指纹解锁、指纹支付对于我们来说已经不陌生了,如今没有指纹识别功能的手机大概都不好意思称为智能手机了。由于人的指纹具有终身不变性和唯一性,且方便使用,因此指纹识别技术成为当今生物特征识别领域应用最广泛的技术之一。那么指纹识别是如何实现的呢?
这依赖于手机里的指纹传感器。在使用指纹解锁功能之前,我们需要先添加自己的指纹,这个时候我们的指纹信息就通过指纹传感器记录在了手机系统里。当我们需要解锁时,指纹传感器将即时采集到的指纹信息与手机系统之前所记录的指纹信息进行比对,如果两个指纹的关键特征相符,即可通过验证。
目前手机中常用的指纹传感器主要由两种,一种是电容式指纹传感器,一种是射频式指纹传感器。
电容式指纹传感器中有无数个面积相同的半导体极板,当手指接触电容式指纹传感器时,手指表面与传感器上的极板一一匹配便构成了无数个平板电容器。我们知道电容C=εS/4πkd,其中ε是介电常数,在同一介质中是固定的;S是电容器的极板面积;k是静电力常数,也是一个固定值;d是电容器上下极板的距离。极板面积相同的情况下,如果距离d不一样,所得到的电容也不一样。由于人的指纹凹凸不平,指纹与半导体表面之间的距离也不一样。传感器根据检测到的不同接触点的电容不同,就可以得到手指的指纹信息。iPhone使用的就是电容式指纹传感器,这种模式需要手指与指纹识别模块相接触。
射频式指纹传感器分为无线电波探测和超声波探测两种,其中超声波探测是目前的主流技术。超声波在到达不同材质表面时,被吸收、穿透和反射的程度不同,也就是波阻抗不同。超声波指纹传感器会发出微量的射频信号,根据信号在空气和皮肤表面波阻抗的不同,我们就可以分别得到指纹凹陷和凸起的位置,从而得到指纹图像。这种技术不需要手指与指纹识别模块直接接触,即便手指沾有水、油污或灰尘,也能较好地识别。小米5s采用的即是超声波指纹传感器,由于手机屏幕的厚度多在0.5mm左右,而超声波指纹识别技术能够穿透的玻璃厚度大概在0.3-0.4mm,所以小米5s在Home键位置挖了一个凹槽,来保证超声波的穿透效果。然而由于这种技术的应用目前还不是很成熟,所以识别效果并不是很理想。
如今,很多指纹识别技术公司都在研发隐藏式指纹识别技术,未来不再将指纹识别模块放置在Home键、机身左右侧或背面,而是直接将其隐藏在触摸屏板之下,这样手机就可以实现全屏触摸了。据悉,最近国外新研发一种新型的光学指纹传感器,能够穿透1mm的盖板对指纹进行扫描识别,这种情况下,就不必在手机屏幕上专门“挖坑”来保证识别效果了。