目前進(jìn)行身份識(shí)別的方法多種多樣。相比之下，指紋識(shí)別作為一種生物特征識(shí)別方法，具有唯一性和相對(duì)的穩(wěn)定性。使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行指紋身份驗(yàn)證具有驗(yàn)證設(shè)備使用簡(jiǎn)單、成本低廉、識(shí)別精度高、便于攜帶等諸多優(yōu)點(diǎn)。可以說(shuō)指紋識(shí)別是一種適于廣泛應(yīng)用、可靠有效的身份驗(yàn)證方法。 從歷史上看，人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到了人的指紋對(duì)于身份驗(yàn)證的唯一性，而且不乏使用先例。例如契約押印、犯罪破案等。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，使用計(jì)算機(jī)或微處理器進(jìn)行指紋身份驗(yàn)證得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。911之后，美國(guó)的舉國(guó)“反恐”體制更是將指紋身份驗(yàn)證作為最基本的國(guó)家防范手段之一；現(xiàn)在有些國(guó)家和地區(qū)正在籌備實(shí)行指紋身份證。中國(guó)國(guó)內(nèi)也已出現(xiàn)了指紋門禁、指紋門鎖、指紋保險(xiǎn)柜、指紋考勤機(jī)等產(chǎn)品。目前指紋身份驗(yàn)證的發(fā)展方興未艾，并將具有越來(lái)越廣泛地應(yīng)用領(lǐng)域與使用價(jià)值。

圖1：具有高運(yùn)算性能的FCHIP2芯片

目前，世界上對(duì)于使用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行指紋身份驗(yàn)證還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，那么如何來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)指紋識(shí)別設(shè)備的性能？現(xiàn)在行業(yè)中流行的主要有3個(gè)相關(guān)的參數(shù)：

1. “誤識(shí)率”—‘張冠李戴’地錯(cuò)誤識(shí)別了其他人的指紋；

2. “拒識(shí)率”—已經(jīng)存入設(shè)備的指紋不予識(shí)別；

3. 識(shí)別速度。

對(duì)于產(chǎn)品的應(yīng)用，我們認(rèn)為還有2個(gè)重要的因素：1. 對(duì)損傷手指指紋的識(shí)別率；2. 對(duì)歷史指紋的識(shí)別率。這兩項(xiàng)對(duì)于指紋產(chǎn)品來(lái)說(shuō)有著很重要的意義。 目前實(shí)現(xiàn)指紋身份驗(yàn)證主要基于兩種運(yùn)行平臺(tái)：一種是PC；另一種是使用微處理器的小型便攜或嵌入式裝置。對(duì)于基于PC平臺(tái)的指紋識(shí)別設(shè)備來(lái)說(shuō)，決定其性能的主要因素是指紋識(shí)別算法與指紋傳感器的性能。對(duì)于基于小型微處理器裝置的指紋識(shí)別設(shè)備來(lái)說(shuō)，決定其性能的主要因素除上述兩點(diǎn)以外，微處理器的性能與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也是非常關(guān)鍵的因素。

圖2：FCHIP2與PC連機(jī)使用方案。（a） 硬件結(jié)構(gòu)框圖；（b） 軟件結(jié)構(gòu)圖

但是上述結(jié)構(gòu)的指紋識(shí)別設(shè)備具有重復(fù)開(kāi)發(fā)、成本較高、體積較大等缺點(diǎn)。它們是一個(gè)時(shí)期的階段性產(chǎn)品，必將被專用的指紋識(shí)別芯片所取代。

指紋識(shí)別專用芯片F(xiàn)CHIP2

根據(jù)目前指紋識(shí)別市場(chǎng)的發(fā)展，上方電子公司（BEYONDLSI）開(kāi)發(fā)出了專用指紋識(shí)芯片F(xiàn)CHIP2（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）。該芯片具有非常高的運(yùn)算性能，其內(nèi)嵌有上方電子的指紋比對(duì)算法程序，這種算法具有多種優(yōu)秀的特性，例如精度高、在面積型傳感器上指紋在360°任意方向都可以識(shí)別、指紋模板數(shù)據(jù)小等。該算法已經(jīng)申請(qǐng)專利。 FCHIP2指紋芯片的主要特點(diǎn)如下：內(nèi)嵌200MHz指紋比對(duì)引擎；片內(nèi)64KB SRAM；具有USB1.1、UART、SPI接口；具有與指紋傳感器的接口；通用16位接口；FBGA 144腳封裝；體積：10×10×1.26mm；3.3V供電。指紋比對(duì)參數(shù)：FAR＜0.01%；FRR＜1%；比對(duì)速度＜1.5s。 FCHIP2芯片內(nèi)植入了與富士通公司的MBF310、MBF200，臺(tái)灣祥群科技（LighTuning）公司的LTT-SS500，以及上方電子公司的BL-FO180B等四種型號(hào)指紋傳感器相掛接的驅(qū)動(dòng)程序。在后續(xù)產(chǎn)品中將繼續(xù)植入與其它型號(hào)指紋傳感器相掛接的驅(qū)動(dòng)程序。

