技術原理
指紋識别即指通過比較不同指紋的細節特征點來進行鑒别。指紋識别技術涉及圖像處理、模式識别、計算機視覺、數學形态學、小波分析等衆多學科。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區别，因此指紋可用于身份鑒定。由于每次捺印的方位不完全一樣，着力點不同會帶來不同程度的變形，又存在大量模糊指紋，如何正确提取特征和實現正确匹配，是指紋識别技術的關鍵。
指紋特征
特征點
指紋，英文名稱為fingerprint，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。指紋紋路并不是連續的、平滑筆直的，而是經常出現中斷、分叉或轉折。這些斷點、分叉點和轉折點就稱為"特征點"。
特征點提供了指紋唯一性的确認信息，其中最典型的是終結點和分叉點，其他還包括分歧點、孤立點、環點、短紋等。特征點的參數包括方向（節點可以朝着一定的方向）、曲率（描述紋路方向改變的速度）、位置（節點的位置通過x/y坐标來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點或特征點的）。
總體特征
總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。包括紋形、模式區、核心點、三角點和紋數等。
紋形，指紋專家在長期實踐的基礎上，根據脊線的走向與分布情況一般将指紋分為三大類——環型（loop，又稱鬥形）、弓形（arch）、螺旋形（whorl）。
模式區即指紋上包括了總體特征的區域，從此區域就能夠分辨出指紋是屬于哪一種類型的。有的指紋識别算法隻使用模式區的數據，有的則使用所取得的完整指紋。
核心點位于指紋紋路的漸進中心，它在讀取指紋和比對指紋時作為參考點。許多算法是基于核心點的，即隻能處理和識别具有核心點的指紋。
三角點位于從核心點開始的第一個分叉點或者斷點，或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路的計數跟蹤的開始之處。
紋數，即模式區内指紋紋路的數量。在計算指紋的紋路時，一般先連接核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數量即可認為是指紋的紋數。
局部特征
局部特征指紋節點的特征。指紋的紋路并不是連續、平滑筆直的，經常會出現分叉、折轉或中斷。這些交叉點、折轉點或斷點稱為"特征點"，它們提供了指紋唯一性的确認信息。特征點的主要參數包括：
方向：相對于核心點，特征點所處的方向。
曲率：紋路方向改變的速度。
位置：節點的位置坐标，通過x/y坐标來描述。它可以是絕對坐标，也可以是與三角點（或特征點）的相對坐标。
研發曆史
1684年，英國植物形态學家Grew發表了第一篇研究指紋的科學論文。
1809年Bewick把自己的指紋作為商标。
1823年解剖學家Purkije将指紋分為九類。
1880年，Faulds在《自然》雜志提倡将指紋用于識别罪犯。
1891年Galton提出著名的高爾頓分類系統。之後，英國、美國、德國等的警察部門先後采用指紋鑒别法作為身份鑒定的主要方法。随着計算機和信息技術的發展，FBI和法國巴黎警察局于六十年代開始研究開發指紋自動識别系統（AFIS）用于刑事案件偵破。指紋自動識别系統。
20世紀90年代，用于個人身份鑒定的自動指紋識别系統得到開發和應用。
技術特點
優點
1、指紋是人體獨一無二的特征，并且它們的複雜度足以提供用于鑒别的足夠特征；
2、如果要增加可靠性，隻需登記更多的指紋、鑒别更多的手指，最多可以多達十個，而每一個指紋都是獨一無二的；
3、掃描指紋的速度很快，使用非常方便；
4、讀取指紋時，用戶必需将手指與指紋采集頭相互接觸，與指紋采集頭直接；
5、接觸是讀取人體生物特征最可靠的方法；
6、指紋采集頭可以更加小型化，并且價格會更加的低廉。
缺點
1、某些人或某些群體的指紋指紋特征少，難成像；
2、過去因為在犯罪記錄中使用指紋，使得某些人害怕“将指紋記錄在案”。
