用 指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。

3、实际上 指纹鉴别技术可以不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据；

4、每一次使用 指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。

5、指纹是用户的重要个人信息，某些应用场合用户担心信息泄漏。

iPhone指纹识别原理是什么

iPhone指纹识别是因为内置了指纹传感器，它属于光学指纹传感器半导体指纹传感器一种，是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器通过指纹无线传感器顺序地捕获指纹图像条带，把应用平均图像过渡值的整个图像混合到每一图像条带来实现指纹识别的功能。

扩展资料：

光学指纹传感器主要是利用光的折射和反射原理，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。CMOS或者CCD的光学器件就会收集到不同明暗程度的图片信息，就完成指纹的采集。

半导体指纹传感器这类传感器，无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样。

指纹传感器（又称指纹Sensor）是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器按传感原理，即指纹成像原理和技术，分为光学指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器等等。

参考资料：

百度百科-指纹传感器

指纹识别原理是什么

摘要：说起指纹识别想必大家都不陌生，像是日常我们的身份证、手机解锁、手机支付、打卡机、门禁系统、指纹锁等都见得到指纹解锁的身影。指纹识别的原理是什么？指纹识别是根据人每一个手指上的指纹特征进行识别的技术，优点在于采集、读取方便，价格低廉，但是对于一些指纹比较浅和长期徒手工作的人来说指纹识别没那么便利，下面就一起来了解一下指纹识别技术吧！指纹识别原理指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点。每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约七个特征，人们的十个手指产生最少4900个独立可测量的特征。指纹识别技术通过分析指纹可测量的特征点，从中抽取特征值，然后进行认证。指纹识别的过程指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。1、指纹图像获取通过专门的指纹采集仪可以采集指纹图像。指纹采集仪用到的指纹传感器按采集方式主要分为划擦式和按压式两种，按信号采集原理目前有光学式、压敏式、电容式、电感式、热敏式和超声波式等。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。2、指纹图像处理（1）指纹图像压缩：大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减少存储空间。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。（2）指纹图像处理：包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。预处理是指对含噪声及伪特征的指纹图像采用一定的算法加以处理，使其纹线结构清晰，特征信息突出。其目的是改善指纹图像的质量，提高特征提取的准确性。通常，预处理过程包括归一化、图像分割、增强、二值化和细化，但根据具体情况，预处理的步骤也不尽相同。3、指纹特征提取纹型是指纹的基本分类，是按中心花纹和三角的基本形态划分的。纹形从属于型，以中心线的形状定名。我国十指纹分析法将指纹分为三大类型，九种形态。一般，指纹自动识别系统将指纹分为弓形纹（弧形纹、帐形纹）、箕形纹（左箕、右箕）、斗形纹和杂形纹等。指纹形态特征包括中心（上、下）和三角点（左、右）等，指纹的细节特征点主要包括纹线的起点、终点、结合点和分叉点。从预处理后的图像中提取指纹的特征点信息（终结点、分叉点...），信息主要包括类型、坐标、方向等参数。指纹中的细节特征，通常包括端点、分叉点、孤立点、短分叉、环等。而纹线端点和分叉点在指纹中出现的机会最多、最稳定，且容易获取。这两类特征点就可对指纹特征匹配：计算特征提取结果与已存储的特征模板的相似程度。4、指纹匹配指纹匹配是用现场采集的指纹特征与指纹库中保存的指纹特征相比较，判断是否属于同一指纹。可以根据指纹的纹形进行粗匹配，进而利用指纹形态和细节特征进行精确匹配，给出两枚指纹的相似性得分。根据应用的不同，对指纹的相似性得分进行排序或给出是否为同一指纹的判决结果指纹对比有两种方式：（1）一对一比对：根据用户ID从指纹库中检索出待对比的用户指纹，再与新采集的指纹比对；（2）一对多比对：新采集的指纹和指纹库中的所有指纹逐一比对。指纹识别技术的优缺点1、指纹识别技术的主要优点为：（1）指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；（2）如果要增加可靠性，只需登记更多的指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；（3）扫描指纹的速度很快，使用非常方便；（4）读取指纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接；（5）接触是读取人体生物特征最可靠的方法；（6）指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉；2、指纹识别技术的主要缺点为：（1）某些人或某些群体的指纹指纹特征少，难成像；双手长期徒手工作业的人们手指若有丝毫破损或干湿环境里、沾有异物；对于在严寒区域或者严寒气候下，亦或者人们需要长时间带手套的环境当中，这也将使得指纹识别变得不那么便利。（2）过去因为在犯罪记录中使用指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。（3）实际上指纹鉴别技术可以不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据；（4）每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。（5）指纹是用户的重要个人信息，某些应用场合用户担心信息泄漏。指纹识别技术应用我国第二代身份证早就实现了指纹采集，且各大智能手机的指纹解锁功能也已经使用多年。与其他生物识别技术相比，指纹识别早已经在消费电子、安防、打卡机等等产业中广泛应用，通过时间和实践的检验，技术方面也在不断的革新。指纹识别破解指纹识别技术虽然应用广泛，但是相对来说破解也比较容易，可以制作指模破解。

指纹识别使用什么原理

　　指纹识别系统的重要衡量标志是识别率。其主要由两部分组成，拒判率（FRR）和误判率（FAR）。正因为如此，权威机构认为，在应用中1%的误判率就可以接受。FRR实际上也是系统易用性的重要指标。由于FRR和FAR是相互矛盾的，这就使得在应用系统的设计中，要权衡易用性和安全性。下面是我收集整理的指纹识别使用什么原理，希望对你有帮助。

　　第一步：指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。

　　尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。总体特征指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括基本纹路图案、模式区、核心点、三角点、式样线和纹线等。基本纹路图案有环形、弓形、螺旋形。局部特征即指纹上节点的`特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征——特征点，却不可能完全相同。指纹上的特征点，即指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点。

　　第二步：指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。

　　通常，首先从获取的指纹图像上找到“特征点”（minutiae），然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的数字表示——指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。

　　第三步：指纹识别技术主要涉及四个功能： 读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对：

　　首先，通过指纹读取设备读取人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行预处理。

　　其次，用指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据，是一种单方向的转换，可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。

　　第三，通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约500个数据。有的算法将节点和方向信息组合产生了更多的数据，这些方向信息表明了各个节点之间的关系，也有的算法还处理整幅指纹图像。总之，这些数据，通常称为模板，保存为1KB大小的记录。

　　最后，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。