指紋識(shí)別發(fā)展良好 多款智能終端運(yùn)載分析

傳統(tǒng)的身份鑒定方法包括身份標(biāo)識(shí)物品(如鑰匙、證件、ATM卡等)和身份標(biāo)識(shí)知識(shí)(如用戶名和密碼)但由于主要借助體外物，一旦證明身份的標(biāo)識(shí)物品和標(biāo)識(shí)知識(shí)被盜或遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。

　　隨著移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)浪潮的到來，傳統(tǒng)的一些對(duì)人的認(rèn)證識(shí)別方式已經(jīng)無法滿足社會(huì)發(fā)展需求。通過計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性，(如指紋、臉象、虹膜等)和行為特征(如筆跡、聲音、步態(tài)等)來進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定，成為大勢(shì)所趨。

　　目前，主要的生物識(shí)別方式有：指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、面部識(shí)別、DNA識(shí)別、行為識(shí)別等。

　　而目前來看，識(shí)別方式最簡(jiǎn)便、最實(shí)用、最準(zhǔn)確，發(fā)展最好的就是“指紋識(shí)別”方式。全球來看，指紋識(shí)別占整個(gè)生物識(shí)別市場(chǎng)的將近60%的市場(chǎng)份額，有超過幾千家的指紋識(shí)別廠商生產(chǎn)數(shù)百種以上的指紋識(shí)別產(chǎn)品，而其它生物識(shí)別技術(shù)廠商不足其十分之一。

　　我們能看到最常見的就是指紋打卡、指紋門禁等，不過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的到來，包括信息安全、移動(dòng)支付等大量需求生物識(shí)別認(rèn)證，指紋識(shí)別已經(jīng)成為了主流智能設(shè)別廠商和消費(fèi)者能夠快速接受的方式。在移動(dòng)支付爆發(fā)前夕，基于智能終端的指紋識(shí)別也將迎來大發(fā)。

　　一、指紋識(shí)別基本原理與采集技術(shù)：

　　一個(gè)典型的指紋識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)該包括：指紋識(shí)別Sensor特征提取/匹配模塊特征模板庫應(yīng)用軟件。而指紋的匹配可分為兩步，首先是提取待驗(yàn)證的指紋的特征，然后將其和指紋模板庫中的模板指紋進(jìn)行相似度比較，從而判斷兩個(gè)指紋圖像是否來自同一手指。

　　我們可以看到，指紋識(shí)別核心的準(zhǔn)確、高效的采集指紋分析。指紋識(shí)別采集技術(shù)的發(fā)展大致分為三個(gè)方式：光學(xué)識(shí)別、電容傳感器、生物射頻。

　　1、光學(xué)識(shí)別

　　光學(xué)識(shí)別是較早的指紋識(shí)別技術(shù)?；诠鈱W(xué)發(fā)射裝置發(fā)射的光線，射到手指上再反射回機(jī)器以獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)比資料庫看是否一致。光學(xué)識(shí)別只能到達(dá)皮膚的表皮層，而不能到達(dá)真皮層，而且受手指表面是否干凈影響較大。

　　2、電容傳感器

　　電容傳感器識(shí)別是利用一定間隔的安裝的兩個(gè)電容，利用指紋的凹凸，在手指滑過指紋檢測(cè)儀器時(shí)接通或斷開兩個(gè)電容的電流以檢測(cè)指紋資料。電容傳感器對(duì)手指的干凈要求還是比較高，而且傳感器表面使用硅材料，比較容易損壞。以技術(shù)面來看，電容式指紋辨識(shí)技術(shù)的供應(yīng)為Authentec、Validity、FingerPrintCardsAB(FPC)等，Authentec被蘋果買下，Validity也被Synaptics收購。電容式指紋傳感器也是現(xiàn)在應(yīng)用最普遍的技術(shù)。

　　3、生物射頻

　　射頻傳感器通過傳感器發(fā)射微量的射頻信號(hào)，穿透手指的表皮層獲取里層的紋路以獲取信息。這種方法對(duì)手指的干凈程度要求較低。射頻是目前較新的技術(shù)方案，射頻也是電容方式的一種，但受限于專利問題。射頻式是未來發(fā)展方向。

