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虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別技術(shù)火爆，但指紋識(shí)別技術(shù)仍不可替代！

網(wǎng)友投稿2022-03-03 19:20:03

　　自從去年擁有超高屏占比的全屏手機(jī)小米MIX發(fā)布以來，現(xiàn)在全面屏已經(jīng)成為眾多智能手機(jī)廠商競(jìng)爭(zhēng)追逐的“風(fēng)口”，不論是三星S8/Note 8、夏普S2，還是即將發(fā)布的蘋果iPhone 8、華為Mate10等高端旗艦機(jī)都無一例外的選擇了全面屏。不過，隨之而來也引發(fā)了一些爭(zhēng)議，比如該采用何種指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)（光學(xué)式屏內(nèi)指紋還是超聲波指紋，亦或是后置指紋），甚至蘋果iPhone 8還傳出了將采用人臉識(shí)別技術(shù)技術(shù)代替指紋識(shí)別技術(shù)的消息。就現(xiàn)在來看，屏內(nèi)指紋識(shí)別技術(shù)并不成熟，想通過其他生物識(shí)別方式來取代指紋識(shí)別技術(shù)也還為時(shí)尚早。估計(jì)在未來一年以內(nèi)，后置Coating指紋識(shí)別技術(shù)方案仍將是全屏手機(jī)的首選方案。　　一、指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)簡(jiǎn)介 　　1、指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)原理 　　胎兒期的四個(gè)月指紋開始慢慢形成，直到 14 歲指紋基本定型，之后主要是出現(xiàn)一些輕微變形，并且每個(gè)人的指紋紋路是唯一的。指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)就是利用紋路的唯一性，通過采集指紋圖像并進(jìn)行比對(duì)指紋特征來識(shí)別身份。　　指紋的信息采集主要包括類型、坐標(biāo)、方向等參數(shù)，然后輔以端點(diǎn)、分叉點(diǎn)、孤立點(diǎn)、短分叉、環(huán)等這些細(xì)節(jié)特征。指紋的特征分總體特征和局部特征，總體特征是指人眼直接觀察到的特征，如基本紋型、核心點(diǎn)、三角點(diǎn)、紋數(shù)等；局部特征是指指紋上的節(jié)點(diǎn)，如分叉點(diǎn)、終止點(diǎn)、中心點(diǎn)、三角點(diǎn)等。以上特征都會(huì)被用到指紋識(shí)別技術(shù)當(dāng)中，但端點(diǎn)、分叉點(diǎn)用得較多，通常算法都要記錄它們的位Z和方向。　　用戶在運(yùn)用指紋識(shí)別技術(shù)指之前需要先采集指紋，并對(duì)采集的指紋進(jìn)行 DSP 圖像處理，生成細(xì)節(jié)清晰的指紋圖像。然后對(duì)指紋特征進(jìn)行提取，將提取的指紋特征作為模板保存。在驗(yàn)證階段，用戶首先要采集指紋，然后系統(tǒng)自動(dòng)與指紋庫(kù)模板對(duì)比，并給出對(duì)比結(jié)果。　　2、主流指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)分類　?。?）電容式指紋識(shí)別技術(shù)　　電容式指紋識(shí)別技術(shù)是利用手指皮膚表面作為一極，脊線和谷由于與芯片表面距離不一樣，形成不一樣的電容值，從而電容式指紋識(shí)別技術(shù)傳感器獲得指紋圖像信息。　　電容式指紋識(shí)別技術(shù)對(duì)于濕手指和臟手指的識(shí)別較弱，原因是手指或者芯片表面有水、汗液等雜物，使脊線和谷無法與傳感器充分接觸，導(dǎo)致電容值偏弱。電容式指紋識(shí)別技術(shù)第一次采集指紋需要多次按壓，這是因?yàn)楝F(xiàn)在按壓式采集會(huì)有采集指紋面積小的問題，需要多次按壓拼出較大面積的指紋圖像。獲得合格的指紋圖像之后，還需要通過算法對(duì)圖像進(jìn)行強(qiáng)化和細(xì)化，獲得比較清晰的圖像，然后進(jìn)行特征提取。用戶之后再次運(yùn)用指紋識(shí)別技術(shù)時(shí)，只要通過特征點(diǎn)校對(duì)，手機(jī)就自動(dòng)解鎖。　　電容式指紋識(shí)別技術(shù)又分蓋板式、coating 鍍膜式、隱藏式三種。①蓋板是指芯片保護(hù)材料是藍(lán)寶石、玻璃或者陶瓷的電容式指紋識(shí)別技術(shù)；②Coating 鍍膜是指在指紋芯片表面鍍一層保護(hù)膜，相對(duì)于蓋板更容易磨損，但成本比較低；③隱藏式又分三種，Under Glass 需要在玻璃蓋板上挖盲孔，現(xiàn)在工藝要求高，良率比較低；In Glass 將 Sensor 融合進(jìn)玻璃之中，工藝難度大，現(xiàn)在極少有廠商量產(chǎn)；Under Cover Glass 方案達(dá)到電容識(shí)別極限，現(xiàn)在效果一般。　