前言：
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1.概念
指紋是指手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋路。這段紋路蘊含了大量的特征資訊，如紋形、模式區、核心點、三角點和紋數等總體特征；細節特征，端點、斷點、分叉點、三角點、核心點等稱為“特征點”的細節特征。兩枚指紋經常會具有相同的總體特征，但它們的細節特征，卻不可能完全相同。指紋識别就是依靠總體特征和細節特征來唯一的确認一個人的身份。
2.采集過程
指紋識别過程大緻涉及的主要步驟為指紋圖像采集、指紋圖像預處理、指紋圖像的特征提取、比對與識别等過程。指紋圖像的預處理一般又包括圖像增強、二值化和細化。
2.1指紋圖像的采集：
它是自動指紋識别系統的重要組成部分，圖像采集就是通過專門的指紋采集儀來采集活體指紋圖像的過程。最早指紋采集儀采用的光學傳感器，随着半導體技術的發展，陸續出現了CMOS指紋傳感器、熱敏傳感器、超音波傳感器等新型傳感器。
2.2指紋圖像的預處理：
采集獲得的指紋圖像通常都伴随着各種各樣的噪聲，一部分是由于采集儀造成的，另一部份是由于手指的狀态所造成的。指紋圖像預處理的目的就是去除圖像中的噪聲，使圖像畫面清晰，邊緣明顯，把它變成一幅清晰的點線圖，以便于提取正确的指紋特征。指紋圖像預處理在整個指紋識别系統中具有重要的地位和作用，它的好壞直接影響着指紋識别的效果。
2.3圖形增強：
指紋預處理過程中最重要的一步就是對指紋圖像進行增強，圖像增強的目的是在增強脊線谷線結構對比度的同時抑制噪聲，連接配接斷裂的脊線和分離粘連的脊線，按特定的需要突出一幅圖像中的某些資訊，同時削弱或去除某些不需要的資訊。指紋圖像增強算法主要有基于Gabor濾波的增強方法和基于傅裡葉濾波的低品質指紋增強算法。Gabor濾波增強是使用方向場圖像來進行增強的，是指紋增強算法中最常見的一種。基于傅裡葉濾波的低品質指紋增強算法是通過傅裡葉變換把指紋圖像增強從空域轉化到頻域，然後在頻域上對指紋圖像進行帶通濾波、方向濾波，進而使指紋圖像得到增強。
2.4二值化：
這個二值化是指非黑即白。圖像經過增強處理後其中的紋線(脊)部分得到了增強，不過脊的強度并不完全相同，表現為灰階值的差異。二值化的目的就是使脊的灰階值趨向一緻，使整幅圖像簡化為二進制資訊在指紋識别中，一方面對圖像資訊進行了壓縮，保留了紋線的主要資訊，節約了存儲空間，另一方面還可以去除大量的粘連，為指紋特征的提取和比對作準備。
2.5細化：
指紋圖像二值化後，紋線仍具有一定的寬度，而指紋識别隻對紋線的走向感興趣，不關心它的粗細。細化的目的是為了删除指紋紋線的邊緣像素，使之隻有一個像素寬度，減少備援的資訊，突出指紋紋線的主要特征，進而便于後面的特征提取。細化時應保證紋線的連接配接性，方向性和特征點不變，還應保持紋線的中心基本不變。
2.6指紋圖像的特征提取：
主要有兩種特征提取方法，**一種是從灰階圖像中提取特征，另一種是從細化二值圖像中提取特征。**直接從灰階圖像中提取特征的算法一般是對灰階指紋紋線進行跟蹤，根據跟蹤結果尋找特征的位置和判斷特征的類型。這種方法省去了複雜的指紋圖像預處理過程，但是特征提取的算法卻十分複雜,而且由于噪聲等因素影響，特征資訊（位置、方向等）也不夠準确。而從細化二值圖像中提取特征的方法比較簡單，在得到可靠的細化二值圖像後，隻需要一個3×3的模闆就可以将端點和分叉點提取出來。
2.7比對與識别：
是指紋識别系統中的最後一步，也是評價整個指紋識别系統性能的最主要依據。**指紋比對是根據提取的指紋特征來判斷兩枚指紋是否來自于同一個手指。**特征比對主要是細節特征的比對，将新輸入指紋的細節特征值與指紋庫中所存指紋的細節特征值進行比對，找出最相似的指紋作為識别的輸出結果，也就是所說的指紋驗證識别過程，它是指紋識别系統的最終目的。由于各種因素的影響，同一指紋兩次輸入所得的特征模闆很可能不同。是以，隻要有輸入指紋的細節特征與所存儲的模闆相似時，就說這兩個指紋比對。
3.指紋識别算法
指紋識别算法是實作指紋識别的關鍵，它直接決定了識别率的高低，是指紋識别技術的核心。
4.指紋識别認證
FRR（False Rejection Rate）和FAR（False Acceptance Rate）是用來評估指紋識别算法性能的兩個主要參數。FRR和FAR有時被用來評價一個指紋識别系統的性能。指紋識别系統的性能除了受指紋算法的影響外，指紋采集裝置的性能對FRR和FAR的影響也是不能忽視的。
FRR通俗叫法是拒真率，标準稱謂是FNMR（False Non-Match Rate 不比對率）。可以通俗的了解為“把應該互相比對成功的指紋當成不能比對的指紋”的機率。對指紋算法的性能測量是在給定指紋庫的情況下進行測量的。
