伴隨iPhone 5s的發布，智能手機配備指紋識別功能迅速成為旗艦手機的標配，然而Touch ID的使用體驗也并不完美。三月份高通發布的Sense ID 3D超聲波指紋識別技術是否能顛覆Touch ID？本文將通過解析指紋識別技術告訴你答案。

　　一個典型的指紋識別系統應該包括：指紋識別Sensor特征提取/匹配模塊特征模板庫應用軟件。而指紋的匹配可分為兩步，首先是采集待驗證的指紋的特征，然后將其和指紋模板庫中的模板指紋進行相似度比較，從而判斷兩個指紋圖像是否來自同一手指。

　　在指紋識別的第一步就是指紋采集，以蘋果的Touch ID和三星Galaxy S5為代表的兩種指紋采集方式恰好就是典型代表。

　　指紋識別采集方式

　　1、滑動式

　　將手指從傳感器上劃過，系統就能獲得整個手指的指紋。手指按壓上去時，無法一次性采集到完整圖像。在采集時需要手指劃過采集表面，對手指劃過時采集到的每一塊指紋圖像進行快照，這些快照再進行拼接，才能形成完整的指紋圖像。

　　滑動式的優點是成本低、易集成，可采集大面積的圖像，應用傳統的特征點算法，但缺點是需要客戶有一個連貫規范動作采集圖像，體驗效果比較差，在之前的應用推廣中不太成功。

　　2、按壓式

　　手指平放在設備上以便獲取指紋圖像。一般為了獲得整個手指的指紋，必須使用比手指更大的傳感器，整個手指同時按壓在傳感器之上。

　　按壓式的優點是客戶體驗好，只用一次按壓就可以采集圖像，與客戶在手機應用的操作習慣匹配，無須教育客戶。缺點是：成本高，集成難度大，一次采集圖像面積相對較小，沒有足夠的特征點，需要用復雜的圖像比對算法進行識別。

　　指紋的采集從用戶角度就分為滑動和按壓，那么，指紋圖像的獲取又有那些方式？

　　指紋圖像的獲取技術

　　1、光學識別技術

　　原理：

　　借助光學技術采集指紋是歷史最久遠、使用最廣泛的技術。將手指放在光學鏡片上，手指在內置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件（CCD）上，進而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、谷線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數字化的、可被指紋設備算法處理的多灰度指紋圖像。

　　優點：

　　它已經過較長時間的應用考驗，一定程度上適應溫度的變異，可達到500DPI的較高分辨率等，最主要是價格低廉。也有明顯的缺點：由于要求足夠長的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分干燥和過分油膩的手指也將使光學指紋產品的效果變壞。

　　缺點：

　　光學指紋傳感局限性體現于潛在指印方面（潛在指印是手指在臺板上按完后留下的），不但會降低指紋圖像的質量，嚴重時還可能導致2個指印重疊。此外，臺板涂層及CCD陣列會隨時間推移產生損耗，可能導致采集的指紋圖像質量下降。

　　光學指紋識別系統由于光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的干凈程度，直接影響到識別的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會出現識別出錯的情況。并且，如果人們按照手指，做一個指紋手模，也可能通過識別系統，對于用戶而言，使用起來不是很安全和穩定。

　　此外，光學傳感器中存在棱鏡，其體積較大，一般為半導體的幾倍甚至10倍大小，所以限制了其在小型設備上的應用。在類似考勤機、門禁等大設備上使用沒有體積限制的問題，但在U盤、移動硬盤、手持設備上使用，體積成了最大的障礙。

　　2、半導體硅感技術（電容式技術）

　　原理：

　　20世紀90年代后期，基于半導體硅電容效應的技術趨于成熟。硅傳感器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的脊和谷相對于平滑的硅傳感器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。電容傳感器發出電子信號，電子信號將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實數據，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識準確率，有效防止辨識錯誤。

　　半導體電容傳感器根據指紋的嵴和峪與半導體電容感應顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對每個像素點上的電容感應顆粒預先充電到某一參考電壓。當手指接觸到半導體電容指紋表現上時，因為嵴是凸起、峪是凹下，根據電容值與距離的關系，會在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進行放電。因為嵴和峪對應的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素（電容量高）放電較慢，而處于峪下的像素（電容量低）放電較快。根據放電率的不同，可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數據。

　　優點：

　　半導體硅感技術最重要的優點是能夠達到活體指紋識別。還可以在較小的表面上獲得比光學技術更好的圖像質量，在1cm×1.5cm的表面上獲得200-300線的分辨率（較小的表面也導致成本的下降和能被集成到更小的設備中）。體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在安全防范和高檔消費類電子產品中使用，被稱為光學以后的第二代指紋識別技術。

　　缺點：

　　半導體硅感技術也有缺點，就是會受靜電干擾，但可以通過安裝時接地解決。半導體電容指紋傳感器因制造工藝復雜，單位面積上傳感單元多，包含高端的，IC設計技術、大規模集成電路制造技術、IC芯片封裝技術等，所以電容指紋傳感器幾乎全部是由IC技術發達的國家或地區，如美國、歐洲、***等地設計制造的。所以以前成本較昂貴，近年來成本大幅度下降，與光學傳感器的成本日益接近，是目前最理想的指紋識別技術。如銀行金庫和監獄等高危安保場所安防門禁系統，采用半導體硅感識別技術的指紋機用于門禁前端活體指紋識別，代替傳統的密碼、刷卡、光學指紋機，從而真正做到身份識別的惟一性，確保萬無一失。