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值得收藏的关于指纹识别芯片技术和厂商的文章

2018/1/27    来源:电子说    作者:佚名      
关键字:指纹识别芯片技术  指纹识别  
一个人身上所具有的独一性生物特征有不少,包括指纹、 虹膜、掌纹等,指纹由于其独一性和便利性,目前已经广泛应用在考勤机、门禁、智能手机等领域,并逐渐向智能门锁等新兴产业延伸。
    指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同,就是同一人的十指之间,指纹也有明显区别,因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样,着力点不同会带来不同程度的变形,又存在大量模糊指纹,如何正确提取特征和实现正确匹配,是指纹识别技术的关键。
 
    指纹识别采集技术的三种方式
 
    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。
 
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    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。
 
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    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。
 
    全球指纹识别芯片厂商大盘点
 
    目前国外的指纹识别厂商主要有AuthenTec(2012年被苹果收购)、FPC、Synaptics等几个国际大厂,以及神盾、义隆、敦泰、茂丞等台湾厂商之外,国产指纹识别芯片厂商主要有汇顶、迈瑞微、费恩格尔、信炜、芯启航、贝特莱、思立微、集创北方、比亚迪等十多家企业。
 
    1、 AuthenTec
 
    AuthenTec成立于1998年,一直是全球感应性指纹识别传感器最大供应商,其指纹识别组件很多年前就被嵌入了Windows笔记本。2011年,AuthenTec研发出了一种基于电容和射频识别的指纹识别新技术,称之为“TruePrint”,TruePrint专利技术能够读取皮肤表层下的活动层(人的指纹真正所在之处),实现极其精确可靠的指纹成像。
 
    在2012年被苹果收购之前,AuthenTec就已经成为世界领先的指纹传感器及芯片与模组、身份识别软件和加密安全方案的供应商,年销售额达7千万美元,拥有200多项专利和230名员工,在世界范围内使用的传感器超过3500万个,其客户包括阿尔卡特-朗讯,思科,惠普,三星,联想,LG,摩托罗拉,诺基亚等等。
 
    2012年7月苹果公司斥资3.56亿美元收购了AuthenTec公司,AuthenTec开始停止向第三方销售指纹芯片。2013年苹果iPhone5s Touch ID芯片便是AuthenTec的产品,得到市场一致好评,也掀起了指纹识别热潮。随后苹果的众多新品中均搭载AuthenTec指纹识别芯片。
 
    2、FPC(Fingerprint Cards)
 
    FPC是一家瑞典生物识别传感器科技公司,主要开发、生产和销售指纹识别技术,提供有触摸式和划擦式两种指纹识别传感器。早在2013年的时候FPC也开始大举进军智能手机市场。得益于AuthenTec只对苹果提供产品和技术,FPC成了非苹果手机阵营的老大。
 
    国内第一款带有指纹识别的手机康佳K5,以及韩国第三大手机供应商泛泰2016年的5.5英寸旗舰机和平板电脑都搭载了FPC划擦式指纹传感器。在2013年10月,日本富士通公司发布带FPC划擦式指纹识别传感器的4款安卓智能机和2款安卓平板电脑。2014年华为Mate 7采用了FPC触触式指纹识别传感器。随后,国内的小米等品牌都有开始采用FPC的触触式指纹识别传感器。
 
    FPC的技术竞争优势包括独特的图像质量、低功耗和完整的生物识别系统,但它的传感器价格也不低。不过随着众多国产指纹芯片厂商(特别是汇顶)的冲击,FPC的价格也在不断下滑。
 
    3、Synaptics(新思)
 
    Synaptics成立于1986年,全球集成电路设计提供电子设计自动化(EDA)软件工具的主导企业。自从2013年10月synaptics以2.55亿美元收购收购Validity之后,Synaptics便开始涉足指纹识别行业。不过之前其指纹识别传感器主要以刮擦式(滑动采集)的为主,三星GalaxyS5、HTC One Max等手机上的刮擦式指纹识别传感器正是由Synaptics提供。但是刮擦式体验还是差于按压式传感器。
 
    2015年初,Synaptics也针对高端移动设备推出了按压式(Natural ID)指纹识别技术。目前国内的联想、中兴、金立、酷派等也有采用Synaptics的指纹识别传感器。
 
    美国当地时间2016年12月12日,Synaptics宣布旗下的第三代Natural ID玻璃内层(under-glass)指纹传感器Natural ID FS4500已经从9月份开始出样。FS4500最大的特色就是可以透过玻璃或者陶瓷按键扫描指纹,在出样之后,大规模量产预计在今年第四季度就能实现。
 
    12月13日,Synaptics又宣布推出业内首款面向智能手机和平板电脑的光学指纹传感器的Natural ID™系列生物认证解决方案FS9100。据介绍,Natural ID FS9100系列光学指纹传感器可透过1mm的完整盖板玻璃完成高分辨率扫描,并实现简洁、无需按键的工业设计。
 
    4、高通
 
    在2015年的MWC展会上,高通发布了Sense ID 3D超声波指纹识别技术。相比按压电容传感器捕捉的是2D指纹图像,而Sense ID的超声波扫描可以穿透手指的外层皮肤,捕捉到指纹脊和汗毛孔等独特特征,从而识别出用户指纹独特的3D特征。这样能够产生细节丰富,难于仿制的指纹表面图。
 
    它最大的特色在于,不需要电容传感器或者按钮,可以隐藏于多种材质表面之下,比如玻璃、塑料甚至金属。同时,扫描指纹的精度也不受手指污垢、油脂以及汗水的影响,这一点是苹果Touch ID无法做到的。

责任编辑:李欢
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