为啥湿手不能解锁?解析手机指纹识别原理

2016-06-05 08:18:32来源: 中关村在线
    指纹是表皮上突起的纹线,纹线的起点、终点、结合点和分叉点,称为指纹的细节特征点,由于人的指纹是遗传与环境共同作用的,其与人体健康也密切相 关,因而指纹人人皆有,却各不相同,由于指纹重复率极小,故其称为“人体身份证”。正是因为它具有终身不变性、唯一性和方便性,所以指纹很早就被用于身份 验证,我国早在古代就开始使用指纹来画押。但是在九十年代,用于个人身份鉴定的自动指纹识别系统得到开发和应用。
为啥湿手不能解锁? 解析手机指纹识别原理

  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年;经历了近15年的发展,iPhone 5s的到来彻底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,下面我们就一起来了解为什 么湿手不能解锁?首先我们来了解一下指纹识别模块的原理和分类。

  指纹识别模块的原理和分类

  指纹识别模块是通过特定的感应模组实现对于个体指纹特征的识别。简单来说,每一个指纹手机都会拥有一个指纹识别模块,通过该模块将用户的指纹收集并转化成数据,存储在手机存储的特定区域,在使用的时候进行调用,而不同的指纹识别技术收集指纹的方式也有所不同。

  根据收集指纹的方式不同,指纹识别模块目前主要分为光学式指纹模块、电容式指纹模块、射频式指纹模块。

光学式指纹技术原理

  (图片引自Phone Arena)

  光学式指纹模块是利用光线反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更大的空间,使其难以在手机端有所作为。

电容式指纹技术原理(图片引自Phone Arena)

  电容式指纹模块是 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。

  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。

射频指纹技术原理

  (图片引自Phone Arena)

  射频指纹模块现 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的声纳类似,是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。射频指纹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。

  为什么手机指纹解锁一见湿手就怂了?

为什么指纹识别见水失灵?(图片引自The Verge)

  一 方面,现在绝大多数智能手机均利用指纹纹路凹凸不平形成的影像。当手指按在玻璃板上,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。但是当手指湿润时,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。

  未来,指纹识别模块还会怕水吗?

高通推出超声波指纹识别技术(图片引自新浪微博)

  日 前,联想ZUK发布的旗下旗舰手机——ZUK Z2系列,官方表示ZUK Z2系列支持湿手解锁,有网友对该机指纹识别进行了湿手(汗手)测试,纷纷表示 识别成功率比较高。据了解,ZUK Z2系列的U-Touch采用508 DPI高分辨率低功耗电容式3D指纹传感器,通过3D图像增强算法深度识别指端 纹理信息,并在每次指纹识别过程中进行模式自学习识别等算法,可以实现湿手指纹识别。简单来说,U-Touch使用的仍然是传统的电容式指纹识别方案,但 进一步增加了指纹识别的深度,使指纹芯片记录的指纹信息更加完善,借此提高指纹识别的灵敏度来应对众多复杂的使用场景。

  但是未来, 电容式的指纹识别技术会慢慢被淘汰,因为对湿手指、干手指等困难手指射频指纹技术可高达99%识别成功率,射频指纹技术防伪指纹能力强,只会对人的真皮皮 肤有反应,从根本上杜绝了人造指纹的问题,适合特别寒冷或特别酷热的地区。因为射频传感器产生高质量的图像,因此射频技术是最可靠、最有力的解决方案。除 此之外,高质量图像还允许减小传感器,无需牺牲认证的可靠性,从而降低成本并使得射频传感器应用到可移动和大小不受拘束的任何领域中。

  值 得一提的是,在2015年世界移动通信大会上,高通已经正式推出移动行业首个基于超声波技术的3D指纹识别认证解决方案。与传统的基于电容触摸屏的指纹技 术相比,超声波指纹识别能提供更高的识别能力、适用性和集成性。此前,乐视乐Max Pro已经率先搭载该技术亮相,该技术有望全面取代传统的指纹识别方 案,由此可见,射频指纹识别技术才是指纹识别技术的未来。

  写在最后

  关于湿手解锁,坊间有个传闻,在录制指纹时,使用湿手指去去触摸指纹传感器,就可以无视湿手对传感器带来的影响了,对于这样的坊间传闻,大家看过上文明白其中的原理,你们还会去尝试吗?

iPhone 6 Plus实测页面

  关于提高iPhone的指纹识别精准度,笔者了解到一个方法,该方法似乎能够提高有手汗时的指纹识别成功率,方法如下:首先进入[设置]- [Touch ID与密码]界面,已经录制成功的手指再次放置在Home键上触摸,你会发现在该界面显示所属的指纹就会变为灰色,据说这个过程是 Touch ID正在学习该手指的指纹,你可以将该手指的各个位置都录入一下,感兴趣的小伙伴们不妨尝试一下。

关键字:指纹识别  指纹  电流

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016060554525.html
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