淺析智能門鎖的光學(xué)和半導(dǎo)體指紋識(shí)別裝置的區(qū)別

中國(guó)日用五金技術(shù)開(kāi)發(fā)中心 劉懿萱

光學(xué)指紋頭：光學(xué)指紋采集技術(shù)是最古老也是目前應(yīng)用最廣泛的指紋采集技術(shù)，光學(xué)指紋采集設(shè)備始于1971年，其原理是光的全反射（FTIR）。光線照到壓有指紋的玻璃表面，反射光線由CCD去獲得，光線經(jīng)玻璃照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射，光線被反射到CCD，而射向脊的光線不發(fā)生全反射，而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方，這樣在CCD上形成了清晰的指紋圖像。

半導(dǎo)體指紋頭：半導(dǎo)體指紋采集無(wú)論是電容式還是電感式，其原理類似。在一塊成千上萬(wàn)半導(dǎo)體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構(gòu)成了電容（電感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸點(diǎn)處和凹點(diǎn)處接觸平板的實(shí)際距離大小就不一樣，形成了電容（電感）數(shù)值就不一樣，設(shè)備根據(jù)這個(gè)原理將采集到的不同的數(shù)值匯總，便完成了指紋采集。

一、指紋識(shí)別裝置差異分析：

簡(jiǎn)而言之，光學(xué)指紋頭是利用光學(xué)的反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)指紋的成像，而半導(dǎo)體指紋頭是利用了電位的差異從而形成了指紋的成像，兩者在成像的原理上是有著本質(zhì)上的差異的，這一點(diǎn)毋容置疑。綜合現(xiàn)在指紋鎖的特點(diǎn)與兩者成像的特點(diǎn)，差異就出來(lái)了。

1、光學(xué)指紋頭對(duì)手指溫度要求高，雖然光學(xué)對(duì)識(shí)別溫度要求不高，但對(duì)手指溫度要求高，一旦手指紋路變形，比如或者溫度過(guò)低指紋變形的時(shí)候，光學(xué)指紋頭無(wú)法識(shí)別正確的指紋，出現(xiàn)拒識(shí)，這也是目前很多光學(xué)指紋鎖一旦手指紋路受溫度影響，開(kāi)啟智能鎖比較麻煩的原因之一。

2、半導(dǎo)體指紋頭對(duì)干濕手指適應(yīng)性相對(duì)較差，因?yàn)楦鶕?jù)其成像原理，一旦間電位差過(guò)小或過(guò)大，就無(wú)法形成清晰的手指圖像，在算法識(shí)別上就會(huì)有很大的困難，無(wú)法用算法來(lái)彌補(bǔ)識(shí)別上的差異，出現(xiàn)誤識(shí)或拒識(shí)。而干、濕手指就是這種情況，識(shí)別圖像要么過(guò)重，要么過(guò)輕，無(wú)法做到精準(zhǔn)識(shí)別。

3、光學(xué)指紋頭因?yàn)橹饕上裱b置是一般都是鋼化玻璃，其硬度大、耐磨、強(qiáng)度高等這些物理特性決定了，光學(xué)指紋頭對(duì)一些在使用過(guò)程當(dāng)中的非利器的刮碰不會(huì)受到傷害，或者傷害較小，對(duì)識(shí)別影響較少。

但半導(dǎo)體傳感器由于其是半導(dǎo)體硅片，表面一般為涂料的涂層，正常使用不影響壽命，但如果一些稍硬的物件，例如鑰匙、門卡等刮擦，則容易受到損害，從而影響到指紋識(shí)別的精準(zhǔn)性，甚至無(wú)法使用。

4、光學(xué)指紋頭因?yàn)樾枰獾恼凵浞磻?yīng)，一般使用的體積和面積都會(huì)比較大，對(duì)智能門鎖的外觀、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)相對(duì)要求會(huì)比較高。盡管近一兩年光學(xué)屏下指紋解決了體積的問(wèn)題，但目前仍然沒(méi)有普及。而半導(dǎo)體其本身就是電子原器件，一片薄薄的硅片，體積和面積都相對(duì)較小，對(duì)智能門鎖的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響較小。

