按：小米5的Home鍵那么小，對(duì)于指紋識(shí)別的準(zhǔn)確度是否有影響？作者系生物識(shí)別公司北京天誠(chéng)盛業(yè)指紋識(shí)別工程師于福水，本文將會(huì)解答這個(gè)問(wèn)題，并對(duì)手機(jī)上指紋識(shí)別的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹。關(guān)于小米5指紋識(shí)別設(shè)計(jì)極其供應(yīng)商介紹，可參看雷鋒網(wǎng)文章：《作為小米第一款帶實(shí)體Home鍵的手機(jī)，Mi 5的指紋識(shí)別是怎么設(shè)計(jì)的？》

（圖片來(lái)自小米官網(wǎng)）

在飽經(jīng)米粉、網(wǎng)友們猜測(cè)之后，小米5終于來(lái)了。正如小米的“為發(fā)燒而生”所言，一系列黑科技也確實(shí)讓小米5賺足了眼球，其中就包括支持指紋識(shí)別的Home鍵。雖然“指紋手機(jī)”已經(jīng)算是“舊聞”了，包括蘋(píng)果、三星、華為、vivo、樂(lè)視、酷派等通信廠商在此之前均已推出指紋手機(jī)，指紋識(shí)別儼然已經(jīng)成為“手機(jī)標(biāo)配”。那么，這些手機(jī)上的指紋識(shí)別到底有什么獨(dú)特魅力？小米5的Home鍵如此小，對(duì)于指紋識(shí)別的準(zhǔn)確度有無(wú)影響？

手機(jī)上的指紋識(shí)別是如何實(shí)現(xiàn)的？

指紋識(shí)別的概念已經(jīng)比較普遍，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是通過(guò)比較指紋上不同的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行身份的鑒別。這些細(xì)節(jié)特征點(diǎn)包括主要是手指上凹凸不平的紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)等。這就好像每個(gè)人的每個(gè)手指上都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的“迷宮”，每個(gè)“迷宮”的紋路、起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)都不同，而這些不同的“特征點(diǎn)”也是定義“你就是你”的關(guān)鍵點(diǎn)。

目前，根據(jù)傳感器的不同指紋采集技術(shù)主要有兩種不同的分類(lèi)：光學(xué)識(shí)別、半導(dǎo)體識(shí)別（分為電容傳感器及射頻傳感器），手機(jī)一般使用的是半導(dǎo)體識(shí)別。

1、光學(xué)識(shí)別是通過(guò)基于光學(xué)發(fā)射裝置發(fā)射的光線，射到手指上再反射回機(jī)器以獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)比資料庫(kù)看是否一致，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程類(lèi)似于攝像頭拍照。

光學(xué)識(shí)別只能到達(dá)皮膚的表皮層，而不能到達(dá)真皮層，而且受手指表面是否干凈影響較大。

2、半導(dǎo)體識(shí)別則分為兩種情況。

• 電容傳感器技術(shù)是采用了交替命令的并排列和傳感器電板，交替板的形式是兩個(gè)電容板，以及指紋的山谷和山脊成為板之間的電介質(zhì)。兩者之間的恒量電介質(zhì)的傳感器檢測(cè)變化來(lái)生成指紋圖像。此種傳感器對(duì)手指的清潔程度要求還是比較高，而且傳感器表面使用硅材料，比較容易損壞。

• 另外一種，射頻傳感器通過(guò)傳感器發(fā)射微量的射頻信號(hào)，穿透手指的表皮層獲取里層的紋路以獲取信息，來(lái)獲得最佳的指紋圖像。（編者注：射頻特指第3代電容技術(shù)，一些第2代主動(dòng)型電容技術(shù)廠商也在宣傳中用射頻這個(gè)詞語(yǔ)。但其實(shí)不管被動(dòng)、主動(dòng)、射頻，這些詞語(yǔ)都是通俗化的比喻，并非科學(xué)的術(shù)語(yǔ)。從術(shù)語(yǔ)角度，123代應(yīng)歸類(lèi)為“C-V”型，表示將電容轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行測(cè)量，而第4代之所以叫“C-Q-T”，指的是電容轉(zhuǎn)電量再轉(zhuǎn)時(shí)間的間接傳感方法。）

手機(jī)上指紋識(shí)別有什么特殊性嗎？

說(shuō)完指紋識(shí)別，我們可以來(lái)看看手機(jī)上的指紋識(shí)別到底有無(wú)特殊性。本質(zhì)上，無(wú)論是手機(jī)、平板，還是PC端、其他指紋類(lèi)集成設(shè)備，其技術(shù)原理都是一致的。一個(gè)完整的指紋識(shí)別系統(tǒng)包括傳感器（Sensor）+指紋算法+處理平臺(tái)/軟件，通常手機(jī)上的指紋采集區(qū)域模塊——

