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指纹解锁技术分类,指纹解锁技术是什么原理?

作者:小K     来源: http://www.kokojia.com点击数:3510发布时间: 2018-05-04 08:18:24

标签: 指纹识别图像数据存储

  现在越来越多人的使用指纹解锁手机,对于指纹解锁技术你了解多少呢?那么今天就随着课课家小编一起来学习相关的内容吧。
  指纹锁技术原理是指手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路,尽管指纹是人体皮肤的一小部分,但是,它蕴涵大量的信息,这些纹路在图案、断点和交点上是各部相同的,在信息处理中将它们称作为“特征”,医学上已经证明这些特征对于每个手指都是不同的,而且这些特征具有唯一性和永久性。

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  因此,我们可以把 一个人同他的指纹对应起来,通过比较他的指纹特征和预先保存的指纹特征,就可以验证他的真实身份。因此,指纹的上述特征成为识别身份的重要证据而广泛应用于公安刑侦及司法领域。
  第一款指纹识别手机是由西门子研发,采用刮擦式指纹识别技术,诞生于1998你那,经历了15年的发展,iPhone 5s的到来彻底打开打开指纹识别的天窗, 全世界的高端旗舰手机都开始攻关指纹识别技术,现在,指纹识别技术已经进入千元机行列,虽然指纹识别技术经历了近3年的“飞速发展”,指纹技术有了突飞猛 进的进步,指纹识别灵敏度也变得越来越高,但是指纹识别依然有一个令人诟病的缺陷,就是(绝大多数)手机湿手不能指纹识别解锁。
  指纹识别模块的原理与分类
  1.光学式指纹

     是利用光线发射成像识别用户指纹,该类型指纹模块对使用环境的温度湿度都有一定的要求,并且在识别准确度上并不理想,再加上这种模块一般会占用空间,使其难以在手机端有所作为。
  2.电容式指纹
  电容式指纹模块时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元件对空间的占用在手机的可接受范围内,因此使得该技术在手机端得到比较好的推广。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。
  电容纹识别模组主要由芯片、“蓝宝石”、金属环、软板、载板等组成,其中芯片也就是传感器部分,而“蓝宝石”负责作为保护层(有厂商选择其他材料做为保护层,成本相应会降低),金属环作为指纹识别的触发装置。
  3.射频指纹
  现阶段包含无线电波探测与超声波探测两种,原理与探测海底物质的声呐相似,是靠特定频率放入信号反射来探知指纹的具体形态的。射频指模块技术是通过传感器本身发射出微量射频信号,穿透手指的表皮层去控测里层的纹路,来获得最佳的指纹图像。这一类指纹模块最大的优点便是手指无需与指纹模块相接触,因而不会对手机的外观造成太大的影响。基于这一点,射频指纹模块也成为了未来指纹识别的主要发展方向之一。

信号_指纹解锁_图像
  回到上面的问题,为什么手机指纹解锁已湿手就不管用了呢?一方面,现在的智能手机绝大多数利用指纹纹路凹凸不平形成的影像。当手指按压在玻璃板上,由于指纹是纹路性的,纹 线是凸出的,会接触到玻璃板,形成痕迹;而纹线之间是凹下去的,接触不到玻璃板,不能形成痕迹,这样,在玻璃板上就会形成明暗相间的条纹图案。但是手指湿润时,指纹表面有一层水膜,这个水填平了纹 线之间的凹陷部分。这样,当手指按到玻璃板上,就不会出现明暗相间的条纹了,指纹自然无法识别了。
  另一方面,目前用在手机中利用率 较高的,主要还是电容式。电容式指纹识别技术当然是利用人体的电流感应进行工作的;据了解,电容式技术的指纹识别传感器周围镀有狭长的电极,当手指触摸传 感器表面时,由于人体电场,人体指纹纹路与传感器表面会形成一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指就会从接触点表面吸走一个很小的电 流,这个电流分从周围的电极中流出,并且流经周围电极的电流与指纹到周边的距离成正比,控制器通过对电流比例的精确计算,从而得出触摸指纹纹路。因为水具 有导电特性,当湿手去触摸传感器时,手指表面的电流就会被手指上的水影响,从而造成指纹识别不准或不好使。
  指纹识别的实现
  指纹识别的前提是要进行指纹采集,在采集方式上,目前主要分两种:滑动式和按压式。
  第一步:指纹采集
  滑动式采集是手指在传感器上滑过从而使手机获得手指指纹图像。滑动式采集具有成本相对偏低,而且可以采集大面积图像的优势。但这种采集方式存在体验较差的问题,使用者需要一个连续规范的滑动动作才能实现采集成功,采集失败的概率大大增加。某品牌手机曾经使用过这种采集方式,因滑动式采集存在的短板而受到诟病。
  按压式采集顾名思义就是在传感器上按压实现指纹数据采集,这种采集方式当然用户体验好一些,不过成本比滑动采集高,技术难度也相对高一些。此外,由于一次采集的指纹面积相对滑动式采集来说要小一些,就得多次采集,通过“拼凑”,拼出较大面积的指纹图像。这就必须仰仗先进的算法,用软件算法来弥补滑按压式采集获得的指纹面积相对偏小的问题,以保障识别的精确度。
  第二步:指纹评估
  在采集到指纹之后,然后对采集的指纹进行质量评估,不合格要再采一次,合格则对图像进行增强和细化。
  第三步:提取“特征”
  经过处理后会依次得道二值化图、细化图和提取特征图。在获得比较清晰的图像后,就开始对其进行特征提取。经过特征提取将数据存储下来之后,就可以进行下一步匹配工作了。
  第四步:指纹匹配
  在匹配中要注意一点,那就是由于同一个手指的两幅样本图像会因为手指的位移、偏转、以及按压时的力道不同而产生差异,这就使在匹配时要进行校准,通过特征点集校准等方式保障指纹识别的准确性。
  以上就是手机指纹解锁技术相关内容的介绍,希望对你有所帮助。

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