當前智能鎖所采用的的生物識別技術中，指紋識別（光學+半導體）應用占市場97%。從智能門鎖硬件層面來看，指紋模組主要包括傳感器芯片、算法IC、存儲等。在軟件層面，指紋識別算法則為重點。從智能鎖市場情況來看，很多鎖企對于指紋算法缺乏認知，無法選擇適合自身產品的算法，濫用指紋方案，為鎖具成品的安全埋下了隱患。

01圖像算法與特征點算法的區別

從宏觀來看，指紋識別過程分為兩個步驟：定位和打分。常用的圖像算法和特征點算法都屬于定位算法。

ⅰ。 圖像算法

原理：基于圖形結構本身，對圖形局部或全局進行信息提取和數字化描述。因需要描述的信息量大，所以產生的圖形模板數據量也較大，需要較高的運算資源來支持其完成圖像采集、分析、存儲、比對等工作。

識別過程：指紋圖像識別算法采取全局比對的方式，包括指紋圖像獲取、圖像處理、模板生成和圖像比對等四個過程。

a、指紋圖像獲取：通過指紋傳感器采集指紋圖像。目前，指紋傳感器主要有光學式、電容式、超聲波方式等。圖像算法支持小面積的指紋傳感器。

b、圖像處理：包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、頻域濾波、頻譜分析、圖像增強等過程。

c、模板生成：圖像拼接獲得手指的整體圖像，形成指紋圖像模板。

d、圖像比對：將輸入指紋的圖像與已有的指紋圖像模板進行匹配，給出兩枚指紋的相似度得分，從而給出判決結果。

優缺點：圖像算法可利用極小范圍內的指紋信息識別異同。但這類算法在指紋圖像獲取時需多次采集，其中典型的應用就是手機上普遍采用的指紋方案，手機在錄入一個手指指紋時往往會要求用戶變換角度、按壓多次。

此算法對于運算資源需求較高，即硬件成本相對較高。另外，在較大數量的指紋比對時，在比對速度和誤識率方面都會遇到挑戰。

適用場景：適合指紋容量小、安全級別不高、體驗要求不高的產品上。

ⅱ。 特征點算法

原理：基于圖像紋理結構，提取出指紋特征點，及其位置、相互關系、曲率等相關信息，并以此做指紋比對。指紋特征點一般有以下6大類：

1. 終結點：一條紋路在此終結 ；

2. 分叉點： 一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路；

3. 分歧點： 兩條平行的紋路在此分開；

4. 孤立點： 一條特別短的紋路，以至于成為一點 ；

5. 環點： 一條紋路分開成為兩條之后，立即又合并成為一條，形成一個小環 ；

6. 短紋：一端較短但不至于成為一點的紋路 。

識別過程：特征點算法采取局部比對的方式，主要包括指紋采集、圖像處理、特征點提取、指紋比對等過程。

a、指紋采集：通過指紋傳感器采集指紋圖像。

b、圖像處理：包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強、指紋圖像二值化和細化等。

c、特征點提取：從指紋圖像中提取出6種特征點的相關信息數據。

d、指紋比對：將兩枚指紋的特征點進行匹配，給出兩枚指紋的相似性得分，給出是否為同一手指的判斷結果。

優缺點：特征點算法的優勢是高速、有效、準確。但其依賴于特征點的多少，如果圖像太小，則獲取的特征點太少，識別效果會出現較大變化。

適用場景：適合大容量指紋比對、安全級別高、體驗要求高的產品上。

02如何選擇合適的指紋方案？

市面上智能鎖采用的指紋方案主要以光學、半導體兩種為主。一般來說，因為光學傳感器的圖像采集不穩定，不適合搭配圖像算法，如果搭配則需要經過預處理。算法的選取與傳感器的硬件特性有關，傳感器越好，能夠配合的算法也就越多。

指紋算法主要由產品安全性等級、所需存儲的指紋數量、指紋圖像大小、指紋識別體驗效果、成本要求等因素決定。圖像算法可以配合面積較小的傳感器，但對計算資源要求較高；特征點算法需要較大面積的傳感器，但對計算資源要求較低。

但是，從指紋方案的安全性來講，傳感器面積越大，所采集到的有效信息會越多。相對小面積傳感器，安全性、識別率也更高。當傳感器面積足夠采集到一個完整的全指紋圖像時，此時的指紋信息最為完整，安全性能達到最佳。

當前業界魚龍混雜，又缺乏統一標準，出現一定的傳感器面積的小型化傾向。從指紋識別安全性的角度來說，這并不是一個完全正確的做法。

03如何判斷指紋方案的安全性？

從技術的角度，指紋識別包括了定位和打分兩大過程，指紋方案的安全性更主要是與打分機制相關，即對于兩個比對指紋之間的相似度判定，及通過閾值的設置規則等。

目前有部分廠商為了降低成本、尋求指紋鎖識別的高通過率，以致弱化或簡化了指紋識別里的打分機制，使得指紋方案存在著安全隱患。這樣的指紋方案無法排除與真指紋有局部相似或相同的假指紋。

那么，如何分辨指紋方案中是否含有安全隱患呢？

可以采用如下實驗檢測：選取兩個膜，第一份膜為真指紋，第二份膜為假指紋，另外將真指紋和假指紋各選取一半組成第三份膜，然后用這三份膜分別開鎖。如果只有第一份膜能開，其余兩份都不能，那么說明此指紋方案含有較為強化的打分機制；如果第一、三份膜都能開鎖，說明這個指紋方案不含有打分機制或者弱化了打分機制，并且可以在第三份膜上調整真假指紋的比例，來判斷打分機制的弱化程度。

指紋膜

隨著指紋在軟硬件技術上的發展，以往因成本偏高只有政府、金融、公安等專業市場應用，而現在除手機、指紋鎖、掛鎖等產品外，還不斷涌現出更多采用指紋識別的創新產品。兩種算法，都具有自身技術特點，相互借鑒、融合或將會成為指紋算法發展方向。