基于材料变色性能的指纹采集方法研究

发布时间：2017-09-20 10:21

  本文关键词：基于材料变色性能的指纹采集方法研究

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【摘要】：指纹识别技术在刑事案件侦查等方面发挥着越来越重要的作用,已经成为世界各国发现和调查犯罪分子最直接、最快速、最有效的途径,建立健全全民指纹库已经势在必行。当前指纹采集系统大多分为活体光学式、电容式和压感式,利用材料变色性能采集指纹的新型方法还未见报道。常见的变色材料通常分为电致变色、温致变色、光致变色、压致变色材料等,许多变色材料具有较好的循环可逆性且其变色薄膜的合成工艺简单、条件温和,更激发了我们去探究它们在指纹采集领域的应用。材料的变色性能将会影响指纹图像的质量,因此选择合适的变色材料也显得尤为重要。本文从制备具有较好变色性能的变色薄膜和设计可靠的采集流程两方面着手考虑,选择典型的电致变色和温致变色材料,利用其变色性能建立指纹采集的方法。并借助指纹图像的二级、三级信息以及灰度软件,初步比较不同变色材料对指纹图像的影响,为采集得到可靠的指纹图像提供直观印象。具体内容包括以下三部分:一,通过在氧化铟锡电极表面电化学沉积得到聚苯胺薄膜实现电致变色法对指纹的采集。用光学显微镜、扫描电镜以及电化学方法对聚苯胺膜表征。探究不同厚度的聚苯胺薄膜对指纹采集的影响,厚度约为200 nm时,聚苯胺膜本身颜色较深且变色性能较好,适合指纹的采集。指纹采集实验过程中,需要施加合适的电压值以保证聚苯胺膜足以发生变色现象,但又尽量不高于人体的安全电压,当电压在25 V左右时被采集者的手指在聚苯胺膜上滚动便可获得清晰的指纹图像。分析指纹图像的二级、三级信息,并借助灰度软件分析,本实验得到的指纹图像可以被肉眼清晰观察到。二,在以上实验的基础上,探究普鲁士蓝电致变色薄膜的指纹采集新方法。从普鲁士蓝膜的制备、性能表征及应用三方面着手考虑,当薄膜厚度约500 nm左右,采集电压控制为25-40 V,环境的相对湿度控制为65-80%,清晰可靠的指纹图像便可获得。该方法获得的指纹图像具有较高的清晰度,电化学方法得到的普鲁士蓝膜与氧化铟锡电极的结合力更好,循环可逆性好,颜色变化为从深蓝色到无色的变化,对比度更高,因而更适合用于指纹采集。三,为了提高变色材料种类的选择性,将温致变色法应用于指纹采集。采用原位聚合法合成温致变色微胶囊,用热重分析仪、差式扫描量热分析仪、超景深三维显微镜、扫描电镜、激光粒度分析仪以及紫外反射光谱对其表征。在羧甲基纤维素钠作为粘合剂的作用下,利用得到的微胶囊制备温致变色膜。通常情况下,人的手指温度较为恒定,并且低于我们得到的微胶囊的变色温度(49.6°C),当温致变色膜的温度控制在51°C到53°C范围内时,手指在膜上迅速滚动就可以使膜表面温度迅速降到变色点以下,发生变色反应,从而获得清晰的指纹图像。
【关键词】：指纹采集 电沉积 电致变色 温致变色 微胶囊
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 指纹采集技术的研究9-11
• 1.1.1 指纹的概念9
• 1.1.2 指纹采集的意义及必要性9-10
• 1.1.3 指纹采集技术的研究进展10-11
• 1.2 电致变色概述11-13
• 1.2.1 电致变色的原理11-12
• 1.2.2 电致变色材料的分类12
• 1.2.3 电致变色的研究进展12-13
• 1.3 温致变色概述13-15
• 1.3.1 温致变色的概念13
• 1.3.2 温致变色材料的分类及原理13-14
• 1.3.3 温致变色的研究进展14-15
• 1.4 本课题研究的主要工作及其意义15-16
• 第二章 聚苯胺电致变色膜在滚动指纹采集领域的应用16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 实验部分16-19
• 2.2.1 试剂16-17
• 2.2.2 仪器17
• 2.2.3 聚苯胺电致变色层的制备17-19
• 2.2.4 聚苯胺膜对滚动指纹采集的应用19
• 2.3 结果与讨论19-24
• 2.3.1 聚苯胺膜的电化学性能19-21
• 2.3.2 聚苯胺膜的形貌及其厚度表征21-22
• 2.3.3 聚苯胺膜的光谱性能表征22
• 2.3.4 滚动指纹采集的电压选择22-23
• 2.3.5 滚动指纹的图像分析23
• 2.3.6 指纹图像的灰度分析23-24
• 2.4 本章小节24-25
• 第三章 普鲁士蓝电致变色膜在滚动指纹采集领域的应用25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 实验部分25-27
• 3.2.1 试剂25
• 3.2.2 仪器25-26
• 3.2.3 普鲁士蓝电致变色层的制备26-27
• 3.2.4 普鲁士蓝膜对滚动指纹采集的应用27
• 3.3 结果与讨论27-33
• 3.3.1 普鲁士蓝膜的电化学性能表征27-28
• 3.3.2 普鲁士蓝膜的形貌及其厚度表征28-29
• 3.3.3 普鲁士蓝膜的光谱性能表征29-30
• 3.3.4 采集电压对指纹图像的影响30
• 3.3.5 采集湿度对指纹图像的影响30-31
• 3.3.6 滚动指纹的图像分析31-32
• 3.3.7 指纹图像的灰度分析32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 结晶紫内酯温致变色微胶囊的制备及其在滚动指纹采集领域的应用34-49
• 4.1 引言34
• 4.2 实验部分34-37
• 4.2.1 试剂34-35
• 4.2.2 仪器35
• 4.2.3 结晶紫内酯复配物的制备35-36
• 4.2.4 预聚体的制备36
• 4.2.5 囊芯材料的分散36
• 4.2.6 微胶囊的包覆成型36-37
• 4.2.7 温致变色膜的制备37
• 4.2.8 温致变色法对滚动指纹采集的应用37
• 4.3 结果与讨论37-48
• 4.3.1 结晶紫内酯复配物的红外分析37-38
• 4.3.2 制备结晶紫内酯复配物的配方选择38-39
• 4.3.3 囊芯材料的分散时间对CVL微胶囊粒径的影响39-40
• 4.3.4 囊芯与囊壁材料的用量体积比对CVL微胶囊粒径的影响40-41
• 4.3.5 乳化剂的浓度对CVL微胶囊粒径的影响41-42
• 4.3.6 微胶囊的包覆率测试42-43
• 4.3.7 CVL微胶囊的表面形貌及其热性能表征43-44
• 4.3.8 CVL变色膜的光谱性能表征44-45
• 4.3.9 滚动指纹采集的膜表面温度选择45-46
• 4.3.10 CVL微胶囊的粒径对指纹图像的影响46-47
• 4.3.11 滚动指纹的图像分析47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 工作总结与展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-59
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间取得的主要成果59

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本文编号：887496