而生物辨識技術(shù)比起采用密碼和個(gè)人識別碼（簡稱PIN）的傳統(tǒng)身份辨識方式更受人歡迎，因?yàn)槔蒙锉孀R技術(shù)，接受辨識的人無須記住密碼或攜帶身份識別證物、智慧卡等，即可通行無阻，特別適用於自動(dòng)柜員機(jī)、考勤系統(tǒng)、行動(dòng)電話、個(gè)人電腦、工作站和電腦網(wǎng)路等。

目前許多生物辨識技術(shù)都已應(yīng)用在即時(shí)身份辨識系統(tǒng)，其中指紋辨識和臉型辨識技術(shù)最受歡迎，此外虹膜、語音、臉型和掌型等生物辨識系統(tǒng)也都有不錯(cuò)的評價(jià)；本文將介紹各種指紋辨識技術(shù)原理。

指紋辨識技術(shù)的歷史
將指紋作為個(gè)人識別代號的方式可追溯到西元前2200年，包括亞述人、巴比倫人、華人和日本人都曾采用過；而自1897年起，指紋鑒定法（Dactyloscopy，不用電腦科技的指紋辨識方法）便被用來識別罪犯。

由於指紋辨識方式的誤辨率低，且辨識結(jié)果精確，同時(shí)較其他生物辨識系統(tǒng)的價(jià)格低，因此一般使用者的接受度普遍良好。

指紋辨識技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在於適用於許多不同的操作環(huán)境，此外可登錄好幾枚指紋的功能亦能大幅提升系統(tǒng)的精確度和應(yīng)用彈性。



指紋辨識技術(shù)原理
一枚指紋包含突起（ridge）以及凹下（valley）兩部份，而每個(gè)人指紋突起和凹下部位的組合都是獨(dú)一無二。

一般指紋辨識的方式有兩種∶細(xì)節(jié)比對（minutiae matching）和全域型態(tài)比對（global pattern matching）；目前由電腦輔助的指紋辨識技術(shù)采用的是細(xì)節(jié)比對法，所分析的是指紋突起部位的分支和尾部結(jié)構(gòu)；而全域型態(tài)比對是一種較細(xì)微的做法，須考量到弓型、回圈和渦型等各類指紋走向?yàn)楹巍?

指紋的獨(dú)特性在於突起和凹下部位的型態(tài)；一枚完整的指紋平均約含一百個(gè)細(xì)部重點(diǎn)，被測量的指紋部位平均約含三十到六十個(gè)細(xì)部重點(diǎn)，端視手指和感應(yīng)區(qū)塊不同而定。

通常指紋的細(xì)部重點(diǎn)在紋辨識器的座標(biāo)系統(tǒng)上以好幾塊黑點(diǎn)呈現(xiàn)；不是透過指紋代號（fingerprint code）以局部重點(diǎn)的切線角度（tangent angle）呈現(xiàn)，就是直接顯示在參考樣板（reference template）上；參考樣板包含一個(gè)以上的指紋代號，以便提升資訊容量，這情形通常會(huì)帶來更高的影像品質(zhì)。

樣板的容量從一百到一千五百位元組不等，端視計(jì)算程序和指紋的品質(zhì)而定；不過，有極少數(shù)的指紋沒有細(xì)部重點(diǎn)，如果發(fā)生這種情況便無法登錄；若是指紋的品質(zhì)低劣，也很難精確地?cái)X取細(xì)部重點(diǎn)。


指紋辨識技術(shù)特點(diǎn)(一)
光學(xué)式感應(yīng)器
光學(xué)辨識方式是常見的指紋辨識技術(shù)之一；光學(xué)掃描器攝影機(jī)，透過這臺對光敏感的CCD攝影機(jī)，放在玻璃感光板上的指紋突起與凹下部位就能一目了然。

光學(xué)式感應(yīng)器的好處在於價(jià)格較為低廉，缺點(diǎn)則是很容易受到外部影響，如殘存指紋（latent fingerprint）即是一個(gè)問題；所謂殘存指紋就是前一次掃描的指紋遺留在感應(yīng)器表面。
目前制造光學(xué)式感應(yīng)器的廠商有Delsy、Dermalog、Smiths Heimann Biometrics（自Jenoptik/Rheinmetall分出來獨(dú)立的公司）。

熱電式感應(yīng)器
運(yùn)用熱電流（thermal-electric）的辨識方法較不常見，目前市場上只有AtmelFingerChip一種產(chǎn)品。

FingerChip采用一種獨(dú)特的方法∶在感應(yīng)器上「橫掃」手指，來抓取整根手指的影像；橫掃的過程會(huì)擷取連續(xù)影像（切面），然後再用特殊的軟體重建指紋原貌，這種方式讓FingerChip得以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)、解析度達(dá)500DPI并有256層灰階（grayscale）的指紋影像。