圖3：使用FCHIP2設(shè)計(jì)的一個(gè)小型模塊結(jié)構(gòu)

只要將FCHIP2芯片與上述四種型號(hào)之一的指紋傳感器相連接并配以簡(jiǎn)單的外圍電路（晶振、LDO電源等）就可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單的指紋模塊。使用芯片的USB口，該模塊可以連接PC使用；使用芯片的UART口，該芯片可以作為嵌入式模塊使用。這就為進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了方便條件，只要掌握了通訊協(xié)議就可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并能很容易地將指紋比對(duì)芯片嵌入到用戶自己的產(chǎn)品或系統(tǒng)之中。 此外，F(xiàn)CHIP2還提供了基于該芯片的功能擴(kuò)展開(kāi)發(fā)的條件與能力。用戶進(jìn)行小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，在芯片上外掛用戶FLASH，存儲(chǔ)用戶自己的控制程序，并連接用戶自己的控制對(duì)象。這樣就組成了一個(gè)由FCHIP2單一芯片實(shí)現(xiàn)的既有指紋比對(duì)功能，又有用戶控制功能的小型控制系統(tǒng)。下面對(duì)于FCHIP2的使用給出幾個(gè)應(yīng)用方案。

FCHIP2應(yīng)用方案

與PC連機(jī)使用方案。這是一個(gè)與PC通過(guò)USB口相連接的非常小型的USB設(shè)備，指紋比對(duì)與指紋模板（指紋特征數(shù)據(jù)）的存儲(chǔ)都在這個(gè)USB設(shè)備中進(jìn)行，PC與設(shè)備間通常進(jìn)行命令控制、狀態(tài)傳輸，或者對(duì)指紋模板進(jìn)行備份（Backup）、恢復(fù)（Restore）傳輸。

圖4：用戶可將FCHIP2直接嵌入到自己的控制系統(tǒng)之中

圖2（a）是該方案的硬件結(jié)構(gòu)框圖，圖2（b）是軟件結(jié)構(gòu)圖。這個(gè)與PC相連接的USB指紋設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用范圍。例如，PC系統(tǒng)的登陸與注冊(cè)；各種需要驗(yàn)證身份的應(yīng)用程序的調(diào)用；網(wǎng)絡(luò)安全身份認(rèn)證等等。總之，凡是在PC中需要輸入密碼的應(yīng)用場(chǎng)合都可以在接入本設(shè)備后，在應(yīng)用軟件的配合下，使用指紋身份認(rèn)證來(lái)代替密碼。 產(chǎn)品模塊方案。用戶可使用FCHIP2設(shè)計(jì)一個(gè)小型模塊作為產(chǎn)品銷售或作為自己產(chǎn)品、工程的組成部分。如圖3所示使用FCHIP2設(shè)計(jì)的一個(gè)小型模塊。該模塊與上位機(jī)通訊一般使用UART接口。 芯片嵌入方案。用戶也可將FCHIP2直接嵌入到自己的控制系統(tǒng)之中，其嵌入與控制結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。 單芯片小系統(tǒng)控制方案。這是一個(gè)充分發(fā)揮FCHIP2的潛力的使用方案。在這個(gè)方案中FCHIP2除擔(dān)任指紋比對(duì)功能外，還可直接介入到用戶的控制任務(wù)中。FCHIP2的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了用戶對(duì)于這個(gè)芯片的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

圖5：用戶可根據(jù)自己的需要掛接所需要的設(shè)備

FCHIP2外掛的FLASH MEM既可以存儲(chǔ)用戶程序也可以存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù)。FCHIP2具有豐富的資源，它具有處理速度達(dá)到200MIPS的處理器，以支持效果優(yōu)良的指紋比對(duì)工作。但除了在進(jìn)行指紋比對(duì)時(shí)的瞬間忙碌外，其余大部份時(shí)間該芯片都是處于閑置狀態(tài)。FCHIP2具有2個(gè)UARMA、6TIMERs、RTC等單元的支持。這些都為用戶提供了一個(gè)進(jìn)行控制與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的高檔次的資源平臺(tái)。用戶可根據(jù)自己的需要掛接所需要的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。對(duì)于FCHIP2的二次開(kāi)發(fā)，上方電子公司可提供開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。

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