3、實際上指紋鑒别技術可以不存儲任何含有指紋圖像的數據，而隻是存儲從指紋中得到的加密的指紋特征數據；
4、每一次使用指紋時都會在指紋采集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋痕迹存在被用來複制指紋的可能性；
5、指紋是用戶的重要個人信息，某些應用場合用戶擔心信息洩漏。
操作說明
指紋識别系統是一個典型的模式識别系統，包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模塊。
指紋圖像獲取
通過專門的指紋采集儀可以采集指紋圖像。指紋采集儀用到的指紋傳感器按采集方式主要分為劃擦式和按壓式兩種，按信号采集原理目前有光學式、壓敏式、電容式、電感式、熱敏式和超聲波式等。另外，也可以通過掃描儀、數字相機等獲取指紋圖像。對于分辨率和采集面積等技術指标，公安行業已經形成了國際和國内标準，但其他行業還缺少統一标準。根據采集指紋面積大體可以分為滾動捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業普遍采用滾動捺印指紋。
(1)指紋圖像壓縮：大容量的指紋數據庫必須經過壓縮後存儲，以減少存儲空間。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。
(2)指紋圖像處理：包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強、指紋圖像二值化和細化等。預處理是指對含噪聲及僞特征的指紋圖像采用一定的算法加以處理，使其紋線結構清晰，特征信息突出。其目的是改善指紋圖像的質量，提高特征提取的準确性。通常，預處理過程包括歸一化、圖像分割、增強、二值化和細化，但根據具體情況，預處理的步驟也不盡相同。
指紋分類
紋型是指紋的基本分類，是按中心花紋和三角的基本形态劃分的。紋形從屬于型，以中心線的形狀定名。我國十指紋分析法将指紋分為三大類型，九種形态。一般，指紋自動識别系統将指紋分為弓形紋（弧形紋、帳形紋）、箕形紋（左箕、右箕）、鬥形紋和雜形紋等。
指紋特征提取
指紋形态特征包括中心（上、下）和三角點（左、右）等，指紋的細節特征點主要包括紋線的起點、終點、結合點和分叉點。從預處理後的圖像中提取指紋的特征點信息（終結點、分叉點...)，信息主要包括類型、坐标、方向等參數。指紋中的細節特征，通常包括端點、分叉點、孤立點、短分叉、環等。而紋線端點和分叉點在指紋中出現的機會最多、最穩定，且容易獲取。這兩類特征點就可對指紋特征匹配：計算特征提取結果與已存儲的特征模闆的相似程度。
指紋匹配
指紋匹配是用現場采集的指紋特征與指紋庫中保存的指紋特征相比較，判斷是否屬于同一指紋。可以根據指紋的紋形進行粗匹配，進而利用指紋形态和細節特征進行精确匹配，給出兩枚指紋的相似性得分。根據應用的不同，對指紋的相似性得分進行排序或給出是否為同一指紋的判決結果。
指紋對比有兩種方式：
1)一對一比對：根據用戶ID從指紋庫中檢索出待對比的用戶指紋，再與新采集的指紋比對；
2)一對多比對：新采集的指紋和指紋庫中的所有指紋逐一比對。
操作過程
一個典型的指紋識别系統的工作流程如下。
1．通過指紋采集設備獲取所需識别指紋的圖像。
2．對采集的指紋圖像進行如下預處理。
圖像質量判斷；
圖像增強；
指紋區域檢測；
指紋方向圖和頻率估算；
圖像二值化（将指紋圖像中各像素點的灰度值設置為0或255）；
圖像細化；
3．從預處理後的圖像中，獲取指紋的脊線數據。
4．從指紋的脊線數據中，提取指紋識别所需的特征點。
5．将提取指紋特征（特征點的信息）與數據庫中保存的指紋特征逐一匹配，判斷是否為相同指紋。
6．完成指紋匹配處理後，輸出指紋識别的處理結果。
應用領域
運算系統
指紋識别技術是目前最成熟且價格便宜的生物特征識别技術。目前來說指紋識别的技術應用最為廣泛，我們不僅在門禁、考勤系統中可以看到指紋識别技術的身影，市場上有了更多指紋識别的應用：如筆記本電腦、手機、汽車、銀行支付都可應用指紋識别的技術。
計算機應用中，包括許多非常機密的文件保護，大都使用“用戶ID+密碼”的方法來進行用戶的身份認證和訪問控制。但是，如果一旦密碼忘記，或被别人竊取，計算機系統以及文件的安全問題就受到了威脅。
