光學(xué)指紋識(shí)別并不可靠

　　筆者小的時(shí)候看電影，覺(jué)得科幻電影里的指紋識(shí)別很酷炫。沒(méi)想到幾乎在一夜之間，指紋識(shí)別就來(lái)到了我們的生活中。由于現(xiàn)在智能手機(jī)上都會(huì)有指紋識(shí)別模塊，使得移動(dòng)支付在國(guó)內(nèi)非常火爆，移動(dòng)支付甚至和“高鐵”、“共享單車”、“網(wǎng)購(gòu)”一起被外國(guó)人列入“新四大發(fā)明”之中。

　　移動(dòng)支付已經(jīng)十分普遍

　　在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，智能鎖是指紋識(shí)別普及率最高的設(shè)備，也有很多的公司考勤采用指紋打卡。雖然你每天都在用指紋解鎖你的手機(jī)，或者進(jìn)行支付，但是你真的了解指紋識(shí)別么?它是怎么做到只能用你的指紋解鎖，又是怎么做到保障你的手機(jī)內(nèi)容和支付安全的呢?

　　指紋考勤機(jī)

　　光學(xué)指紋采集設(shè)備始于1971年，工作原理類似于攝像頭。由于手指按在玻璃上會(huì)留下指紋，所以傳感器都是采用玻璃表層，玻璃表層下面有一個(gè)熒光發(fā)光層，發(fā)光層照亮手指與玻璃接觸所形成的指紋圖案，這個(gè)時(shí)候玻璃下面的圖像傳感器便進(jìn)行掃描，掃描到的指紋圖案與存儲(chǔ)器中的指紋圖像進(jìn)行比對(duì)便完成一次鑒別。

　　光學(xué)指紋掃描儀

　　光學(xué)指紋傳感器的缺點(diǎn)比較明顯。首先是由于采用光學(xué)掃描，其成像質(zhì)量完全取決于手指掃描面的皮膚狀況。如果指紋表皮上死皮或者灰塵過(guò)多。又或者有破損和染色，會(huì)直接影響掃描的結(jié)果。而且由于光學(xué)指紋傳感器只掃描手指與玻璃接觸的二維圖像，并不會(huì)檢測(cè)指紋的材質(zhì)，采用指紋膜等方式就可以輕易騙過(guò)指紋傳感器。

　　電容式指紋識(shí)別優(yōu)勢(shì)更大

　　除此以外，由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題，這種指紋識(shí)別模塊并不能將體積縮減到非常小，加上安全性并不能做到十分安全，所以光學(xué)指紋識(shí)別模塊一開(kāi)始只出現(xiàn)在對(duì)安全性要求不是特別高的指紋考勤機(jī)，指紋采集儀上。但是人們對(duì)指紋識(shí)別安全性的追求并不會(huì)僅限于此，電容式指紋傳感器的發(fā)展動(dòng)搖了光學(xué)指紋傳感器的地位。

　　電容式指紋掃描儀

　　很多人都記得以前筆記本上的指紋需要在上面滑動(dòng)一下，這便是早期的電容式指紋傳感器的形態(tài)，那個(gè)時(shí)候很多筆記本電腦上配置的指紋傳感器都是線性的，就是說(shuō)不同于光學(xué)指紋傳感器上的二維CCD/CMOS圖像傳感器，這種傳感器的像素往往只是排列成一行的一維陣列，所以手指需要從傳感器上劃過(guò)，以便指紋識(shí)別器能依次讀取手指不同部位的圖像，最后再拼接成完整的指紋進(jìn)行識(shí)別。

　　筆記本電腦上曾經(jīng)采用滑動(dòng)式指紋識(shí)別

　　這種電容指紋傳感器雖然體積有所下降，但是實(shí)際上由于需要滑動(dòng)掃描，對(duì)手指的方向和動(dòng)作依然有很高的要求，滑動(dòng)的時(shí)候要?jiǎng)蛩俨荒苡型ｎD，還要向同一個(gè)方向滑動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這便使得用戶體驗(yàn)有所下降。