5、關(guān)于指紋殘留的問(wèn)題。光學(xué)指紋頭由于其識(shí)別主材是玻璃，玻璃的表面更加容易留下痕跡，因此容易出現(xiàn)指紋殘留的問(wèn)題，因此，光學(xué)識(shí)別智能門鎖在設(shè)計(jì)算法的時(shí)候，就需要解決指紋殘留的問(wèn)題，要么增加成本，要么犧牲安全性。而半導(dǎo)體，只要涂層不是亮面陶瓷等，普通的涂層根本不存在殘留指紋的說(shuō)法，一般算法也不太考慮指紋殘留的問(wèn)題。

6、單純的從傳感器類型角度以及成像的原理，識(shí)別的機(jī)制來(lái)看抗靜電這一與智能門鎖質(zhì)量息息相關(guān)的指標(biāo)。光學(xué)傳感器對(duì)靜電具有天生的抗性，而半導(dǎo)體則要在防靜電上多做很多功課。

7.從價(jià)格角度講，隨著指紋識(shí)別傳感器的生產(chǎn)工藝和市場(chǎng)保有量的增加，早期光學(xué)指紋頭相對(duì)成熟，價(jià)格較低，半導(dǎo)體高速發(fā)展，但價(jià)格稍貴，經(jīng)過(guò)了幾年的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器已經(jīng)占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)份額，而且價(jià)格也已經(jīng)降到了更加貼近需求的狀態(tài)，價(jià)格很低，性價(jià)比非常高。而光學(xué)傳感器則開(kāi)始向高端，例如屏下指紋等新的識(shí)別方式發(fā)展了。其價(jià)格反而高于半導(dǎo)體傳感器。

二、總結(jié)：

科技發(fā)展是飛快的，2015年，光學(xué)指紋傳感器以其性價(jià)比優(yōu)秀，產(chǎn)品成熟穩(wěn)定，盡管有著體積和面積過(guò)大，對(duì)智能門鎖外觀和結(jié)構(gòu)要求高等缺點(diǎn)，但仍然占據(jù)著主流市場(chǎng)，但在2017年以后，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的積累與發(fā)展，半導(dǎo)體以其適用廣泛，要求低，性價(jià)比同樣優(yōu)秀等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始占據(jù)優(yōu)勢(shì)的地位，而光學(xué)半導(dǎo)體則向著高端開(kāi)始演進(jìn)，屏下指紋、超薄光學(xué)傳感器等方面也取得了不錯(cuò)的成果。

講在最后

最近一些年，針對(duì)普遍出現(xiàn)的指紋復(fù)制的問(wèn)題，兩者都進(jìn)行了包括活體識(shí)別等諸多的防復(fù)制方面的研究?？傮w來(lái)看，半導(dǎo)體因?yàn)槭袌?chǎng)占有率高，在防指紋復(fù)制的技術(shù)方面走的更遠(yuǎn)一些，但目前仍然沒(méi)有完善的方法解決關(guān)于活體指紋的完全防復(fù)制。無(wú)論是生物電還是溫度傳感等方面。

但我們從所謂的電視劇、電影當(dāng)中看到從杯子或手指觸碰等地方，通過(guò)一些簡(jiǎn)單手段獲取指紋，并能解開(kāi)指紋鎖的情節(jié)，基本上都是杜撰的，這種簡(jiǎn)單的方法是不可能獲取完整指紋，更無(wú)法獲取3D級(jí)的指紋特征的。這是與智能門鎖指紋識(shí)別的算法和成像原理有著直接關(guān)系的。而真正能夠復(fù)制，基本上都是通過(guò)特殊的手段，指紋擁有人主動(dòng)、意愿的將指紋通過(guò)一些裝置復(fù)制給對(duì)方。而前置條件是主動(dòng)和意愿，這是非常核心的兩點(diǎn)，否則能夠被復(fù)制基本上是不可能的。但同時(shí)也要強(qiáng)調(diào)，人體的生物特征是隱私，包括了人臉特征、指紋特征等，千萬(wàn)不要輕與他人。在未來(lái)，人體生物特征不僅僅會(huì)應(yīng)用在鎖上，還會(huì)被應(yīng)用到人們的衣食住行上，如果泄露，后果不堪設(shè)想。因此，切記，不要輕與他人！