生物識別已經(jīng)在我們的生活中被廣泛應(yīng)用。上下班指紋打卡應(yīng)用多年且不多說；蘋果手機(jī)iPhone從5開始都搭載指紋識別功能，業(yè)界其他廠商也迅速跟進(jìn)；企業(yè)中設(shè)置虹膜掃描儀的情形很普遍，而過去，這種高成本的設(shè)備投資僅見于像白宮、中情局與國安局等嚴(yán)格控管安全的機(jī)構(gòu)中。

然而最近，面對Google驗(yàn)證碼機(jī)制Captcha不再安全的現(xiàn)實(shí)，美國加州大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種3D指紋掃描儀，不僅不會受到皮膚上油性或濕氣產(chǎn)生的假陰性影響，甚至還可穿透到皮膚表層以下，從而打造出一款超安全的辨識系統(tǒng)，揮別安全性不足又難記的密碼。

“以可靠性來看，超音波感測器較不至于因?yàn)楦稍?濕氣/油膩的手指而出錯，因?yàn)樗艹上裰琳嫫?皮膚表層之下)，而不只是表皮層，”美國加州大學(xué)戴維斯分校教授DavidHorsley表示，“其次，以3D特征進(jìn)行指紋辨識，可使這些影像更難被騙取，因?yàn)槟惚仨毾葹槭种附?D模型，再進(jìn)行復(fù)制。”

其實(shí)早在今年3月的MWC上，高通就宣布了SnapdragonSenseID3D指紋技術(shù)，即基于超聲波技術(shù)的3D指紋認(rèn)證解決方案SenseID3D指紋技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以穿透表皮層，探測指紋的三維細(xì)節(jié)，因而讓黑客難以仿制指紋侵入用戶手機(jī)，這樣的活體指紋識別增強(qiáng)了安全性。

同時，與傳統(tǒng)的指紋識別方式相比，該超聲波認(rèn)證技術(shù)無需直接接觸，不受手指上可能存在的污物影響，大大提高了指紋識別的易用性。

另外，超聲波能夠穿透由玻璃、鋁、不銹鋼、藍(lán)寶石或塑料制成的智能手機(jī)外殼進(jìn)行掃描，這意味著傳感器可被集成在觸屏的背后、手機(jī)的外殼、或者智能手表里面，而不必將指紋識別單元單獨(dú)做成一個按鈕這種形式。也就意味著如果蘋果要將“像肚臍眼”一樣的HOME鍵去掉的話，3D指紋認(rèn)證解決方案是一個不錯的選擇。

高通也表示，這項(xiàng)3D指紋識別技術(shù)并不需要搭配高通的頂級芯片組才能工作，可以兼容除iOS以外幾乎所有的移動操作系統(tǒng)，預(yù)計相關(guān)設(shè)備會從今年下半年起上市。此項(xiàng)技術(shù)是否真的能顛覆蘋果的TOUCHID，值得期待！

以下是對目前已有的指紋識別技術(shù)知識普及，或許能有助于我們更好地了解。

詳解常見的四種指紋識別技術(shù)

一個典型的指紋識別系統(tǒng)應(yīng)該包括：指紋識別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，首先是采集待驗(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，從而判斷兩個指紋圖像是否來自同一手指。在指紋識別的第一步就是指紋采集，以蘋果的TouchID和三星GalaxyS5為代表的兩種指紋采集方式恰好就是典型代表。

指紋識別采集方式

1、滑動式

將手指從傳感器上劃過，系統(tǒng)就能獲得整個手指的指紋。手指按壓上去時，無法一次性采集到完整圖像。在采集時需要手指劃過采集表面，對手指劃過時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)是需要客戶有一個連貫規(guī)范動作采集圖像，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。一般為了獲得整個手指的指紋，必須使用比手指更大的傳感器，整個手指同時按壓在傳感器之上。

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較小，沒有足夠的特征點(diǎn)，需要用復(fù)雜的圖像比對算法進(jìn)行識別。

指紋的采集從用戶角度就分為滑動和按壓，那么，指紋圖像的獲取又有那些方式？

指紋圖像的獲取技術(shù)

1、光學(xué)識別技術(shù)

原理：

借助光學(xué)技術(shù)采集指紋是歷史最久遠(yuǎn)、使用最廣泛的技術(shù)。將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件（CCD）上，進(jìn)而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、谷線（紋線之間的凹陷部分）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。

優(yōu)點(diǎn)：

它已經(jīng)過較長時間的應(yīng)用考驗(yàn)，一定程度上適應(yīng)溫度的變異，可達(dá)到500DPI的較高分辨率等，最主要是價格低廉。也有明顯的缺點(diǎn)：由于要求足夠長的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分干燥和過分油膩的手指也將使光學(xué)指紋產(chǎn)品的效果變壞。

缺點(diǎn)：

光學(xué)指紋傳感局限性體現(xiàn)于潛在指印方面（潛在指印是手指在臺板上按完后留下的），不但會降低指紋圖像的質(zhì)量，嚴(yán)重時還可能導(dǎo)致2個指印重疊。此外，臺板涂層及CCD陣列會隨時間推移產(chǎn)生損耗，可能導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量下降。

