笔记本指纹识别技术前世今生未来——更小更快更准确!
来源:中国传感器交易网
作者:华仔
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时间:2016-08-10 14:18
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摘要:
现在中、高端商务本本,指纹识别技术几乎成为了一种标准配置。对于很多朋友而言,指纹识别也确实是个很方便很有效的技术。不过指纹识别技术究竟是如何发展起来的呢?我们现在就来看看指纹识别技术的过去、现在和将来,对指纹识别技术有个比较全面的了解。
在很久以前,人们就意识到了指纹的唯一性,在人的一生中,指纹始终是保持不变的,而且每个人之间都是不同的。以地球上的人口为60亿,每人10根手指计算,则需要300年才可能出
现在中、高端商务本本,指纹识别技术几乎成为了一种标准配置。对于很多朋友而言,指纹识别也确实是个很方便很有效的技术。不过指纹识别技术究竟是如何发展起来的呢?我们现在就来看看指纹识别技术的过去、现在和将来,对指纹识别技术有个比较全面的了解。
在很久以前,人们就意识到了指纹的唯一性,在人的一生中,指纹始终是保持不变的,而且每个人之间都是不同的。以地球上的人口为60亿,每人10根手指计算,则需要300年才可能出现重复的指纹,因而出现两根手指的指纹完全相同的概率几乎是零。由于以上特性,在身份识别领域中一直是最为可靠的手段,并为各国法律所广泛承认。在指纹识别时,软件会选取指纹中的几个特征点,进行核对,目前国际上通用的标准是7/32,即识别系统只采集32个特征点,需要其中的7个点和存储的特征点对应,这在理论上误认率约为1/1000000,这个概率可以说已经非常之小,基本上和买彩票中头奖的概率差不多。
指纹识别技术在数十年前就已经诞生,当时主导研发的是赫赫有名的FBI,主要应用于内部的安全设备,始终只是处于少数专业应用的地步,并没有真正迈入民用的阵营,这一局面直到九十年代才有所改变。
进入九十年代,由于微电子技术的不断进步,指纹识别的成本和设备的大小大幅减小,同时由于大量民间公司对指纹识别技术的研究,指纹识别技术开始逐渐走入民用。当时的指纹识别设备多采用光学传感技术。
就某种意义而言,光学传感技术可以说是扫描仪的缩小版。使用时,用户将手指按在扫描设备的玻璃表面,接着扫描设备发出强光照射,并由CCD传感器捕获指纹图像。光线照射到指纹上的下凹部分时,就会发生全反射,光线被反射到CCD,而照射到凸起部分时,光线不会发生全反射,CCD接收到的光线就比较少,从而得到了指纹的图像。之后再将从这个图像中寻找几个特征点,再和数据库中的记录进行核对。光学扫描技术发展成熟、成本低廉,耐用性也相当不错,因而成为早期指纹识别技术的主流。
但是它也存在较多的缺陷:如手指表面的灰尘和油脂对扫描质量影响很大,而精心复制的指模也可以将该系统轻松欺骗;此外,对应的光学扫描设备体积庞大、耗电量较高、图像获取的时间也比较长,无法用于笔记本电脑、掌上电脑、移动电话等便携电子产品中。我们今天不少电子设备都集成了指纹识别,这在当时完全是不可想像的。只所以指纹识别能够真正普及开来,进入每一个电子设备,完全是因为第二代指纹识别技术:电容式指纹识别技术的诞生。
硅晶体电容传感器示意图
1998年,硅晶体电容式传感器诞生,得益于这一设备的出现,电容式指纹识别技术随之和我们见面。与传统的光学扫描技术不同,电容式指纹识别设备体积极小、成本很低,可被方便地整合于各类指纹识别设备中。
由于我们的真皮会发出微弱的电波,同时在皮肤表现存在凹凸部分,这样当用户将手指按压在传感器表面时,传感器便能够产生一个由不同电容值构成的信号阵列,这些信号阵列经过专用的算法转换之后便能够生成指纹图像。
由于这一技术采用的是活体识别技术,必须通过人体的微电流,因而即使割下别人的指纹来进行确认也没有用,其它例如指模等更是无计可施,因而具有更高的安全性;同时由于不会受灰尘、油脂等影响,准确率也更高。
但是电容式指纹识别技术也有一定的不足,首先是稳定性不如光学传感技术;其次成本较高,因而目前硅晶体电容传感器相比都要袖珍很多,指纹取像区域往往都小于1平方英寸;最后,硅晶体电容传感器很容易受到静电的影响,轻则影响图像取样,重则直接损坏传感器。
在未来,指纹识别技术又会如何发展呢?目前比较热门的要属超声波传感技术。超声波传感技术采用声波感应技术,传感器发射声波,通过接收手指反射的信号来测量手指上凹处的深度,得到指纹的图像。相比之下,超声波传感技术可以排除手指表面的污垢、油脂等的干扰,因而精确度是目前所知的技术中最高的。但是目前超声波传感技术很容易受温度和光线的干扰,耐久性也还有待改进,加个也还相当昂贵,因而没有进入市场,还是处在实验室的阶段。
在了解指纹识别技术后,我们再来看另一个相关的技术:滑动式传感器。何谓滑动式传感器?目前我们市场上所有笔记本上的传感器都属于滑动式传感器,我们将手指从传感器上划过,系统就能获得整个手指的指纹。而在过去,为了获得整个手指的指纹,不得不使用比手指更大的传感器,必须整个手指同时按压在传感器之上。而由于滑动式传感器的诞生,传感器可以做的很小,一方面可以控制体积,二来也可以降低成本。首款采用滑动式传感器的笔记本便是IBM的T42,当时IBM向ST(意法半导体)提出需求,希望对方能够为其研制可以在笔记本上使用的指纹传感器,后者为此成立了一家子公司,就是如今在指纹识别领域赫赫有名的UPEK。
事实证明,UPEK研发的滑动式传感器非常成功,相比传统的按压式传感器,滑动式传感器更加清晰准确。随后这种传感器开始走向普及,在笔记本等电子设备上大显身手。
滑动式传感器
如今,指纹识别技术已经经历了十多年的发展,无论是识别率、体积还是成本都取得了长足的进步,成功的在笔记本等民用领域扎根。未来,随着我们对资料安全以及人性化的要求越来越高,指纹识别必定会逐渐走向普及,也许在今后的某一天,你我的笔记本电脑、手机乃至家里的大门,都会充斥着指纹识别的身影。