　　滑動(dòng)式指紋識(shí)別體驗(yàn)并不好

　　但是由于電容指紋傳感器的體積小的特點(diǎn)，使得這種指紋傳感器的應(yīng)用比上文提到的光學(xué)指紋傳感器更加廣泛。在筆記本電腦，電子門鎖(那個(gè)時(shí)候還沒(méi)有智能的屬性)上都有出現(xiàn)，甚至在手機(jī)上按壓式指紋識(shí)別技術(shù)還不夠成熟時(shí)，也會(huì)采用指紋識(shí)別進(jìn)行解鎖。在iPhone5s發(fā)布以后，按壓式指紋識(shí)別便開(kāi)始成為所有指紋識(shí)別研發(fā)公司競(jìng)相追逐的目標(biāo)。

　　這個(gè)時(shí)候有兩個(gè)廠商不得不提，一個(gè)是AuthenTec，還有一個(gè)叫做FingerPrint Cards AB(下文簡(jiǎn)稱FPC)。這兩個(gè)廠商對(duì)按壓式指紋識(shí)別的發(fā)展有著不可磨滅的貢獻(xiàn)。

　　AuthenTec

　　AuthenTec是一家以色列的公司，于1998年創(chuàng)立。是世界領(lǐng)先的海量PC、無(wú)線設(shè)備以及訪問(wèn)控制市場(chǎng)指紋認(rèn)證傳感器和解決方案的提供商，指紋掃描器產(chǎn)品每年出貨量高達(dá)一億，擁有將近 200 個(gè)專利，涵蓋指紋識(shí)別芯片、封裝、軟件以及最終使用等方面。但是這個(gè)指紋識(shí)別方面的龍頭老大怎么就會(huì)被蘋果看上并且將其收購(gòu)了呢?

　　這家公司讓蘋果眼饞

　　2011年，AuthenTec研發(fā)出了一種基于電容和射頻識(shí)別的指紋識(shí)別新技術(shù)，稱之為“TruePrint”，TruePrint專利技術(shù)能夠讀取皮膚表層下的活動(dòng)層(人的指紋真正所在之處)，實(shí)現(xiàn)極其精確可靠的指紋成像。這種皮下讀取方式能夠應(yīng)對(duì)常見(jiàn)的皮膚表面狀況，隨時(shí)隨地真正地讀取所有指紋。

　　TruePrint指紋識(shí)別技術(shù)原理

　　其基本原理就是將手指形成電容的一極，指紋傳感器是另外一極。在需要識(shí)別的時(shí)候傳感器給手指表面加上電壓，由于手指上面凹凸不平，使得每個(gè)傳感器測(cè)得的電場(chǎng)值也不一樣，這樣依靠足夠密集的傳感器像素便能繪制一個(gè)指紋圖像。而且由于死皮并不導(dǎo)電，所以能直接探測(cè)出真皮層的指紋圖像

　　Trueprint技術(shù)可以探測(cè)真皮層的指紋圖像

　　從2011年年末到2012年初，AuthenTec就開(kāi)始不斷地與消費(fèi)類電子廠商進(jìn)行接觸，包括惠普、聯(lián)想、富士、三星、朗訊等大客戶，希望能從別的廠商中獲得資助。但是并沒(méi)有幾個(gè)廠家對(duì)這件事有興趣。最終只有蘋果對(duì)這件事有著很高的關(guān)注，于是AuthenTec的高管開(kāi)始與蘋果進(jìn)行談判，但是一直處于膠著狀態(tài)。

　　2012年3、4月份，蘋果曾提出收購(gòu)公司的工程師團(tuán)隊(duì)，以便為蘋果開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但 AuthenTec 高層并沒(méi)有同意。之后雙方又進(jìn)行了數(shù)次談判。最后的結(jié)果大家都看到了：2012年7月27日，蘋果以3.56億美元收購(gòu) AuthenTec。并在那之后推出了震驚業(yè)界的全球首款按壓式指紋識(shí)別手機(jī)。

　　iPhone 5s的按壓式指紋識(shí)別

　　之所以這么多廠家對(duì)這種指紋識(shí)別沒(méi)有興趣，究其原因，是沒(méi)有一種足夠耐久的材料能在指紋傳感器表面來(lái)保護(hù)傳感器像素，而且研發(fā)的成本很高。

　　指紋識(shí)別的研發(fā)成本很高

　　由于檢測(cè)所產(chǎn)生電場(chǎng)很微弱，需要將手指和傳感器盡可能的靠近，所以需要一種既能讓傳感器穿透保護(hù)板而不形成過(guò)多噪音的保護(hù)層，這樣才能保證識(shí)別的準(zhǔn)確率。

