虹膜识别、人脸识别技术火爆，但指纹识别技术仍不可替代！

网友投稿2022-03-03 19:20:03

　　自从去年拥有超高屏占比的全屏手机小米MIX发布以来，现在全面屏已经成为众多智能手机厂商竞争追逐的“风口”，不论是三星S8/Note 8、夏普S2，还是即将发布的苹果iPhone 8、华为Mate10等高端旗舰机都无一例外的选择了全面屏。不过，随之而来也引发了一些争议，比如该采用何种指纹识别技术技术（光学式屏内指纹还是超声波指纹，亦或是后置指纹），甚至苹果iPhone 8还传出了将采用人脸识别技术技术代替指纹识别技术的消息。就现在来看，屏内指纹识别技术并不成熟，想通过其他生物识别方式来取代指纹识别技术也还为时尚早。估计在未来一年以内，后置Coating指纹识别技术方案仍将是全屏手机的首选方案。　　一、指纹识别技术技术简介 　　1、指纹识别技术技术原理 　　胎儿期的四个月指纹开始慢慢形成，直到 14 岁指纹基本定型，之后主要是出现一些轻微变形，并且每个人的指纹纹路是唯一的。指纹识别技术技术就是利用纹路的唯一性，通过采集指纹图像并进行比对指纹特征来识别身份。　　指纹的信息采集主要包括类型、坐标、方向等参数，然后辅以端点、分叉点、孤立点、短分叉、环等这些细节特征。指纹的特征分总体特征和局部特征，总体特征是指人眼直接观察到的特征，如基本纹型、核心点、三角点、纹数等；局部特征是指指纹上的节点，如分叉点、终止点、中心点、三角点等。以上特征都会被用到指纹识别技术当中，但端点、分叉点用得较多，通常算法都要记录它们的位Z和方向。　　用户在运用指纹识别技术指之前需要先采集指纹，并对采集的指纹进行 DSP 图像处理，生成细节清晰的指纹图像。然后对指纹特征进行提取，将提取的指纹特征作为模板保存。在验证阶段，用户首先要采集指纹，然后系统自动与指纹库模板对比，并给出对比结果。　　2、主流指纹识别技术技术分类　　（1）电容式指纹识别技术　　电容式指纹识别技术是利用手指皮肤表面作为一极，脊线和谷由于与芯片表面距离不一样，形成不一样的电容值，从而电容式指纹识别技术传感器获得指纹图像信息。　　电容式指纹识别技术对于湿手指和脏手指的识别较弱，原因是手指或者芯片表面有水、汗液等杂物，使脊线和谷无法与传感器充分接触，导致电容值偏弱。电容式指纹识别技术第一次采集指纹需要多次按压，这是因为现在按压式采集会有采集指纹面积小的问题，需要多次按压拼出较大面积的指纹图像。获得合格的指纹图像之后，还需要通过算法对图像进行强化和细化，获得比较清晰的图像，然后进行特征提取。用户之后再次运用指纹识别技术时，只要通过特征点校对，手机就自动解锁。　　电容式指纹识别技术又分盖板式、coating 镀膜式、隐藏式三种。①盖板是指芯片保护材料是蓝宝石、玻璃或者陶瓷的电容式指纹识别技术；②Coating 镀膜是指在指纹芯片表面镀一层保护膜，相对于盖板更容易磨损，但成本比较低；③隐藏式又分三种，Under Glass 需要在玻璃盖板上挖盲孔，现在工艺要求高，良率比较低；In Glass 将 Sensor 融合进玻璃之中，工艺难度大，现在极少有厂商量产；Under Cover Glass 方案达到电容识别极限，现在效果一般。　　（2）超声波指纹识别技术　　超声波指纹识别技术的原理与声呐相似，先发出超声波，然后接收靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态，具体来讲就是利用超声波穿透材料的能力，根据不一样材料产生的回波来区分指纹脊线与谷所在的位置。　　超声波指纹识别技术能够穿透金属，玻璃等材料，能够在不开孔的情况下实现屏下指纹识别技术。同时，超声波指纹识别技术受手指表面的污垢、水等的影响较小，依旧能够准确识别。　　现在超声波指纹识别技术主要是高通在做。早在2015年的时候，高通就推出了自己的超声波指纹识别技术技术。