比如小米的Home鍵，就是傳感器區(qū)域，而指紋算法則是內(nèi)嵌的一套算法系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)指紋特征提取/匹配、特征模板庫(kù)，而處理平臺(tái)則是基于手機(jī)自帶的硬件形成的，一般位于手機(jī)主板上。歸根結(jié)底，指紋手機(jī)其實(shí)是將體積很小的指紋模塊集成到手機(jī)之中。

不同的指紋模塊，也會(huì)有不同的采集方式：按壓式或刮擦式。

顧名思義，按壓式（也叫面積式）指紋識(shí)別主要是通過(guò)手指按壓的力度實(shí)現(xiàn)采集與認(rèn)證，比如蘋(píng)果、華為、小米都是采用的此種方式；而刮擦式則是通過(guò)手指的刮擦動(dòng)作實(shí)現(xiàn)指紋采集和認(rèn)證，比如三星的指紋識(shí)別則是采用此種方式。

無(wú)論是哪種采集方式，其實(shí)都不會(huì)影響手機(jī)和PC端的硬件配置條件。以當(dāng)前的普通手機(jī)的硬件配置來(lái)說(shuō)，完全可以滿足指紋識(shí)別的功能，除了配套的處理平臺(tái)、指紋傳感器，并不需要更高的硬件配置。

小米5的Home鍵那么小，對(duì)于識(shí)別準(zhǔn)確度是否有影響？

普及完指紋識(shí)別的基礎(chǔ)知識(shí)之后，我們回歸到小米5身上：Home鍵，也就是傳感器的大小會(huì)對(duì)指紋識(shí)別的精確度有影響嗎？ 

前面也提及過(guò)，指紋識(shí)別是通過(guò)指紋的特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行身份鑒別的，特征信息量越多，指紋識(shí)別的結(jié)果也愈精準(zhǔn)。而傳感器大小是會(huì)影響到采集到的信息量，所以說(shuō)對(duì)于精確度會(huì)有一定影響；但對(duì)于普通應(yīng)用（如登錄、解鎖等）而言影響較小，反倒可能因?yàn)閿?shù)據(jù)量的減少而加快速度（對(duì)于特定應(yīng)用通常會(huì)有個(gè)閾值，滿足閾值后再提高也沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的意義），而這種影響主要體現(xiàn)在用戶體驗(yàn)度方面。 

所以，對(duì)于手機(jī)等移動(dòng)終端來(lái)說(shuō)，為了外觀設(shè)計(jì)而減少采集面積并不意味著準(zhǔn)確度的降低。當(dāng)前的絕大部分手機(jī)廠商為了解決這個(gè)矛盾，同時(shí)也會(huì)在指紋算法方面有所傾斜。比如采取當(dāng)前較為先進(jìn)的多指紋融合技術(shù)，此種技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以通過(guò)多次采集、將同一手指不同部位的指紋進(jìn)行融合，從而形成一個(gè)完整的指紋模板存在模板庫(kù)中，以更加方面、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)用戶身份認(rèn)證。

小米在發(fā)布會(huì)上說(shuō)用戶體驗(yàn)不輸于蘋(píng)果，可能就是在識(shí)別認(rèn)證的算法有所提升的緣故。

通過(guò)指紋識(shí)別算法的升級(jí)、改進(jìn)，指紋識(shí)別對(duì)于信息量的要求會(huì)有所減少，故而小米5 Home鍵即使比較小，也能達(dá)到一定的應(yīng)用效果，但是對(duì)于支付環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)識(shí)別的要求會(huì)更高，以三星為代表的眾多通信廠商正試圖將虹膜識(shí)別技術(shù)納入手機(jī)等移動(dòng)終端，三星也多次放出虹膜手機(jī)的信息，但只聞其聲未見(jiàn)真機(jī)。

隨著生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，相信會(huì)有更多小巧、創(chuàng)新的指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別應(yīng)用融入于手機(jī)中，我們的日常生活也會(huì)愈加安全、便捷、時(shí)尚！

【作者介紹】北京天誠(chéng)盛業(yè)科技有限公司專注于生物識(shí)別（人臉、虹膜、指紋）領(lǐng)域和數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域，曾榮膺國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，是生物識(shí)別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)起草單位，獲100多項(xiàng)發(fā)明專利。感興趣的童鞋可訪問(wèn)天誠(chéng)盛業(yè)查看。

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