?。?）超聲波指紋識(shí)別技術(shù)　　超聲波指紋識(shí)別技術(shù)的原理與聲吶相似，先發(fā)出超聲波，然后接收靠特定頻率的信號(hào)反射來探知指紋的具體形態(tài)，具體來講就是利用超聲波穿透材料的能力，根據(jù)不一樣材料產(chǎn)生的回波來區(qū)分指紋脊線與谷所在的位置。　　超聲波指紋識(shí)別技術(shù)能夠穿透金屬，玻璃等材料，能夠在不開孔的情況下實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別技術(shù)。同時(shí)，超聲波指紋識(shí)別技術(shù)受手指表面的污垢、水等的影響較小，依舊能夠準(zhǔn)確識(shí)別。　　現(xiàn)在超聲波指紋識(shí)別技術(shù)主要是高通在做。早在2015年的時(shí)候，高通就推出了自己的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)。2016年9推出的小米5s就是首款采用此方案的智能手機(jī)產(chǎn)品，這也是超聲波指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)首次被成功運(yùn)用于智能手機(jī)上。但是從用戶的反饋來看，其識(shí)別率還是存在一些問題，特別是對(duì)于干手指。而且超聲波指紋識(shí)別技術(shù)模組的成本也比較高。隨后的小米旗艦機(jī)也沒有繼續(xù)采用高通的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)。　　在今年的MWC上海展上，高通推出了新一代指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)屏幕內(nèi)指紋識(shí)別技術(shù)，并且能偵測(cè)心跳與血流。高通稱，其新的超聲波指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)已經(jīng)可以穿透1.2mm的OLED屏、0.8mm的玻璃、0.65mm的金屬后蓋，這也意味著高通的第二代超聲波指紋識(shí)別技術(shù)可以放到金屬后蓋的里面，而后蓋不需要開孔（可能需要減?。?，就可以實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別技術(shù)。　　不過，高通的第二代超聲波指紋識(shí)別技術(shù)現(xiàn)在尚未量產(chǎn)，特別是支持屏下指紋的超聲波方案，據(jù)說最快也要明年初才會(huì)上市。　?。?）光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù) 　　光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)是現(xiàn)在運(yùn)用最廣泛的指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)，比如之前很多的考勤機(jī)、門禁都采用的就是光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)。它的原理是將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)Z光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件上，進(jìn)而形成脊線呈黑色、谷呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。但由于需要較長(zhǎng)的光程和足夠大的尺寸，到現(xiàn)在為止在智能手機(jī)中運(yùn)用較少。并且光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)只能掃描到死性皮膚層，不能深入真皮層所以容易受指紋的潔凈程度影響。　　而現(xiàn)在新的光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)都主要是針對(duì)智能手機(jī)來做的，其拋棄了傳統(tǒng)的光學(xué)指紋的光學(xué)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)而借用手機(jī)屏幕幕幕的光線來作為光源。這其中就分為了兩種類型，一種是基于OLED屏規(guī)劃的，另外一種則是基于LCD屏來規(guī)劃的?，F(xiàn)在主流的搞定方案就是通過可以自發(fā)光的OLED屏來做光學(xué)指紋，而LCD無法自法光，需要用到背光，而且整個(gè)模組很厚，這也使得想實(shí)現(xiàn)LCD屏下指紋識(shí)別技術(shù)就變得非常困難（OLED可以做的很?。?