1、指纹识别技术在手机中的研究与应用 董洪涛 天津三星通信技术研究有限公司 摘 要： 手机中往往含有大量的个人信息, 一旦出现问题将给用户带来损失, 为了提升手机安全性, 相关识别技术开始运用于手机中。相比于虹膜识别技术、脸型识别技术等, 指纹识别技术更为成熟可靠, 且花费较低, 有良好的应用价值。本文主要研究在手机中运用指纹识别技术的方法, 并通过 FPS200 模块进行指纹对比。关键词： FPS200; 指纹识别; 手机; 近几年, 指纹识别技术开始兴起并得到快速发展。每个人的皮肤纹路在交叉点、断点、图案方面互不相同, 并且不会发生变化。即每个人都有对应的指纹, 因此指纹识别可以用于身份识别。
2、在实际操作中, 通过比较使用者指纹与系统中的指纹就可以验证身份信息, 进而提升手机的安全性。一、指纹检测技术原理指纹中具有一些凹凸纹路, 为了检测器纹路情况, 首先需要使每个像素充电达到参考电压值, 之后参考电流进行放电。电容阳极上电压的变化率与该处电容之间的关系为:Iref=Cdv/dt。指纹凸起下方的像素放电速度慢, 电容量高, 而凹处下方的像素放电速度慢, 电容量低。通常利用采样保持 (S/H) 电路进行放电速度的检测, 并将其转换为 8 位的形式输出, 该检测技术敏感性高, 能够准确探测出指纹凸起与凹处, 进而形成指纹图像。提取指纹经常采用触摸式CMOS 传感器, 如果放在传感电容像素
3、电极上的是指纹的凸起, 那么电容会增加, 通过记录电容增加值来进行数据研究。该传感器依据单-多晶硅三层金属 CMOS技术与 0.5 微米技术制成, 电容像素层为金属连接处的第三层, 其制作材料为氮化钛, 其外覆盖有氮化硅, 总厚度只有 7000 埃米。该传感器将抗磨涂敷层与硬金属电极完美结合, 因此使用时间长, 较为耐用。通过软件算法能够实现指纹识别。首先将指纹图像输入至软件中, 之后将图像中蕴含的信息数字化, 同时进行细节模板的提取, 通过测试验证该细节模板与参考模板之间是否相符。本系统依据传统软件算法进行指纹识别。二、硬件设计1、传感器的选取。现阶段, 常用的指纹传感器有两种类型, 分别为
4、划擦型与单触型, 但其采集相关信息时都依据触摸时电容的改变情况。划擦型中, 用户需要将手指擦过传感器表面;单触型中, 用户按照一定方式用手指触摸指纹采集区, 之后传感器会进行数据采集与分析, 即身份验证过程。本次研究的指纹传感器选取 Veridicom公司生产的 FPS200。该传感器中, 1.28cm1.50cm 为传感区域, 传感阵列为256300, 分辨率为 500dpi, 其中含有 8 位模数转换设备, 可以将数字化信息传出, 8 位代表一个像素点, 并且该传感器中具备三大接口模式, 分别是USB、SPI 以及微处理器总线, 定义传感阵列区域时较为方便。该传感器使用原理为电容的充放电,
5、 传感阵列中的各点都属于金属电极, 也就是电容器中的一极, 而接触传感区域的手指属于另一极, 两者间的传感面即两极间的介电层。指纹的凸起与低凹使传感阵列中电容值互不相同, 传感器能够将电容值数字化并准确输出。该传感器具备的以上特点决定了其能够用于手机指纹识别。2、其他器件的选取。(1) 微处理器。微处理器选择 INTEL 公司生产的 XSCALEPXA270, 其频率为416MHz。 (2) 电源管理。选用 MAXIM 的 MAX8588 作为电源管理, 其具备 3 通道LDO 与 3 通道 DC-DC, 能够与 INTELXSCALE 微处理器相互配合, 适和用于手机指纹识别。 (3) 程序
6、存储器。选择 M-SYS 公司生产的 Disk On Chip G4 作为程序存储器, 其是具备 1Gbit 的 FLASHMemory, 其中设有控制器, 能够存储大容量文件。 (4) SDRAM。选择两片 INFINEON 公司生产的 HYB18L256160BF 作为SDRAM。 (5) 传感器接口。选择 SPI 接口, 其软硬件较为简单, 在本系统中, 需要将 SCS, SCK, MOSI, MISO 与 PXA270 的 GPIO 相连, 将 EXTINT (FPS200 中断脚) 与 PXA270 中断连接。3、系统硬件电路。本系统需要对外部 I/O 信号进行处理, 包括指示灯、按
7、键等, 所以利用总线构建了 16I/O 口, 包括外部设备的控制、外部信号的检测以及读写访问。在器件选取时已经对模块功能进行了分析, 此处不再赘述。三、软件设计系统的启动加载异常中断向量表、进行程序复位、重新定位存储器、明确 FLASH 起始地址以及加载初始化功能模块, 其中程序复位时需要屏蔽终端, 设置寄存器, 检查启动方式;而初始化功能模块中包括指纹识别模块 Init Fsp () 、液晶显示Init Dispary () 等。FPS200 的工作方式包括查询与中断, 本系统中利用中断这一工作方式。采集的指纹进入寄存器后, 将指纹数据存储在相应空间中并进行中断, 指纹的识别工作由中断子程序
8、实行。结束语:本文主要介绍在手机中运用指纹识别技术的方法, 通过 FPS200 构建的手机系统可以用于指纹识别与电话接听, 当使用者指纹与系统预存指纹不符时, 手机无法提供服务。调整参数能够提升系统灵敏度, 保证指纹采集质量, 便于指纹识别工作。该系统中的响应速度与认假率存在一定的缺陷, 需要在今后的研究工作中进行改进。参考文献1张楠.ARM 与 Linux 嵌入式技术在指纹识别系统中的应用J.电脑编程技巧与维护, 2015 (19) :72-72. 2田森, 闫满囤.基于 Android 手机的指纹识别技术研究J.电脑迷, 2016 (3) :89-90. 3胡盛祥, 胡平, 靳晶.指纹识别技术在手机中的研究与应用J.微计算机信息, 2008, 24 (1) :190+228-229.