光學(xué)指紋識別系統(tǒng)由于光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的干凈程度，直接影響到識別的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會出現(xiàn)識別出錯的情況。并且，如果人們按照手指，做一個指紋手模，也可能通過識別系統(tǒng)，對于用戶而言，使用起來不是很安全和穩(wěn)定。

此外，光學(xué)傳感器中存在棱鏡，其體積較大，一般為半導(dǎo)體的幾倍甚至10倍大小，所以限制了其在小型設(shè)備上的應(yīng)用。在類似考勤機(jī)、門禁等大設(shè)備上使用沒有體積限制的問題，但在U盤、移動硬盤、手持設(shè)備上使用，體積成了最大的障礙。

2、半導(dǎo)體硅感技術(shù)（電容式技術(shù)）

原理：

20世紀(jì)90年代后期，基于半導(dǎo)體硅電容效應(yīng)的技術(shù)趨于成熟。硅傳感器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的脊和谷相對于平滑的硅傳感器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。

電容傳感器發(fā)出電子信號，電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達(dá)手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實(shí)數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識準(zhǔn)確率，有效防止辨識錯誤。

半導(dǎo)體電容傳感器根據(jù)指紋的嵴和峪與半導(dǎo)體電容感應(yīng)顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對每個像素點(diǎn)上的電容感應(yīng)顆粒預(yù)先充電到某一參考電壓。當(dāng)手指接觸到半導(dǎo)體電容指紋表現(xiàn)上時，因?yàn)獒帐峭蛊稹⒂前枷?，根?jù)電容值與距離的關(guān)系，會在嵴和峪的地方形成不同的電容值。

然后利用放電電流進(jìn)行放電。因?yàn)獒蘸陀鴮?yīng)的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素（電容量高）放電較慢，而處于峪下的像素（電容量低）放電較快。根據(jù)放電率的不同，可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn)：

半導(dǎo)體硅感技術(shù)最重要的優(yōu)點(diǎn)是能夠達(dá)到活體指紋識別。還可以在較小的表面上獲得比光學(xué)技術(shù)更好的圖像質(zhì)量，在25px×37.5px的表面上獲得200-300線的分辨率（較小的表面也導(dǎo)致成本的下降和能被集成到更小的設(shè)備中）。體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在安全防范和高檔消費(fèi)類電子產(chǎn)品中使用，被稱為光學(xué)以后的第二代指紋識別技術(shù)。

缺點(diǎn)：

半導(dǎo)體硅感技術(shù)也有缺點(diǎn)，就是會受靜電干擾，但可以通過安裝時接地解決。半導(dǎo)體電容指紋傳感器因制造工藝復(fù)雜，單位面積上傳感單元多，包含高端的，IC設(shè)計技術(shù)、大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、IC芯片封裝技術(shù)等，所以電容指紋傳感器幾乎全部是由IC技術(shù)發(fā)達(dá)的國家或地區(qū)，如美國、歐洲、臺灣等地設(shè)計制造的。

所以以前成本較昂貴，近年來成本大幅度下降，與光學(xué)傳感器的成本日益接近，是目前最理想的指紋識別技術(shù)。如銀行金庫和監(jiān)獄等高危安保場所安防門禁系統(tǒng)，采用半導(dǎo)體硅感識別技術(shù)的指紋機(jī)用于門禁前端活體指紋識別，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的密碼、刷卡、光學(xué)指紋機(jī)，從而真正做到身份識別的惟一性，確保萬無一失。

上面已經(jīng)詳細(xì)介紹了目前較為常見的光學(xué)識別技術(shù)與半導(dǎo)體硅感技術(shù)，這兩種技術(shù)也分別廣泛應(yīng)用于門禁和智能手機(jī)，除此之外，還有兩個使用還不是十分廣泛的傳感技術(shù)。

3、溫差感應(yīng)式識別技術(shù)

溫差感應(yīng)式識別技術(shù)是基于溫度感應(yīng)的原理而制成的，每個像素都相當(dāng)于一個微型化的電荷傳感器，用來感應(yīng)手指與芯片映像區(qū)域之間某點(diǎn)的溫度差，產(chǎn)生一個代表圖像信息的電信號。它的優(yōu)點(diǎn)是可在0.1s內(nèi)獲取指紋圖像，而且傳感器體積和面積最小，即目前通常所說的滑動式指紋識別儀就是采用該技術(shù)。缺點(diǎn)是：受制于溫度局限，時間一長，手指和芯片就處于相同的溫度了。

4、超聲波技術(shù)

超聲波指紋采集是一種新型技術(shù)，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波（超聲波到達(dá)不同材質(zhì)表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同）。因此，利用皮膚與空氣對于聲波阻抗的差異，就可以區(qū)分指紋嵴與峪所在的位置。

超聲波技術(shù)所使用的超聲波頻率為1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在對人體無損的程度（與醫(yī)學(xué)診斷的強(qiáng)度相同）。超聲波技術(shù)產(chǎn)品能夠達(dá)到最好的精度，它對手指和平面的清潔程度要求較低，但其采集時間會明顯地長于前述兩類產(chǎn)品，而且價格昂貴。