，不過這種方案依然有廠商在做，因?yàn)槠涿鎸?duì)的市場(chǎng)更為廣闊。　　現(xiàn)在包括傳聞中的蘋果，以及匯頂、新思、費(fèi)恩格爾、邁瑞微等廠商都在研究可用于智能手機(jī)的，可實(shí)現(xiàn)屏幕內(nèi)指紋識(shí)別技術(shù)的光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)方案。　　二、智能終端趨向多種生物識(shí)別技術(shù)共存 　　短期內(nèi)不需要擔(dān)心指紋識(shí)別技術(shù)被其他生物識(shí)別方式取代，指紋識(shí)別技術(shù)滲透率還將繼續(xù)上升。因?yàn)楦鞣N識(shí)別方式都有優(yōu)缺點(diǎn)和使用場(chǎng)景缺陷，多種識(shí)別方式可選是未來手機(jī)生物識(shí)別的發(fā)展方向?！?　　Synaptics 在 CES 2017 正式開幕之前宣告了一套新的綜合性生物識(shí)別技術(shù)，將傳統(tǒng)的指紋識(shí)別技術(shù)、面部識(shí)別整合在一起，可為智能手機(jī)、平板機(jī)、筆記本帶來更大的方便和更高的安全。用戶就可以選擇自己最喜歡或者運(yùn)用最方便的方式解鎖設(shè)備。相關(guān)生物識(shí)別技術(shù)公司也在朝這個(gè)方向發(fā)展。　　安卓陣營(yíng)代表廠商三星發(fā)布的旗艦機(jī) Galaxy S8 帶有指紋識(shí)別技術(shù)、臉部識(shí)別、虹膜識(shí)別這三種生物識(shí)別方式，用戶可以根據(jù)不一樣的場(chǎng)景運(yùn)用不一樣的方式。據(jù)網(wǎng)上爆料，華為即將發(fā)布的高端機(jī)華為 Mate10 也將攜帶多種識(shí)別方式，其中包括虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別技術(shù)。而傳聞中的iPhone 8很可能也將會(huì)同時(shí)支持指紋識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)。　　三、指紋識(shí)別技術(shù)短期內(nèi)不存在被替代的可能 　　高端旗艦機(jī)所運(yùn)用的功能和技術(shù)代表手機(jī)未來發(fā)展方向，智能終端的生物識(shí)別功能將向多種方式共存發(fā)展。同時(shí)，虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別技術(shù)等生物識(shí)別技術(shù)也有著自身的缺點(diǎn)，所以指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)短期內(nèi)不存在被其他生物識(shí)別技術(shù)替代的可能。　　1、虹膜識(shí)別的優(yōu)缺點(diǎn)及使用情況　　由于虹膜的不變性和唯一性，虹膜識(shí)別技術(shù)成為身份識(shí)別的重要方式。虹膜識(shí)別技術(shù)通過人體獨(dú)一無二眼睛虹膜的特征來識(shí)別身份，虹膜特征匹配的準(zhǔn)確性甚至超過了 DNA 匹配。　　優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)用方便；②可靠性高；③不需物理的接觸。　　缺點(diǎn)：①很難將圖像獲得設(shè)備的尺寸小型化；②設(shè)備造價(jià)高；③鏡頭可能產(chǎn)生圖像畸變而使可靠性降低；④一個(gè)自動(dòng)虹膜識(shí)別系統(tǒng)包含硬件和軟件兩大模塊：虹膜圖像獲得裝Z和虹膜識(shí)別算法。分別對(duì)應(yīng)于圖像獲得和模式匹配這兩個(gè)基本問題。 △富士通 Arrows NX F-04G 　　使用情況：全球首款虹膜識(shí)別手機(jī)是富士通 Arrows NX F-04G，當(dāng)用戶要開啟進(jìn)入休眠狀態(tài)的手機(jī)時(shí)，只要按下電源或 Home 鍵開啟觸控屏，再短暫凝視即可解鎖，要比過去的圖形或輸入密碼的方式更具安全性。同時(shí)由于該機(jī)還配有紅外線鏡頭和 LED 紅外照明燈，所以即便在光線昏暗的地方也能夠運(yùn)用。之后運(yùn)用虹膜識(shí)別技術(shù)比較有代表性的是三星 Galaxy Note 7、微軟 Lumia 950/Lumia 950 XL 和 vivo X5Pro，它們有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是不僅有虹膜識(shí)別也有指紋識(shí)別技術(shù)。最新發(fā)布的三星手機(jī)三星 Galaxy S8 有三種生物識(shí)別，臉部識(shí)別、虹膜識(shí)別和指紋識(shí)別技術(shù)。　　