2016年9推出的小米5s就是首款采用此方案的智能手机产品，这也是超声波指纹识别技术技术首次被成功运用于智能手机上。但是从用户的反馈来看，其识别率还是存在一些问题，特别是对于干手指。而且超声波指纹识别技术模组的成本也比较高。随后的小米旗舰机也没有继续采用高通的超声波指纹识别技术技术。　　在今年的MWC上海展上，高通推出了新一代指纹识别技术技术，可以实现屏幕内指纹识别技术，并且能侦测心跳与血流。高通称，其新的超声波指纹识别技术技术已经可以穿透1.2mm的OLED屏、0.8mm的玻璃、0.65mm的金属后盖，这也意味着高通的第二代超声波指纹识别技术可以放到金属后盖的里面，而后盖不需要开孔（可能需要减薄），就可以实现指纹识别技术。　　不过，高通的第二代超声波指纹识别技术现在尚未量产，特别是支持屏下指纹的超声波方案，据说最快也要明年初才会上市。　　（3）光学指纹识别技术 　　光学指纹识别技术是现在运用最广泛的指纹识别技术技术，比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术技术。它的原理是将手指放在光学镜片上，手指在内Z光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件上，进而形成脊线呈黑色、谷呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。但由于需要较长的光程和足够大的尺寸，到现在为止在智能手机中运用较少。并且光学指纹识别技术只能扫描到死性皮肤层，不能深入真皮层所以容易受指纹的洁净程度影响。　　而现在新的光学指纹识别技术技术都主要是针对智能手机来做的，其抛弃了传统的光学指纹的光学系统，转而借用手机屏幕幕幕的光线来作为光源。这其中就分为了两种类型，一种是基于OLED屏规划的，另外一种则是基于LCD屏来规划的。现在主流的搞定方案就是通过可以自发光的OLED屏来做光学指纹，而LCD无法自法光，需要用到背光，而且整个模组很厚，这也使得想实现LCD屏下指纹识别技术就变得非常困难（OLED可以做的很薄），不过这种方案依然有厂商在做，因为其面对的市场更为广阔。　　现在包括传闻中的苹果，以及汇顶、新思、费恩格尔、迈瑞微等厂商都在研究可用于智能手机的，可实现屏幕内指纹识别技术的光学指纹识别技术方案。　　二、智能终端趋向多种生物识别技术共存 　　短期内不需要担心指纹识别技术被其他生物识别方式取代，指纹识别技术渗透率还将继续上升。因为各种识别方式都有优缺点和使用场景缺陷，多种识别方式可选是未来手机生物识别的发展方向。　　　Synaptics 在 CES 2017 正式开幕之前宣告了一套新的综合性生物识别技术，将传统的指纹识别技术、面部识别整合在一起，可为智能手机、平板机、笔记本带来更大的方便和更高的安全。用户就可以选择自己最喜欢或者运用最方便的方式解锁设备。相关生物识别技术公司也在朝这个方向发展。　　安卓阵营代表厂商三星发布的旗舰机 Galaxy S8 带有指纹识别技术、脸部识别、虹膜识别这三种生物识别方式，用户可以根据不一样的场景运用不一样的方式。据网上爆料，华为即将发布的高端机华为 Mate10 也将携带多种识别方式，其中包括虹膜识别、指纹识别技术。而传闻中的iPhone 8很可能也将会同时支持指纹识别技术和人脸识别技术。　　三、指纹识别技术短期内不存在被替代的可能 　　高端旗舰机所运用的功能和技术代表手机未来发展方向，智能终端的生物识别功能将向多种方式共存发展。同时，虹膜识别、人脸识别技术等生物识别技术也有着自身的缺点，所以指纹识别技术技术短期内不存在被其他生物识别技术替代的可能。　　1、虹膜识别的优缺点及使用情况　　由于虹膜的不变性和唯一性，虹膜识别技术成为身份识别的重要方式。