随着互联网络和高新技术的广泛应用,身份认证和信息安全越来越受到人们的重视,特别是美国“9.11”事件后,各国反恐形势逐步严峻,声音、掌纹、虹膜、视网膜、面部、指纹等人体生理特征识别系统相继应用于政府、司法、商业、民用系统中。指纹识别技术因指纹提取方便、算法成熟、识别率高等优点,成为当前大家最为认可和广泛应用的生物识别技术。指纹采集有三种方式：传统油墨捺印、刑侦现场指纹采集、活体指纹采集。本文主要研究四手指活体指纹采集仪。论文详细分析了四手指指纹采集仪的工作原理、技术指标、系统组成,给出了四手指指纹采集仪的原理框图、硬件设计方案；重点论述了对四手指指纹采集仪关键部件的控制方法,包括CCD寄存器控制、CCD控制时序、CCD噪声种类和抑制、CCD预处理分析等。本文论述了FBI关于四手指指纹图像质量的评价标准,根据此标准讨论了图像旋转、图像镜像、经验阈值探测指纹、CCD指纹图像奇偶帧合并、RGB通道白平衡、设备校准、自适应固定步长/可变步长探测手指等算法。本文有两方面的创新：设备初始校准算法能够减少设备硬件差异,降低背景图像影响；自适应探测手指算法降低各种手指差异,根据图像分析结果,反馈调节光源、增益、曝光参数,确保CCD输出亮度合适、灰度均匀、动态范围广、图像一致性优良指纹图像。对四手指指纹采集仪的测试结果表明：四手指指纹采集仪相比单手指指纹仪可以减少误操作、提高指纹识别准确率、支持和兼容各个国家标准多种指纹采集模式,能够完成10个单手指平面采集、10个单手指滚动采集、双食指平面采集、双拇指平面采集、双拇指滚动采集、2-2采集模式(左手食指和中指+右手食指和中指)、4-4-2采集模式(左手四手指+右手四手指+双拇指)等。本设备通过了FCC/CE认证,通过了FBI图像质量认证,设备通过了IP54防水、防尘和防震测试,测试结果表明本采集仪可靠性高,达到了预期设计要求。下一代半掌或全掌图像产品,将会考虑大容量数据缓存、高速传输、活体指纹检测等方面做进一步的研究。