　　指紋識(shí)別讓多數(shù)智能鎖廠商頭疼

　　另外一方面這種保護(hù)層的強(qiáng)度也要足夠高、足夠耐久。因?yàn)楸Ｗo(hù)板是要暴露在外的，接觸的物質(zhì)包括但不限于手指，還會(huì)有油脂、水漬、沙塵等，而且還要接受溫度和濕度的考驗(yàn)，這種保護(hù)層的研發(fā)需要投入很大的研發(fā)成本。

　　指紋識(shí)別保護(hù)板要足夠耐臟

　　直到蘋果收購(gòu)了AuthenTec并且發(fā)布了帶有按壓式指紋識(shí)別的iPhone5s以后，蘋果研發(fā)這個(gè)保護(hù)層的解決方案才公布于眾：藍(lán)寶石玻璃(SAPPHIRE CRYSTAL)。然而蘋果采用的藍(lán)寶石玻璃并不是寶石，而是人工合成的一種物質(zhì)，主要成分是三氧化二鋁，其化學(xué)成分和物理性質(zhì)與天然藍(lán)寶石相同。藍(lán)寶石玻璃有著很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學(xué)腐蝕，它耐高溫，導(dǎo)熱好，硬度高，透紅外，化學(xué)穩(wěn)定性好。很多名貴的手表表面就是由這種物質(zhì)覆蓋。

　　名貴的手表多采用藍(lán)寶石玻璃作為表蒙

　　由于按壓式指紋識(shí)別已經(jīng)在蘋果收購(gòu)AuthenTec以后被首先解決了，安卓手機(jī)廠商只能干看著。他們也很著急啊，因?yàn)榘磯菏街讣y識(shí)別的使用體驗(yàn)幾乎秒殺了刮擦式指紋識(shí)別的方案，而且其他的有指紋識(shí)別方案的廠家也沒(méi)有類似的方案，三星更是慌不擇路在自家旗艦機(jī)上選擇了刮擦式指紋識(shí)別。

　　不過(guò)在電子鎖上面，由于使用頻次的原因，刮擦式電容指紋識(shí)別的使用體驗(yàn)和按壓式的體驗(yàn)并沒(méi)有太大的區(qū)別，所以電子鎖那個(gè)時(shí)候還是采用的刮擦式電容指紋識(shí)別方案，更有甚者為了成本考慮，采用了最開(kāi)始提到的光學(xué)指紋識(shí)別方案。

　　采用光學(xué)指紋識(shí)別的指紋鎖

　　而那個(gè)時(shí)候手機(jī)廠商遠(yuǎn)比電子鎖生產(chǎn)廠商財(cái)大氣粗，所以在選擇方案上只能跟著手機(jī)廠商的方向去走。這個(gè)時(shí)候有一家瑞典廠商給手機(jī)廠商和電子鎖廠商帶來(lái)了新的方向，也是這個(gè)時(shí)候，電子鎖具有了智能的屬性，成為了智能鎖，這家廠商便是FPC。

　　智能鎖廠商找到救命稻草

　　2014年9月，華為發(fā)布了Mate7手機(jī)，其背面采用接觸式指紋識(shí)別，使用體驗(yàn)與按壓式接近，遠(yuǎn)好于刮擦式。采用FPC的“FPC 1020”指紋識(shí)別方案，成為了第一個(gè)采用按壓式指紋識(shí)別方案的安卓手機(jī)，其方案提供商FPC也因?yàn)檫@款手機(jī)一時(shí)間聲名鵲起，股票瘋漲。

　　華為mate7采用FPC的指紋解鎖方案

　　FPC是一家瑞典的廠商，成立于1997年，是全球領(lǐng)先的生物識(shí)別技術(shù)公司。致力于開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售生物識(shí)別元件和技術(shù)，幫助通過(guò)分析和比對(duì)個(gè)人獨(dú)特的指紋確認(rèn)用戶的身份。