這款感應(yīng)器會(huì)測量指紋突起與凹下部位間的空氣溫度落差，這種做法能產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像，就算遇到乾燥受損、以致指紋突起和凹下部位幾乎沒有落差的劣質(zhì)指紋亦然；這種運(yùn)用熱電流技術(shù)的指紋辨識器，在嚴(yán)峻的環(huán)境下也會(huì)有很好的表現(xiàn)，如氣溫極高/極低、濕度高、有灰塵、油垢和水污染等。

熱電式感應(yīng)器在橫掃過程中也會(huì)自動(dòng)清潔感應(yīng)器，以避免指紋殘留的問題；殘存指紋不但構(gòu)成後續(xù)讀取指紋的問題，更會(huì)留下可能被復(fù)制、或被盜用來侵入系統(tǒng)的指紋影像。
事實(shí)上，F(xiàn)ingerChip炊ㄕ　b低溫、也能在潮濕的環(huán)境中操作，而在產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像的同時(shí)，感應(yīng)器亦能常保清潔；不過，這款感應(yīng)器的影像品質(zhì)須視使用者的技巧而定，此外熱電式感應(yīng)器序列會(huì)增加能源耗損；然而感應(yīng)器加溫是必要的，這是為了避免感應(yīng)器和指紋表面產(chǎn)生熱平衡，如此一來便容易造成感應(yīng)不靈敏的問題。

一旦熱電式感應(yīng)器可大量生產(chǎn)，掃描器的成本便會(huì)下降，因?yàn)榭蓽p少生產(chǎn)過程中所需的矽原料用量。

指紋辨識技術(shù)特點(diǎn)(二)
電容式感應(yīng)器
電容也是一種常見的辨識方式，和其他掃描器一樣，電容式感應(yīng)器會(huì)顯示指紋突起和凹下部位的影像，利用帶有電流的電容器來衡量指紋，這種感應(yīng)器由好幾列的微小儲存格（cell）組成，每個(gè)儲存格包含兩個(gè)導(dǎo)電板，并覆有一層絕緣層。

電容式感應(yīng)器需要品質(zhì)不錯(cuò)的指紋才能辨識，至於過度潮濕和乾燥的手指則較難感應(yīng)；手指若是潮濕，會(huì)顯示出漆黑的影像，而過於乾燥的手指則無法顯示較鮮明的影像。

目前生產(chǎn)電容式感應(yīng)器的主要廠商包括Infineon、Veridicom、Sony和ST Microelectronics。

電場式感應(yīng)器
電場式感應(yīng)器運(yùn)用天線陣列（antenna arrays）深入指紋的皮膚表層衡量電場（electric field），這種利用電場原理的技術(shù)能應(yīng)用於每位使用者，遇到現(xiàn)實(shí)生活中難以對付的情形如乾燥、受損或臟污的皮膚亦能操作。

電場技術(shù)會(huì)測量手指皮膚的訊號，數(shù)個(gè)感應(yīng)器一同運(yùn)作，能精確產(chǎn)生符合指紋樣式、較光學(xué)感應(yīng)技術(shù)或電容感應(yīng)技術(shù)更清晰的影像，使得電場技術(shù)能擷取、辨別其他技術(shù)無法辨別的手指。

利用電場技術(shù)，天線陣列會(huì)藉由表皮下（live layers）偵測的幾何狀態(tài)來衡量皮下特徵；這種方式與簡單的電容感應(yīng)器所帶來的球狀或管狀電場幾何狀態(tài)截然不同，後者只讀取皮膚最表層的資訊，因此，電容感應(yīng)器很難甚至不可能讀取的手指，利用電場技術(shù)即可成功讀取。
不過，電場感應(yīng)器有個(gè)缺點(diǎn)，就是影像解析度低、顯示區(qū)塊小，會(huì)產(chǎn)生較高的誤辨率。


指紋辨識技術(shù)特點(diǎn)(三)
非接觸式感應(yīng)器
非接觸式感應(yīng)器的操作近似光學(xué)式感應(yīng)器，一般而言，精密的光學(xué)玻璃在掃描手指時(shí)，與指紋間距約二到三英寸；不過，這款感應(yīng)器的缺點(diǎn)在於灰塵或飄浮物可能掉進(jìn)感應(yīng)洞內(nèi)，落到光學(xué)玻璃上，使得影像品質(zhì)變差；此外，由於被掃描的指紋是非平面，將使得比對程序更為復(fù)雜。

表面壓力感應(yīng)器
表面壓力感測原理是當(dāng)手指置於感應(yīng)區(qū)時(shí)，只有指紋的突起部位會(huì)接觸感應(yīng)器的壓力序列（piezo arrays），相對地，指紋的凹下部位不會(huì)接觸到感應(yīng)器的儲存格；在進(jìn)一步辨識和比對上，與其他感應(yīng)器相比，壓力感應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生一位元的成雙影像，一位元的影像帶有的資訊比八位元的灰階影像少。

表面壓力感應(yīng)器可以清楚感測乾燥和潮濕的手指，此外，還有極大的感應(yīng)區(qū)塊足以擷取完整的指紋，得到更精確的結(jié)果，誤辨率也較低。