2、人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用情況 　　利用已建成的人臉特征模板與被測(cè)者的面像進(jìn)行特征分析，根據(jù)分析的結(jié)果來給出一個(gè)相似值。通過這個(gè)值即可確定是否為同一人。　　優(yōu)點(diǎn)：①非接觸式，運(yùn)用方便；②識(shí)別精度高；③采集方便，成本較低　　缺點(diǎn)：①人臉的不變性比較差；②不一樣場(chǎng)景的運(yùn)用容易受光線等原因影響；③安全性低。　　使用情況：臉部識(shí)別是使用最為廣泛的生物識(shí)別方式，在企業(yè)考勤方面、在線金融業(yè)務(wù)中運(yùn)用較為多，但是在安全性比較高的使用場(chǎng)景下運(yùn)用較少。臉部識(shí)別手機(jī)較多，三星 S8 也帶臉部識(shí)別功能。　　3、指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨年復(fù)合增長(zhǎng)將超20%，指紋識(shí)別技術(shù)滲透率將不斷提升 　　2013 年，蘋果公司推出首款采用 Touch ID 指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)的iPhone手機(jī) iPhone 5S，隨后指紋識(shí)別技術(shù)技術(shù)就在智能手機(jī)市場(chǎng)快速普及。經(jīng)過 3 年多的快速發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在千元低端機(jī)普及開來。　　根據(jù) Sigmaintell 數(shù)據(jù)顯示，2016 年全球指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨量達(dá)到 6.4 億部，相比 2015 年的 3.76 億部同比增長(zhǎng) 70%。今年一季度，全球搭載指紋識(shí)別技術(shù)智能手機(jī)出貨量約 1.8 億部，占全球智能手機(jī)總出貨量的 53.7%，同比上升 18%。　　另?yè)?jù)旭日大數(shù)據(jù)的資料顯示，2015 年全球智能手機(jī)指紋識(shí)別技術(shù)滲透率達(dá) 25%，國(guó)內(nèi)智能手機(jī)滲透率 26%；但到了 2016 年指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)的滲透率急劇上升，國(guó)內(nèi)滲透率為 61%，國(guó)際滲透率為 43%，國(guó)內(nèi)滲透率遠(yuǎn)高于國(guó)外。其中，安卓體系中的指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨量達(dá)到 4.37 億部，同比增長(zhǎng) 181%，這主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)安卓手機(jī)廠商加速指紋識(shí)別技術(shù)在中低端智能手機(jī)中的普及。根據(jù)旭日大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到 2020 年，全球指紋識(shí)別技術(shù)滲透率將達(dá)到 88%，全球指紋手機(jī)將達(dá)到 14.6 億部，而安卓體系指紋手機(jī)將達(dá)到 12.76 億部。全球指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨量的年復(fù)合增長(zhǎng)率將在 20%左右。　　但我們認(rèn)為，指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨量的增長(zhǎng)將超出旭日大數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)，因?yàn)闈B透率的提升主要在于指紋識(shí)別技術(shù)在低端機(jī)中的快速普及，然而指紋芯片價(jià)格戰(zhàn)已經(jīng)打響，有些廠商的芯片最新報(bào)價(jià)有的在 1.5 美元以下，這將加速指紋識(shí)別技術(shù)在低端機(jī)中的普及，全球指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)出貨量年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過 20%。同時(shí)，有數(shù)據(jù)顯示 2017 年第 1 季度，國(guó)內(nèi)指紋識(shí)別技術(shù)滲透率達(dá) 78%，國(guó)際滲透率達(dá) 51%，今年全年國(guó)內(nèi)指紋識(shí)別技術(shù)手機(jī)滲透率有望超過前期70%的預(yù)測(cè)。