　　二、指紋識(shí)別采集方式：

　　不管采用什么采集技術(shù)，從用戶角度用到的就兩種錄入方式：按壓式與滑動(dòng)式。

　　1、滑動(dòng)式

　　將手指從傳感器上劃過，系統(tǒng)就能獲得整個(gè)手指的指紋。手指按壓上去時(shí)，無法一次性采集到完整圖像。在采集時(shí)需要手指劃過采集表面，對(duì)手指劃過時(shí)采集到的每一塊指紋圖像進(jìn)行快照，這些快照再進(jìn)行拼接，才能形成完整的指紋圖像。

　　滑動(dòng)式的優(yōu)點(diǎn)是成本低、易集成，可采集大面積的圖像，應(yīng)用傳統(tǒng)的特征點(diǎn)算法，但缺點(diǎn)是需要客戶有一個(gè)連貫規(guī)范動(dòng)作采集圖像，體驗(yàn)效果比較差，在之前的應(yīng)用推廣中不太成功。

　　2、按壓式

　　手指平放在設(shè)備上以便獲取指紋圖像。一般為了獲得整個(gè)手指的指紋，必須使用比手指更大的傳感器，整個(gè)手指同時(shí)按壓在傳感器之上。

　　按壓式的優(yōu)點(diǎn)是客戶體驗(yàn)好，只用一次按壓就可以采集圖像，與客戶在手機(jī)應(yīng)用的操作習(xí)慣匹配，無須教育客戶。缺點(diǎn)是：成本高，集成難度大，一次采集圖像面積相對(duì)較小，沒有足夠的特征點(diǎn)，需要用復(fù)雜的圖像比對(duì)算法進(jìn)行識(shí)別。

　　很明顯，在用戶角度來說，按壓式最簡(jiǎn)單、最方便。以后越來越多的移動(dòng)設(shè)備都將采用按壓式指紋識(shí)別方案。

　　三、全球手機(jī)指紋識(shí)別方案廠商分析：

　　全球指紋識(shí)別方案廠商較多，但是涉及手機(jī)、平板電腦的廠商還比較少，在iphone5S以后，一批國外老牌指紋識(shí)別方案廠商迅速切入。與此同時(shí)，國內(nèi)觸控IC廠商也迅速投入到該領(lǐng)域的研發(fā)。目前已經(jīng)有個(gè)別廠商已出樣。以下是手機(jī)中國聯(lián)盟編輯根據(jù)公開信息整理的主流手機(jī)指紋識(shí)別方案廠商的發(fā)展?fàn)顩r。

　　1.AuthenTec

　　簡(jiǎn)介：AuthenTec是世界領(lǐng)先的PC、無線設(shè)備以及訪問控制市場(chǎng)指紋認(rèn)證傳感器和解決方案的提供商。2012年7月27日，蘋果以3.56億美元收購AuthenTec。

　　現(xiàn)狀：全球最大的感應(yīng)性指紋識(shí)別傳感器最大供應(yīng)商，產(chǎn)品僅應(yīng)用在蘋果產(chǎn)品中，不向同行業(yè)(手機(jī)、平板等消費(fèi)電子產(chǎn)品)提供技術(shù)和產(chǎn)品。目前iPhone5S、iphone6等采用基于電容和無線射頻的半導(dǎo)體傳感器，與iPhone手機(jī)Home鍵結(jié)合，最上層為藍(lán)寶石蓋板。由臺(tái)積電完成晶圓代工——臺(tái)灣精材、晶方科技完成晶圓級(jí)封裝——日月光負(fù)責(zé)后續(xù)封裝與測(cè)試以及SiP模組制作。

　　客戶：蘋果收購以后，其指紋識(shí)別產(chǎn)品在手機(jī)、平板領(lǐng)域僅向蘋果提供。不再向同行業(yè)提供，不過對(duì)于銀行安全、管理系統(tǒng)等可以提供。

　　2.Synaptics新思(Validity)

　　簡(jiǎn)介：Synaptics總部在美國，成立于1986年。全球領(lǐng)先的移動(dòng)計(jì)算、通信和娛樂設(shè)備人機(jī)界面交互開發(fā)解決方案設(shè)計(jì)制造公司。2013年10月，Synaptics公司以2.55億美元的價(jià)格收購了生物ID識(shí)別公司Validity，正式宣布進(jìn)軍指紋識(shí)別領(lǐng)域。