　　FPC指紋識(shí)別模塊

　　由于指紋識(shí)別界的“老大”AuthenTec已經(jīng)被蘋果收購(gòu)，而且技術(shù)不對(duì)外授權(quán)。曾經(jīng)的FPC在技術(shù)獲得突破以后便受到很高的關(guān)注度，也幾乎是按壓式電容指紋識(shí)別方案的唯一選擇。2014年，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)概念大火，電子鎖也搭上物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)順風(fēng)車，搖身一變成立為了智能鎖。而指紋識(shí)別是智能鎖上解鎖的最優(yōu)方案，比起傳統(tǒng)的密碼解鎖要方便，也安全得多。

　　由于指紋識(shí)別技術(shù)的突破以及智能手機(jī)上指紋識(shí)別的普及，使得采購(gòu)指紋識(shí)別模塊的成本也越來(lái)越低，于是智能鎖上采用指紋識(shí)別模塊的智能鎖便越來(lái)越多，價(jià)格也比較合理。在經(jīng)過(guò)了數(shù)次方案更新后，國(guó)內(nèi)智能家居和智能鎖的廠家紛紛采用FPC的指紋識(shí)別方案，并作為賣點(diǎn)之一。

　　很多智能鎖將FPC的指紋識(shí)別模塊作為賣點(diǎn)

　　當(dāng)然，F(xiàn)PC的輝煌并不只是靠撞大運(yùn)。其技術(shù)實(shí)力還是很強(qiáng)悍的。比如說(shuō)FPC指紋識(shí)別模塊有一個(gè)很重要的特點(diǎn)：生物檢測(cè)識(shí)別。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是指紋識(shí)別模塊能不能檢測(cè)出來(lái)按出指紋印的是人手還是仿造的指紋膜。這項(xiàng)技術(shù)在安全性上來(lái)說(shuō)非常重要。

　　未來(lái)生物識(shí)別技術(shù)會(huì)如何發(fā)展

　　雖然在密鑰的復(fù)雜程度上來(lái)看指紋有著很大的優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)槿说钠つw一直在分泌油脂等代謝物，所以指紋是比較容易被獲取的，手機(jī)上、鏡子上、茶杯上等各處都可以找到指紋。現(xiàn)如今獲取指紋以后，復(fù)制出來(lái)指紋膜的成本并不會(huì)很高，不法分子還是有機(jī)可乘。但是FPC的活體檢測(cè)識(shí)別技術(shù)可以識(shí)別出指紋膜等其他仿冒的指紋并拒絕通過(guò)。這就使得智能鎖的安全性提高了很多。

　　不止如此，F(xiàn)PC的指紋識(shí)別模塊還可以做到防水防塵防靜電。這使得帶有指紋識(shí)別的智能鎖放在室外的環(huán)境下，并不會(huì)輕易遭受破壞。畢竟智能鎖是看家護(hù)院的最重要的一道屏障，如果連安全性都做不好，那就實(shí)在對(duì)不住與傳統(tǒng)機(jī)械鎖相比高出好幾倍的價(jià)格了。

　　智能鎖價(jià)格與機(jī)械鎖相比要高出很多

　　就在很多手機(jī)廠商都在發(fā)力屏下指紋識(shí)別和全面屏的時(shí)候，以前指紋識(shí)別的領(lǐng)導(dǎo)者蘋果卻扔出來(lái)個(gè)“王炸”：iPhone X取消指紋識(shí)別，改用面部識(shí)別技術(shù)。這王炸再次使得很多智能手機(jī)廠商突然間又找不到了方向。

　　蘋果最新公布的“面容ID”面部識(shí)別技術(shù)

　　但是面部識(shí)別對(duì)智能鎖來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。從場(chǎng)景上來(lái)說(shuō)，如果智能鎖可以做到面部識(shí)別，那么站在門前連手都不用伸就能開(kāi)門，比指紋解鎖還要更加方便。從安全性上來(lái)說(shuō)，面部的三維特征比指紋更加難以獲取與復(fù)制，也就保障了用戶的安全。

　　在智能鎖上 面部識(shí)別比指紋解鎖更方便

　　但是由于現(xiàn)在蘋果技術(shù)并沒(méi)有公開(kāi)，所以只能等其他廠商跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，若是可以重復(fù)指紋識(shí)別時(shí)代的普及性，那么智能鎖也會(huì)變得更加方便和智能。或許還會(huì)有除了面部識(shí)別以外更適合智能鎖的識(shí)別技術(shù)突然發(fā)展也說(shuō)不定。

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