虹膜识别技术通过人体独一无二眼睛虹膜的特征来识别身份，虹膜特征匹配的准确性甚至超过了 DNA 匹配。　　优点：①运用方便；②可靠性高；③不需物理的接触。　　缺点：①很难将图像获得设备的尺寸小型化；②设备造价高；③镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低；④一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块：虹膜图像获得装Z和虹膜识别算法。分别对应于图像获得和模式匹配这两个基本问题。 △富士通 Arrows NX F-04G 　　使用情况：全球首款虹膜识别手机是富士通 Arrows NX F-04G，当用户要开启进入休眠状态的手机时，只要按下电源或 Home 键开启触控屏，再短暂凝视即可解锁，要比过去的图形或输入密码的方式更具安全性。同时由于该机还配有红外线镜头和 LED 红外照明灯，所以即便在光线昏暗的地方也能够运用。之后运用虹膜识别技术比较有代表性的是三星 Galaxy Note 7、微软 Lumia 950/Lumia 950 XL 和 vivo X5Pro，它们有一个共同点，那就是不仅有虹膜识别也有指纹识别技术。最新发布的三星手机三星 Galaxy S8 有三种生物识别，脸部识别、虹膜识别和指纹识别技术。　　2、人脸识别技术的优缺点及使用情况 　　利用已建成的人脸特征模板与被测者的面像进行特征分析，根据分析的结果来给出一个相似值。通过这个值即可确定是否为同一人。　　优点：①非接触式，运用方便；②识别精度高；③采集方便，成本较低　　缺点：①人脸的不变性比较差；②不一样场景的运用容易受光线等原因影响；③安全性低。　　使用情况：脸部识别是使用最为广泛的生物识别方式，在企业考勤方面、在线金融业务中运用较为多，但是在安全性比较高的使用场景下运用较少。脸部识别手机较多，三星 S8 也带脸部识别功能。　　3、指纹识别技术手机出货年复合增长将超20%，指纹识别技术渗透率将不断提升 　　2013 年，苹果公司推出首款采用 Touch ID 指纹识别技术技术的iPhone手机 iPhone 5S，随后指纹识别技术技术就在智能手机市场快速普及。经过 3 年多的快速发展，指纹识别技术已经在千元低端机普及开来。　　根据 Sigmaintell 数据显示，2016 年全球指纹识别技术手机出货量达到 6.4 亿部，相比 2015 年的 3.76 亿部同比增长 70%。今年一季度，全球搭载指纹识别技术智能手机出货量约 1.8 亿部，占全球智能手机总出货量的 53.7%，同比上升 18%。　　另据旭日大数据的资料显示，2015 年全球智能手机指纹识别技术渗透率达 25%，国内智能手机渗透率 26%；但到了 2016 年指纹识别技术手机的渗透率急剧上升，国内渗透率为 61%，国际渗透率为 43%，国内渗透率远高于国外。其中，安卓体系中的指纹识别技术手机出货量达到 4.37 亿部，同比增长 181%，这主要是因为国内安卓手机厂商加速指纹识别技术在中低端智能手机中的普及。根据旭日大数据预测，到 2020 年，全球指纹识别技术渗透率将达到 88%，全球指纹手机将达到 14.6 亿部，而安卓体系指纹手机将达到 12.76 亿部。全球指纹识别技术手机出货量的年复合增长率将在 20%左右。　　但我们认为，指纹识别技术手机出货量的增长将超出旭日大数据的预测，因为渗透率的提升主要在于指纹识别技术在低端机中的快速普及，然而指纹芯片价格战已经打响，有些厂商的芯片最新报价有的在 1.5 美元以下，这将加速指纹识别技术在低端机中的普及，全球指纹识别技术手机出货量年复合增长率将超过 20%。同时，有数据显示 2017 年第 1 季度，国内指纹识别技术渗透率达 78%，国际渗透率达 51%，今年全年国内指纹识别技术手机渗透率有望超过前期70%的预测。