　　現(xiàn)狀：目前Synaptics滑動(dòng)式與按壓式都有，采用有源電容式硅成像傳感器。

　　三星與HTC采用其產(chǎn)品。對(duì)于公司未來技術(shù)發(fā)展方向，今年初Synaptics公司高管稱，正在計(jì)劃推出的指紋傳感器產(chǎn)品，并不會(huì)像蘋果iPhone那樣只能在Home鍵上識(shí)別，而是將其隱藏在Android或WindowsPhone系統(tǒng)手機(jī)的玻璃面板屏幕下方。由臺(tái)灣南茂和泰林負(fù)責(zé)系統(tǒng)封裝與測(cè)試。

　　客戶：Synaptics的客戶最大是三星，主要產(chǎn)品有三星GalaxyS5等，與手機(jī)Home鍵結(jié)合，滑動(dòng)式方案。此外，HTCOneMax也采用Synaptics，置于與手機(jī)后蓋，也是滑動(dòng)式方案。

　　3.FingerprintCardsAB(FPC)

　　簡(jiǎn)介：指紋卡公司(FPC)總部在瑞典哥德堡，并在納斯達(dá)克上市(FINGB)。致力于開發(fā)、生產(chǎn)和銷售生物識(shí)別元件和技術(shù)，幫助通過分析和比對(duì)個(gè)人獨(dú)特的指紋確認(rèn)用戶的身份。

　　現(xiàn)狀：曾推出全球首個(gè)面向使用安卓(Android)的智能手機(jī)和平板電腦的電容式觸摸指紋傳感器FPC1020。FPC指紋傳感器采用了自己獨(dú)特的HSPA(高靈敏度像素放大器)技術(shù)，允許傳感器每個(gè)像素單元能檢測(cè)到非常微弱的信號(hào))。目前已見方案最多的廠商，早起合作包括金立、vivo等，近期與華為合作mate7是最新產(chǎn)品。特點(diǎn)是技術(shù)成熟，合作伙伴多。由中芯國際等提供封裝技術(shù)支持。

　　客戶：FPC目前客戶較多，說明方案成熟，目前有泛泰、富士通、金立、康佳、華為、VIVO等都采用其技術(shù)。三種方案：

　　1)與手機(jī)Home鍵結(jié)合，滑動(dòng)式。典型例子“康佳凡高V981”。

　　2)置于手機(jī)后蓋，滑動(dòng)式。典型例子“泛泰VegaLTE-A”、“vivoxplay3S”、“金立T1”。

　　3)置于手機(jī)后蓋，按壓式。典型例子“華為Mate7”。

　　4.CrucialTec

　　簡(jiǎn)介：CrucialTec韓國企業(yè)，世界最大光學(xué)觸控鍵生產(chǎn)商。

　　現(xiàn)狀：今年初，CrucialTe總裁宣布，公司成功研究出一種全新的玻璃陶瓷材料可以應(yīng)用于指紋傳感器。這種新材料其耐用性是現(xiàn)有高強(qiáng)度玻璃陶瓷材料的兩倍，達(dá)到8H硬度，接近藍(lán)寶石玻璃的9H硬度，但是價(jià)格要低很多。計(jì)劃在今年現(xiàn)半年能量產(chǎn)。更早之前傳聞三星曾考慮引入GalaxyS5。

　　客戶：傳與三星洽談，應(yīng)用在三星GalaxyS5，但因該公司產(chǎn)能無法滿足三星需求而夭折。

　　5.IDEX

　　簡(jiǎn)介：IDEX是一家挪威的專門從事指紋識(shí)別和成像技術(shù)的生物識(shí)別科技公司。成立于1996年。2013年公司在美國開設(shè)了兩間辦事處，分別位于加州硅谷和波士頓馬薩諸塞。Idex主要為身份證、銀行卡、門禁控制和移動(dòng)設(shè)備提供指紋傳感器，生物識(shí)別軟件以及其它安全解決方案。

　　現(xiàn)狀：擁有滑動(dòng)式電容傳感器專利，其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛使用在門禁、信息安全等領(lǐng)域，暫未了解到智能手機(jī)案例。

