技术分析:指纹识别知识科普与猜想 - 安防知识网

自苹果发布iPhone 5s后指纹识别技术就开始被人们所关注，那时这项技术给人的感觉是十分高大上，之后一些安卓手机也采用了指纹识别传感器，但也基本都是在高端机型上才会出现。之后的两年中，指纹识别技术开始在智能手机中以爆发性的态势增长着，新品发布会上无论是高端机还是入门机，你随处可见厂商拿着指纹技术当作手机的最大卖点来说事儿。一时间，指纹识别也逐渐成为了智能手机的标配功能。

　　指纹识别的识别流程

　　一个典型的指纹识别系统应该包括：指纹识别Sensor+特征提取/匹配模块+特征模板库+应用软件。而指纹的匹配可分为两步，首先是提取待验证的指纹的特征，然后将其和指纹模板库中的模板指纹进行相似度比较，从而判断两个指纹图像是否来自同一手指。

　　指纹识别的采集技术

　　指纹识别采集技术的发展大致分为三个方式：光学识别、电容传感器、生物射频。

　　1、光学识别

　　光学识别是较早的指纹识别技术。基于光学发射装置发射的光线，射到手指上再反射回机器以获取数据，并对比资料库看是否一致。光学识别只能到达皮肤的表皮层，而不能到达真皮层，而且受手指表面是否干净影响较大。

　　2、电容传感器

　　电容传感器识别是利用一定间隔的安装的两个电容，利用指纹的凹凸，在手指滑过指纹检测仪器时接通或断开两个电容的电流以检测指纹资料。电容传感器对手指的干净要求还是比较高，而且传感器表面使用硅材料，比较容易损坏。以技术面来看，电容式指纹辨识技术的供应为Authentec、Validity、 FingerPrintCardsAB(FPC)等，Authentec被苹果买下，Validity也被Synaptics收购。电容式指纹传感器也是现在应用最普遍的技术。

　　3、生物射频

　　射频传感器通过传感器发射微量的射频信号，穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。这种方法对手指的干净程度要求较低。射频是目前较新的技术方案，射频也是电容方式的一种，但受限于专利问题。射频式是未来发展方向。

　　4、超声波指纹识别

　　超声波指纹识别，是高通在2015移动世界大会上宣布的一项3D指纹技术。与苹果TouchID和三星GalaxyS6所使用的电容式传感器不同，超声波指纹识别采用了超声波来扫描指纹。压电容传感器作出的是二维指纹图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析，即便手指表面沾有污垢亦无碍超声波采样，甚至还能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。如果你手有水、汗液等情况下，依然能够准确的识别。

　　指纹识别的采集方式

　　不管采用什么采集技术，从用户角度用到的就两种录入方式：按压式与滑动式。

　　1、滑动式

　　将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。手指按压上去时，无法一次性采集到完整图像。在采集时需要手指划过采集表面，对手指划过时采集到的每一块指纹图像进行快照，这些快照再进行拼接，才能形成完整的指纹图像。

　　滑动式的优点是成本低、易集成，可采集大面积的图像，应用传统的特征点算法，但缺点是需要客户有一个连贯规范动作采集图像，体验效果比较差，在之前的应用推广中不太成功。

　　2、按压式

　　手指平放在设备上以便获取指纹图像。一般为了获得整个手指的指纹，必须使用比手指更大的传感器，整个手指同时按压在传感器之上。按压式的优点是客户体验好，只用一次按压就可以采集图像，与客户在手机应用的操作习惯匹配，无须教育客户。缺点是：成本高，集成难度大，一次采集图像面积相对较小，没有足够的特征点，需要用复杂的图像比对算法进行识别。

　　很明显，在用户角度来说，按压式最简单、最方便，以后越来越多的移动设备都将采用按压式指纹识别方案。

　　有名的指纹识别解决方案

　　有名的指纹识别解决方案主要是AuthenTec、新思Synaptics Validity、Fingerprint Cards AB、Goodix汇顶科技这几家，我们着重了解一下汇顶科技，去年11月魅族MX4 Pro发布后，因搭载全球首款前置按压式蓝宝石指纹识别芯片方案而备受关注。而作为魅族MX4Pro指纹识别方案提供商，深圳汇顶科技也因此获得很多媒体和消费者的关注。汇顶科技之所以受到人们的关注，是因为汇顶科技是一家中国公司，所研究的指纹识别也完全拥有自主知识产权，令国人骄傲。

　　未来可以应用指纹识别的领域猜想

　　1.代替身份证

　　由于最近几年指纹识别技术发展得越来越快，各种不同的指纹技术可以应用到手机或者更多便携设备上。近年来，个人身份证信息频繁被盗用，甚至被不法分子用来进行各种违法犯罪活动。而二代身份证登记个人指纹信息后，公安机关和社会用证单位可以通过核验指纹，能够快速、准确地进行“人证同一性”的认定，可以有效防范冒用他人居民身份证，以及伪造、变造居民身份证等违法犯罪行为的发生，更好地保护公民合法权益不受侵害。

　　据统计，2014年全国居民身份证登记指纹市场规模将达到5亿至10亿。未来3年生物识别市场将达百亿规模，所以在不久的将来，生物识别技术将会充当识别信息的“主力军”，而身份证也将会被指纹识别锁代替。我们可以直接使用自己的指纹去买/领取机票，或者去完成各种事情。

　　2.控制智能家居

　　智能家居也是未来科技发展的一个大方向，我们可以使用手机等设备对家里的电器进行开启或关闭，但这也引起了一个值得讨论的问题:如何保证控制信息的安全性呢?不法分子可以窃取机主的信息，然后对机主家里的门窗进行开启/关闭导致财物的失窃，严重时还会危及机主的生命安全。而指纹识别的引入，可以让机主不再依赖容易被破译的密码，每次控制家里的电器时仅需要扫描自己的指纹即可。

　　总结

　　在目前阶段，虽然有些软件已经应用到了指纹识别技术(例如支付宝、QQ等等)，但小编认为指纹识别的噱头意义要大于其实际实用意义，指纹识别的普及及各项应用是一个相对漫长的过程，必须是各个领域(指纹识别硬件开发商、应用软件开发商)相互配合才能完美实现。小编相当期待指纹识别能带来更多实质的体验，而不仅限于手机解锁。