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三大指纹识别技术对比,星粉苦等多年

发布时间:2019-11-01 11:35编辑:技术浏览(122)

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    研发这项技术的厂商不是别人,而是国产手机品牌——vivo,在vivo展出的3D ToF面部识别样机上面,顶部内置红外摄像头、ToF激光发射器、光线感应器以及距离感应器,其原理与Face ID大同小异,不过投射的矩阵识别点是Face ID的10倍,30万的投射点自然带来比Face ID更加精准的面部信息采集,从而构建更加精准的3D人脸模型。

    事实上,相当一部分人认为,Face ID与虹膜识别在技术上不分伯仲,各有各的优势。由于线下端的应用场景集中在银行等金融领域,对面部识别技术的安全性要求很高。所以,不但人脸识别的相关设备要求更高,其技术也需要更低的识别错误率。阿里巴巴支付宝就将人脸识别和虹膜识别两种技术叠加在一起,来提高识别准确率,捕捉到用户更为详细的3D身份信息。

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    与电容式指纹识别方案不同,光学指纹识别的实现原理主要借助光线,因此在应用的场景环境方面要比电容式指纹识别的限制更多一些,但随着光学指纹识别技术的不断发展和进步,日常生活中的主要场景基本都能应用光学指纹识别方案,光学指纹识别的识别区域面板一般有透明镜片构成,其内部有三棱镜作为光线折射,将手指凹凸不平的纹理指纹反射到CMOS,通过分析比对和初始指纹库中纹理的灰度变化进行指纹识别。

    举个简单的例子,假设“脊”是1,“谷”是0。超声波传感器模块可以将这些数据绘制出来,行成一幅细节丰富的3D指纹图像。声波还能检测到人的血液,所以断指、假手指、人造皮肤都不能愚弄到超声波指纹识别技术。

    主要是利用光的折射和反射原理,将手指放在光学镜片上,手指在光的照射下由于纹路不同反射的角度和明暗也不同,再用棱镜将其投射在手机内部的传感器上形成图像信息记录下来。第二次识别的时候就会提取图像信息看看是否匹配。

    【IT168 手机讯】对于三星来说,尽管刚发布的Note9依旧是与屏下指纹、3D结构光这些最新的科技无缘,不免感觉让人有些失望。但好消息是,三星很可能在S10上,采用屏下指纹的设计。

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    超声波指纹识别技术的工作原理细节

    目前来看,几种指纹识别各有优势,经典的电容式指纹解锁速度快、识别率高、成本低、安全性较高,但比较影响全面屏手机的外观。屏幕光学指纹的解锁速度、精度、安全性都还有所欠缺,不过更具有科技感,也有发展性。超声波虽然安全性最高,但实际使用起来还是不太方便。

    原标题:星粉苦等多年 三星S10或终于采用屏下指纹

    超声波指纹识别的原理与前面两种不尽相同,用于识别指纹的介质是特定频率的超声波,由于超声波可以在多种材质进行传播,因此这项技术在玻璃面板、金属面板以及塑料面板下均能应用,而且超声波指纹识别通过超声波获得手指指纹纹理凹凸位置的声波回应来构建3D指纹模型,所以即便手指表面有汗水、泥土等污渍也同样不会影响识别。

    超声波指纹识别技术的概念

    目前智能手机主流的三大指纹识别技术分别是:电容指纹,光学指纹和超声波指纹。目前绝大部分的屏下指纹都采用的光学指纹,后置或前置的实体指纹一般采用电容指纹,三星S10系列等少部分手机采用超声波指纹识别。这三种指纹识别对比起来谁更好呢?还要从其原理来分析。

    根据微博知名科技博主@i冰宇宙 称,三星S10将采用高通极为先进的第三代超声波指纹传感器,更快更安全。我们知道,高通早在16年的小米5S上就采用高通第一代超声波屏下指纹,但指纹识别的准确性、速度上相比传统的电容式指纹并没有优势。而第二代超声波指纹识别则在17年推出,最早由vivo工程机展出,但最终也并没有选择这个方案。如果明年三星S10搭载高通超声波指纹识别,则是第三代超声波指纹。