　　客戶：暫未了解到智能手機(jī)或平板案例。

四、手機(jī)廠商指紋識(shí)別技術(shù)案例分析：

　　1、iphone5S指紋識(shí)別分析：

　　如今，蘋果的產(chǎn)品引領(lǐng)著電子消費(fèi)產(chǎn)品的潮流，每一項(xiàng)新的技術(shù)應(yīng)用都有可能帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。iphone5S采用指紋識(shí)別后的一年，指紋識(shí)別技術(shù)有越來越多的廠商加入。下面我們就分析一下iphone5S的指紋識(shí)別技術(shù)。

　　iPhone5S指紋識(shí)別的原理：iPhone5s的TouchID指紋傳感器被放置在Home鍵，這個(gè)用戶與iPhone自然而然頻頻接觸的地方。按鈕表面由激光切割的藍(lán)寶石水晶制成，可精確聚焦手指，保護(hù)傳感器;該傳感器會(huì)識(shí)別和記錄指紋信息。按鈕周圍是不銹鋼環(huán)，用于監(jiān)測(cè)手指，激活傳感器和改善信噪比。隨后，軟件將讀取指紋信息，查找匹配指紋來解鎖手機(jī)。

　　指紋傳感器部分：iPhone5S采用了一種基于電容和無線射頻的半導(dǎo)體傳感器，為指紋讀取做了兩層驗(yàn)證。

　　第一層，借助了一個(gè)指紋電容傳感識(shí)別器。手指構(gòu)成電容的一極，另一邊一個(gè)硅的傳感器陣列構(gòu)成電容另一極，通過人體帶有的微電場(chǎng)與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應(yīng)器之間的距離形成電容高低差，從而描繪整個(gè)接觸面的指紋圖像。

　　第二層，TouchID還引入了無線射頻。射頻技術(shù)是將一個(gè)低頻的射頻信號(hào)發(fā)射到真皮層。因?yàn)槿梭w細(xì)胞液是導(dǎo)電的，讀取真皮層的電場(chǎng)分布而獲得整個(gè)真皮層最真皮層。因?yàn)槿梭w細(xì)胞液是導(dǎo)電的，讀取真皮層的電場(chǎng)分布而獲得整個(gè)真皮層最精確的圖像。TouchID外面有一個(gè)驅(qū)動(dòng)環(huán)，由它將射頻信號(hào)發(fā)射出來，然后藍(lán)寶石片下面的感應(yīng)組件讀取從真皮層反射回來的信號(hào)，形成一幅指紋圖像。

　　算法部分：蘋果采用的AuthenTec公司的算法，在指紋驗(yàn)證過程，獲得指紋掃描圖像后，能夠360°全方位的與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行判斷比對(duì)。當(dāng)新的指紋圖像與數(shù)據(jù)庫樣本指紋互相匹配成功，該圖像便用于加強(qiáng)和完善數(shù)據(jù)庫的樣本信息，這種算法所形成的指紋模板異常強(qiáng)大，能夠在各種角度成功識(shí)別指紋。

　　封裝部分：之前的電容式指紋識(shí)別裝置一直沒有一種合適的材料能涂在指紋傳感器表面來保護(hù)其硅傳感器陣列。由于電場(chǎng)很微弱，需要手指和傳感器保持較近的距離，因此保護(hù)層不能太厚。在經(jīng)過一段時(shí)間的使用以后保護(hù)層就會(huì)磨損，導(dǎo)致識(shí)別失敗，此外手指上經(jīng)常會(huì)有油脂，鹽分和沙粒，加上潮氣和溫度，成為保護(hù)層殺手。蘋果用來保護(hù)傳感器的保護(hù)層，就是藍(lán)寶石水晶。蘋果發(fā)明了一種將指紋傳感器的硅芯片和遮檔板集成模塑為一體的技術(shù)，封裝結(jié)構(gòu)可以保護(hù)傳感器芯片和遮擋板，特別是允許保持一個(gè)比已知的所有設(shè)計(jì)更小的距離。蘋果這項(xiàng)技術(shù)可以把藍(lán)寶石的厚度減小到1mm，從而應(yīng)用在Home鍵上，用來保護(hù)傳感器。

　　2、解答疑問：

　　1.蘋果或者美國NSA會(huì)竊取我的指紋嗎?

　　2.指紋特征不會(huì)上傳或者備份到蘋果的服務(wù)器，芯片硬件上也不允許除指紋識(shí)別傳感器之外的軟件讀取。即便蘋果或NSA能拿到你的指紋特征，也不能反向復(fù)制出你的指紋。

　　2.手指脫皮，受傷，沾水或油污怎么辦?

