正是由于指纹与生俱来的便捷性以及约 1/150 亿的超低重复率,指纹识别技术成为了当今应用最广泛的生物识别技术之一,而且与我们的生活息息相关。
采集到的指纹图像还需要处理。先通过灰度均衡、噪点消除、图像增强等方法让指纹的纹路更清晰,再通过算法提取指纹的特征数据。
10 个指纹可生成约 4900 个独立可测量的特征,比如环型 / 弓型 / 螺旋型纹路图案下的核心点、三角点、纹数、方向、曲率、位置等特征。
再次采集并处理指纹后,指纹识别模块通过算法将新指纹的特征数据与已有模板进行匹配,匹配度高于阈值则通过识别。
电容传感器上有 N 个面积相同的小电容器极板,手指可以看作一个大的电容器极板,当手指接触电容传感器时,就形成了 N 个小电容器,它们的电容值取决于指纹到小电容器极板的距离。
指纹的“嵴”(jí)凸起,距离极板近,电容大;指纹的“峪”(yù)凹下,距离极板远,电容小。
在放电过程中,由于电容值不同,嵴放电较慢,峪放电较快。指纹上一条条高低起伏的纹路转换成了电信号,从而被准确识别。
缺点在于,手指必须按照特定方向和角度进行匀速滑动,导致识别率和便捷性不太令人满意,手机上也早已见不到刮擦式指纹识别模块的身影啦。
按压式作为前者的优化方案,相信大家都非常熟悉。手指只需按压在传感器上,就能快速识别指纹,更易于操作。
起初,手机普遍采用将传感器与 Home 键相结合的前置指纹识别方式,但随着大屏、全面屏热潮的掀起,手机正面没有多余空间去容纳实体按键了。
为了不影响屏占比,传感器挪到了手机背部,但这种后置指纹识别方式需要用户盲按,可能一下还按不准,不太符合用户习惯。
许多手机又将传感器与电源键结合,出现了侧边指纹识别方式,但容易发生误触。而且要想指纹的有效识别区域越大,手机就越厚,指纹识别率与手机轻薄度不可兼得。
其实对于电容式指纹识别技术,无论是刮擦还是按压,无论是前置、后置还是侧边,在手机外表面必然有一个实体传感器,在一定程度上会影响手机外观。
近年来,用户对手机的需求趋于全面大屏、机身轻薄、外形美观等方面,手机屏幕也在从 LCD 屏幕过渡到 OLED 屏幕。
基于 OLED 屏幕的屏下指纹识别方案应运而生。将指纹传感器放置于屏幕下方,也让用户在进行指纹识别时会有更强的科技感体验。
手指按压屏幕,屏幕发光照亮手指按压区域。当光线照射到指纹的“嵴”和“峪”时,会产生不同角度和明暗程度的反射光线,透过屏幕像素间隙,被屏幕下的光学传感器接收,从而识别出指纹。
但也有明显缺点:无法识别皮肤真皮层,安全性较低,防伪性较差,而且屏幕特定区域需要长期发亮,增加功耗,可能影响屏幕寿命。
手指按压屏幕,屏幕下的传感器向手指按压区域发射。当接触到指纹的“嵴”和“峪”时,被吸收、穿透、反射的程度有差异,会产生不同能量的回波并被传感器接收,从而构建出 3D 指纹图像。
式指纹识别技术的优点是:穿透性强,抗水渍、污渍干扰能力强,识别率高,支持检测,安全性较高。
大家普遍认为,摩托罗拉在 2011 年 4 月推出的 MB 860 是最早搭载指纹识别功能的智能手机,用户在手机顶部传感器上进行刮擦式指纹识别。
大家最熟知的,还是苹果在 2013 年 9 月发布的iPhone5S,支持前置按压式指纹识别,传感器内置在圆形 Home 键中,外圈是不锈钢感应环。
可以说 iPhone 5S 引领了手机指纹识别的潮流,此后各种支持指纹识别的手机如雨后春笋般进入市场。
2023 年 3 月,努比亚首款 Ultra 旗舰机型 ——Z50 Ultra 正式发布,采用屏下光学指纹识别和屏下摄像技术,为用户带来完美全面屏体验!
据统计数据显示,近年来,取消指纹识别的苹果机型持续热销,影响了指纹识别总体渗透率,2022 年国内智能手机指纹识别搭载率降至 79%。
其中,后置指纹逐渐淡出市场,而侧边指纹抢占了绝大部分中低端的 LCD 屏幕手机市场,搭载率为 44%,屏下指纹识别搭载率为 30%。
目前的屏下指纹识别技术,不仅延续了前置识别的便利操作,而且无需像后置和侧边识别那样在机身设置传感器凹槽,还能让手机实现更极致的轻薄度和屏占比。
目前市场上已出现了搭载 3D 广域屏下指纹识别模块的手机,可基于双指纹识别实现更多交互功能。
我们每个人有十根手指,相当于十把独一无二的钥匙,如何使用这些钥匙在手机上打开更多更广的空间呢?这是个值得思考的问题~
属于指纹识别技术的标签太多:“识别率”、“识别速度”、“便捷性”、“安全性”、“性价比”…… 指纹识别技术的未来走向一定是能够平衡这些指标的更优解。
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