随着科技的進步，指紋識别技術已經開始慢慢進入計算機世界中。許多公司和研究機構都在指紋識别技術領域取得了很大突破性進展，推出許多指紋識别與傳統IT技術完美結合的應用産品，這些産品已經被越來越多的用戶所認可。指紋識别技術多用于對安全性要求比較高的商務領域，而在商務移動辦公領域頗具建樹的富士通、三星及IBM等國際知名品牌都擁有技術與應用較為成熟的指紋識别系統。
第一代指紋識别系統
衆所周知，在兩年前就有部分品牌的筆記本采用指紋識别技術用于用戶登錄時的身份鑒定，但是，當時推出的指紋系統屬于光學識别系統，按照說法，應該屬于第一代指紋識别技術。光學指紋識别系統由于光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以隻能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。
在這種情況下，手指表面的幹淨程度，直接影響到識别的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會出現識别出錯的情況。并且，如果人們按照手指，做一個指紋手模，也可能通過識别系統，對于用戶而言，使用起來不是很安全和穩定。
第二代電容式傳感器
後來出現了第二代電容式傳感器，電容傳感器技術是采用了交替命令的并排列和傳感器電闆，交替闆的形式是兩個電容闆，以及指紋的山谷和山脊成為闆之間的電介質。兩者之間的恒量電介質的傳感器檢測變化來生成指紋圖像。但是由于傳感器表面是使用矽材料容易損壞導緻使用壽命降低，還有它是通過指紋的山谷和山脊之間的凹凸來形成指紋圖像的 所以對髒手指 濕手指等困難手指識别率低。
當今市場己有專門針對人機接口應用領域而設計的電容感測用途芯片産品問世。它提供了電容傳感器的觸發，能檢測到因使用者的接近所造成的電容變化，并提供數字輸出。電子器件與觸控闆技術的完美結合，是觸摸屏技術發展的基礎所在。通過以電力線為基礎的分析方法，找出電容式觸摸屏的不同類型電容的分布和數學表達，以及由于人體觸摸産生的新生電容，是電容式觸摸屏技術的物理基礎。
相比其他壓力傳感器廠商傳統的壓阻式（PRT）絕對壓力傳感器，電容式壓力傳感器可以提供更高的精度、更低的功耗、更好的穩定性和一緻性、以及工作在極端溫度、濕度環境下的超強能力。Synaptics的電容式觸摸闆傳感器解決方案，可以提供精确的手指偵測和小型物品偵測，更快的報點率和抗噪性能。随着傳感器技術的發展,電容式傳感器的形式将會多種多樣,其形式應以非接觸式為研制重點。其發展方向是通過廣泛應用微機等高新電子技術來獲得全面性能的進一步提高,同時還要向着小型化、智能化、多功能化的方向發展。
射頻指紋識别技術發展到今天，出現第三代生物射頻指紋識别技術（射頻原理真皮指紋核心技術（線型采集器）），射頻傳感器技術是通過傳感器本身發射出微量射頻信号，穿透手指的表皮層去控測裡層的紋路，來獲得最佳的指紋圖像。因此對幹手指，汗手指，髒手指等困難手指通過可高達99%，防僞指紋能力強，指紋敏感器的識别原理隻對人的真皮皮膚有反應，從根本上杜絕了人造指紋的問題，寬溫區：适合特别寒冷或特别酷熱的地區。
因為射頻傳感器産生高質量的圖像，因此射頻技術是最可靠，最有力的解決方案。除此之外，高質量圖像還允許減小傳感器，無需犧牲認證的可靠性，從而降低成本并使得射頻傳感器思想的應用到可移動和大小不受拘束的任何領域中。
采集設備
市場上常用的指紋采集設備有三種：光學式、矽芯片式、超聲波式。這三種形式的采集技術性能對比見表：
門禁系統
指紋應用系統可以分為兩類：驗證和辨識。驗證就是把一個現場采集到的指紋與一個己經登記的指紋進行一對一的比對，來确認身份的過程；辨識則是把現場采集到的指紋同指紋數據庫中的指紋逐一對比，從中找出與現場指紋相匹配的指紋。
驗證和辨識在比對算法和系統設計上各有特點，例如驗證系統一般隻考慮對完整的指紋進行比對，而辨識系統要考慮殘紋的比對；驗證系統對比對算法的速度要求不如辨識系統高，但更強調易用性；另外在辨識系統中，一般要使用分類技術來加快查詢的速。指紋門禁系統是指紋應用系統中驗證的一種。