　　3.單純的脫皮應(yīng)該不會(huì)導(dǎo)致無法識(shí)別，因?yàn)閭鞲衅髯R(shí)別的是活體皮膚，而不是脫落的死皮。

　　iPhone5S可以保存5個(gè)指紋，因此即使一個(gè)手指受傷也可以換一個(gè)手指。沾水或者油污有可能會(huì)降低識(shí)別率，但是不等于說完全無法識(shí)別。

　　3.手機(jī)被偷了，小偷能通過刷機(jī)解鎖手機(jī)嗎?

　　4.iOS7新增加的功能，把手機(jī)跟AppleID綁定。即便小偷讓手機(jī)進(jìn)入恢復(fù)模式(DFU)，清掉所有內(nèi)容，重新激活手機(jī)的時(shí)候還是需要輸入AppleID的密碼，否則不能激活手機(jī)?；旧闲⊥抵荒懿鹆四愕氖謾C(jī)當(dāng)零件賣。至少你手機(jī)里邊的信息是安全的。

　　4.指紋除了解鎖和在AppStore買東西，還能干什么?

　　5.目前來說，指紋鎖可以讓你快速解鎖和在AppStore，AppleStore，iTunesStore,iBooks等蘋果服務(wù)內(nèi)快捷支付。尚不知道蘋果是否會(huì)對(duì)第三方開放指紋功能。

　　五、智能終端指紋識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)分析：

　　指紋識(shí)別要火起來，必須是移動(dòng)支付火起來。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2018年，全球移動(dòng)支付市場(chǎng)交易金額將接近3000億美元。目前，還處于爆發(fā)前夜，隨著移動(dòng)互聯(lián)進(jìn)一步發(fā)展，相信移動(dòng)支付市場(chǎng)即將騰飛。這為指紋識(shí)別技術(shù)大發(fā)展提供可非常好的條件。目前主流廠商都已經(jīng)開始推動(dòng)指紋設(shè)別發(fā)展。

　　1、蘋果生態(tài)系統(tǒng)：

　　蘋果在去年iphone5S上搭載指紋識(shí)別傳感器后，今年有在此基礎(chǔ)完善了，移動(dòng)支付生態(tài)系統(tǒng)的布局。iPhone6配備上了NFC功能，蘋果還全新的服務(wù)——ApplePay，這是一個(gè)近場(chǎng)支付的服務(wù)，ApplePay依靠NFC芯片，通過結(jié)合TouchID，可以便捷完成移動(dòng)端支付。ApplePay的初期合作伙伴包括賽百味、麥當(dāng)勞、迪士尼、沃爾格林、梅西百貨、絲芙蘭和梅西百貨，當(dāng)然還有蘋果商店。此外，Groupon、Uber和Panera也都整合了ApplePay，顧客無需輸入任何支付信息便可完成支付。蘋果正在打造全放為的支付系統(tǒng)，而指紋識(shí)別將作為重要一環(huán)，迎來大發(fā)展。

　　2、阿里生態(tài)系統(tǒng)：

　　9月1日，支付寶錢包和華為宣布聯(lián)手推出國內(nèi)首個(gè)指紋支付的標(biāo)準(zhǔn)方案，這一方案將搭載在華為即將推出的Mate7手機(jī)上，這意味著國內(nèi)指紋支付行業(yè)有了新的起點(diǎn)。而就在今年早些時(shí)候，阿里云OS結(jié)合指紋識(shí)別的方案在深圳亮相，這也表明阿里迫切希望，指紋識(shí)別方案盡快成熟，以推動(dòng)移動(dòng)支付戰(zhàn)略的發(fā)展。

　　3、騰訊生態(tài)系統(tǒng)：

　　微信已經(jīng)與國內(nèi)幾家指紋識(shí)別產(chǎn)品廠商達(dá)成初步的合作框架，其中就包括維爾科技。維爾科技是國內(nèi)最大的指紋識(shí)別產(chǎn)品和解決方案的供應(yīng)商。

　　目前來看，不管是手機(jī)終端廠商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、移動(dòng)運(yùn)營商、銀聯(lián)……都在加快推進(jìn)移動(dòng)支付發(fā)展，指紋識(shí)別也將迎來大發(fā)展。