FAR一般稱為認假率，其标準稱謂是FMR（False Match Rate 錯誤比對率）。FMR是用來評估指紋識别算法性能的最重要參數。可以通俗的了解為“把不應該比對的指紋當成比對的指紋”的機率。
5.指紋的特征
定義了指紋的兩類特征來進行指紋的驗證：總體特征和局部特征。總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征，包括：基本紋路圖案環型（loop）, 弓型（arch）, 螺旋型（whorl）。其他的指紋圖案都基于這三種基本圖案。僅僅依靠圖案類型來分辨指紋是遠遠不夠的，這隻是一個粗略的分類，但通過分類使得在大資料庫中搜尋指紋更為友善。
局部特征是指指紋上的節點。兩枚指紋經常會具有相同的總體特征，但它們的局部特征——節點，卻不可能完全相同 節點（Minutia Points）。 指紋紋路并不是連續的，平滑筆直的，而是經常出現中斷、分叉或打折。這些斷點、分叉點和轉折點就稱為“節點”。就是這些節點提供了指紋唯一性的确認資訊。
6. 指紋識别傳感器
這部分内容來自------->(http://blog.csdn.net/lowkeyway/article/details/69569669)
6.1光學傳感器
它主要是利用光的折攝和反射原理，将手指放在光學鏡片上，手指在内置光源照射下，光從底部射向三棱鏡，并經棱鏡射出，射出的光線在手指表面指紋凹凸不平的線紋上折射的角度及反射回去的光線明暗就會不一樣。用棱鏡将其投射在電荷耦合器件上CMOS或者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、谷線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數字化的、可被指紋裝置算法處理的多灰階指紋圖像。
優點：
1.抗靜電能力強、系統穩定性較好、使用壽命長 ;
2.靈敏度特别的高 ;
3.能提供高分辨率的指紋圖像（可以達到500 dpi）。
缺點：
1、潛在指印（多次按壓）,會降低指紋圖像的品質 ;
2、台闆塗層及CCD陣列會随時間推移産生損耗,可能導緻采集的指紋圖像品質下降 ;
3、體積比較大，功耗控制不好。
用途： 鑒于光學傳感器的體積都比較大，是以它的應用領域主要集中在指紋門鎖，保險箱，汽車指紋防盜。
####6.2電容傳感器
其原理是将電容感整合于一塊晶片中，當指紋按壓晶片表面時，内部電容感測器會根據指紋波峰與波谷而産生的電荷差，進而形成指紋影像。如下簡圖，可以把上面的凹凸認為是指紋的谷和脊，那麼同傳感器就會形成不同的電容差，這樣傳感器就可以根據這些不同的電容差畫出指紋的紋理。
電容傳感器又分為主動式和被動式。
主動式：
原理主要是通過外加的驅動信号（如Ring）加載到手指上以增強手指表面的電荷，使底下的感應陣列接收電場信号并對信号進行放大，根據指紋凹凸不一緻底下晶片感應到的電場也不一緻進而重制指紋（如下圖）：
被動式:
其是利用手指按在晶片表面時，指紋的波峰波谷對晶片内部電容上下電極電荷配置設定的比例影響程度來對指紋進行重制指紋，無需額外增加驅動源，晶片結構非常單純（如下圖），也因為無額外驅動信号，是以模組也無需外置Ring，模組結構也非常簡單。
優點：
1、晶片和模組可以做的很薄 ；
2、功耗更容易控制。
缺點：
1、穿透率比較低 ；
2、價格相對較高 ；
3、防水、防污性不強。
主動式和被動式的原理也很好辨識，主動式就是額外加了激勵電源。可以想象主動式的電容傳感器穿透會比較強，但是無可厚非的會帶來更多的噪聲，是以究竟是主動式還是被動式的傳感器好，不能一概而論，還是要看各家的技術。
####6.3射頻傳感器原理
原理與探測海底物質的的聲納類似，是靠特定頻率的信号反射來探知指紋的具體形态的。這一類指紋子產品最大的優點便是手指無需與指紋子產品相接觸，因而不會對手機的外觀造成太大影響。
6.4超音波傳感器
超聲檢測就是依靠反射波的時間差探知脊和谷的距離差，根據這個距離差繪制出指紋圖像。
特制的晶片（稱為換能器）在電脈沖的激勵下，産生機械振動（類似于人摸一下電門渾身一抖），振動産生超音波脈沖（pulse），超音波脈沖在傳播過程中，會被傳播媒體（如人體）一部分一部分地被反射或者散射回來（echo），尤其是媒體中實體性質不連續的地方，（比如手機上方的一根手指），反射波尤為強烈。反射或散射回換能器的回波，又使換能器産生振動，這種振動被換能器轉換為電信号，對于電信号進行不同的處理，可以得到不同的資訊，比如傳播媒體的結構，有沒有運動的物體在媒體中，媒體的彈性等等。
參考：
1.指紋識别技術
2.指紋識别-流程
3.指紋識别認證
4.指紋識别的原理和方法