指紋門禁系統以手指取代傳統的鑰匙，使用時隻需将手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成開鎖任務，操作十分簡便，避免了其它門禁系統（傳統機械鎖、密碼鎖、識别卡等）有可能被僞造、盜用、遺忘、破譯等弊端。
指紋門禁系統的硬件主要由微處理器、指紋識别模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、實時時鐘/日曆芯片、電控鎖和電源等組成。微處理器作為系統的上位機，控制整個系統。指紋識别模塊主要完成指紋特征的采集、比對、存儲、删除等功能。液晶顯示模塊用于顯示開門記錄、實時時鐘和操作提示等信息，和鍵盤一起組成人機界面。
按系統功能，軟件主要由指紋處理模塊、液晶顯示模塊、實時時鐘模塊和鍵盤掃描模塊等組成。指紋處理模塊主要負責微處理器與指紋識别模塊之間命令和返回代碼的信息處理；液晶顯示模塊根據液晶顯示模塊的時序，編寫驅動程序，以實現顯示漢字、字符的目的；實時時鐘模塊根據時鐘芯片的時序，編寫通訊程序．實現對時鐘芯片的讀寫操作；鍵盤掃描模塊就是根據鍵盤的設計原理編寫鍵盤程序來識别有無按鍵動作和按下鍵的鍵号。
按操作流程，軟件主要由指紋開門程序、指紋管理程序、密碼管理程序和系統設置程序四部分組成。其中指紋管理、密碼管理和系統設置三部分隻有管理員才有此權限。指紋管理程序由登記指紋模闆程序、删除指紋模闆程序、清空指紋模闆程序和浏覽開門記錄程序四部分組成；密碼管理程序由密碼修改程序和密碼開門程序兩部分組成；系統設置程序由時間設置程序和日期設置程序兩部分組成。
發展趨勢
指紋識别技術的發展得益于現代電子集成制造技術和快速可靠的算法的研究。盡管指紋隻是人體皮膚的一小部分，但用于識别的數據量相當大，對這些數據進行比對也不是簡單的相等與不相等的問題，而是使用需要進行大量運算的模糊匹配算法。
現代電子集成制造技術使得我們可以制造相當小的指紋圖象讀取設備，同時飛速發展的個人計算機運算速度提供了在微機甚至單片機上可以進行兩個指紋的比對運算的可能。另外，匹配算法可靠性也不斷提高，指紋識别技術己經非常實用。
指紋識别技術可以通過幾種方法應用到許多方面。通過使用指紋驗證來取代各個計算機應用程序的密碼就是最為典型的實例。可以想象如果計算機上的所有系統和應用程序都可以使用指紋驗證的話，人們使用計算機就會非常方便和安全，用戶不再讨厭必要的安全性檢查，而IT開發商的售後服務工作也會減輕許多。
把指紋識别技術同IC卡結合起來，是目前最有前景的一個方向之一。該技術把卡的主人的指紋(加密後)存儲在IC卡上，并在IC卡的讀卡機上加裝指紋識别系統，當讀卡機閱讀卡上的信息時，一并讀入持卡者的指紋，通過比對卡上的指紋與持卡者的指紋就可以确認持卡者是否是卡的真正主人，從而進行下一步的交易。在更加嚴格的場合，還可以進一步同後端主機系統數據庫上的指紋作比較。
指紋IC卡可以廣泛地運用于許多行業中，例如取代現行的ATM卡、制造防僞證件(簽證或護照、公費醫療卡、會員卡、借書卡等)。目前ATM提款機加裝指紋識别功能在美國已經開始使用。持卡人可以取消密碼(避免老人和孩子記憶密碼的困難)或者仍舊保留密碼，在操作上按指紋與密碼的時間差不多。
技術漏洞
2014年4月22日，有研究者認為，在刑事調查與鑒定中，用指紋鑒别疑犯的方法存有一定漏洞。
來自英國内政部的法醫專家西爾弗曼(Mike Silverman )認為，指紋證據并沒有人們一直以來認為的那麼可靠，“每個人的指紋都獨一無二的”這種假說本身就無法通過科學手段去一一加以驗證。一家人中會有指紋極其相似的情況，況且指紋形狀并非一成不變，人随着年齡增長、皮膚狀況發生改變也會影響到指紋的形狀。
此外，有很多外在因素會影響到人們的判斷。由于警方在犯罪現場找到的指紋往往弄髒了或不完整，人在辨識指紋時難免出現錯誤。因此，用指紋來确定罪犯的方式存在瑕疵，容易造成冤案。
早在2004年，美國FBI指紋專家因指紋誤判，認為一位男子與馬德裡爆炸案有關；2007年蘇格蘭一名女子也因此被懷疑與一樁兇殺案有關，受到錯誤的指控。
