指纹识别技术的工作原理

　　2013年，苹果发布了iPhone 5S,这是第一款带 指纹识别 的iPhone.紧接着，搭载指纹识别的手机犹如雨后春笋般地冒出来，指纹识别以其方便、安全的特性赢得了消费者们的喜爱。

　　时至今日，虽然多数新款手机都加入了3D人脸识别，但同时依旧会搭载指纹识别。当iPhone X使用3D 人脸识别的时候，一度有人认为指纹识别将会在智能手机上销声匿迹，但是以目前的市场形势看来，指纹识别的市场，仍然广阔。

　　根据群智咨询发布的《全球指纹识别芯片市场跟踪与预测报告》显示，由于终端整体需求下降和3D面部识别的竞争，2018年指纹芯片的出货量约为8.79亿颗。在屏下指纹带动下，预计2019年全球指纹芯片的出货量将达到9.9亿颗。

　　指纹识别技术很重要的一个指标就是准确率，而提高指纹识别准确率的核心在于能否更准确、高效的采集指纹图像（当然也可以通过后期算法来提升，但是提升的效果有限）。目前指纹识别采集技术主要有三种方式：光学识别、电容传感器识别、生物射频识别。

　　1、 光学识别

　　光学识别是应用比较早的一种指纹识别技术，比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术。主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。然后对比资料库看是否一致。

　　光学识别的缺点在于该类型指纹模块对使用环境的温度湿度都有一定的要求，并只能到达皮肤的表皮层，而不能到达真皮层，而且受手指表面是否干净影响较大。如果，用户手指上粘了较多的灰尘或者湿手指可能就会出现识别出错的情况。并且容易被假指纹欺骗。对于用户而言，使用起来不是很安全和稳定。

　　2、电容传感器

　　而电容式指纹识别是利用硅晶元与导电的皮下电解液形成电场，指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化，借此可实现准确的指纹测定。该方式适应能力强，对使用环境无特殊要求，同时，硅晶元以及相关的传感原件对空间的占用在手机设计的可接受范围内，因而使得该技术在手机端得到了比较好的推广。

　　目前的电容式指纹模块也分为划擦式与按压式两种，前者虽然占用体积较小，但在识别率以及便捷性方面有很大的劣势。这也直接导致厂商全都将目光锁定在了操作更加随意、识别率更高的按压式(电容)指纹模块。

　　不过电容传感器对手指的干净要求业也还是比较高的（相对光学式要低一些），而且传感器表面使用硅材料，比较容易损坏。目前电容式指纹辨识技术厂商主要有Authentec（被苹果收购）、FingerPrintCardsAB(FPC)、Synaptics（收购了Validity）。

　　3、生物射频识别

　　射频传感器通过传感器发射微量的射频信号，可以穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。比如高通在2015年的MWC展会上发布的Sense ID 3D超声波指纹识别技术就是生物射频识别技术的一种。

　　相对于前两种技术来说，射频传感器对手指的干净程度要求较低，可以产生高质量的图像。此外，由于能够采集高质量图像，所以可以在保证一定认证可靠性的前提下减小传感器面积，从而可以减少一定的成本，并且可以使得射频传感器可以应用到各种小型化移动设备当中。不过，由于是需要主动发射信号，所以功耗相对电容式要高。另外目前应用此类技术的厂商比较少，所以整体的成本还是相对比较高。