    超声波指纹识别

    首先,需要了解超声波指纹识别技术究竟是什么?和医院B超的超声波类似,“3D声波传感器”技术的作用原理是皮肤对声波的反射。无论夜晚还是白天,声波均可以穿过皮肤上的水、乳液、油脂捕捉到皮肤表面的细节。

    电容式指纹模块是利用指纹与导电的皮下电解液形成电场,手指纹路的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化,因此可实现准确的指纹数据扫描。这种指纹识别方式比较通用,对环境要求比较弱,只要有指纹就能录入识别,更重要的是这种指纹识别的元器件对空间占用比较小,所以到现在依然还有使用实体指纹识别的手机。

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    在智能手机的指纹解锁方式上,我们已经非常熟悉的正面面板指纹解锁、背部指纹识别以及侧面指纹识别都是采用电容式指纹识别,这种指纹识别方案通过识别区域面板下方的传感器与手指皮下电解液形成电场,指纹的凹凸纹理是电容式指纹识别方案的主要判断依据。目前电容式指纹识别的技术已经非常成熟,但这种成熟度主要体现在商用量产能力和解锁速度方面,在当下逐渐成为主流的屏幕指纹解锁方案中,低穿透性的劣势让电容式指纹解锁始终无法得到更大的突破,因此智能手机进入全面屏时代之后,光学指纹识别方案成为电容式指纹识别的主要竞争对手之一。

    高通公司开发的3D声波指纹传感器通过声波“读取”指纹,并解锁手机。从目前的趋势来看,一般指纹传感器嵌入显示屏幕的下方位置,以方便用户将手指或者拇指放在屏幕中央时来解锁手机。因而,它也被称为屏幕指纹读取器,这种类型的传感器也可以内置于设备的主要关键按钮上。

    早在2015年的MWC展会上,高通发布了Sense ID 3D超声波指纹识别技术。小米5S、三星S10、荣耀部分机型都搭载的超声波指纹识别技术。超声波指纹识别比电容式指纹兼容更多的使用环境,vivo手机曾经用超声波指纹识别在水下解锁,然后拍照。搭配三星S10的IP68防水,在水下使用也没问题。

    一直以来,三星旗舰机的ID设计都非常不错,只是背后指纹的设计略显过时。而如果真能采用屏下指纹,并且在指纹识别率、识别速度上达到传统的电容式指纹识别的体验,那么对于三星手机的ID设计来说无疑将会有非常大的提升。金莎娱乐下载,返回搜狐,查看更多

    如今2019年的新款iPhone还没有太多官方消息,但有传闻称新款iPhone将会推出中国特供版,其主要变化就在于放弃Face ID,在识别方案上采用屏幕指纹解锁的技术,而且随着高通与苹果的和解,这项指纹解锁方案有可能是高通的3D超声波解锁,对比人脸识别和指纹识别之后,你还会认为放弃Face ID的iPhone有遗憾吗?

    Via:cnet

    不过虽然说占用的空间比较小,但对于现在的全面屏手机而言识别区域还是太占屏幕空间了。所以现在很多手机都将实体的指纹识别区域移到了背部或者侧面,例如努比亚 X采用侧边指纹识别,荣耀V20依然使用背部指纹识别。

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    3D结构光人脸识别

    当用户的电信号击中传感器时,将会发出声波,反射到用户的皮肤上。人的皮肤表面并不是平坦的,每个人的指纹拥有独特的“谷”和“脊”图案。超声波反射回到处理器,处理器根据皮肤上的声波压力读数绘制指纹图案。通俗地说,就是根据指纹“谷”和“脊”的图案计算不同的电压水平。

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    光学指纹识别

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    电容指纹识别速度和识别率在三个种类里是最快最精准的,安全性也仅次于超声波指纹。

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    在手机屏幕上嵌入指纹传感器是终端设计的热门趋势之一,因为该技术不会占用手机表面上的任何空间。而且与嵌入手机电源按钮以及后壳上的传感器相比,需要的技术探索更少。这种设计很好的配合了全面屏手机,且几乎看不到任何边框。

    现在看来屏幕指纹识别技术非常具有科技感,其实早在很多年前就开始使用了。不过一开始并没有使用在手机上,而是打卡机或者门禁机器上,这一类就采用的光学指纹识别技术。

    相较于Face ID的升级之处不仅在于识别点位的增加,而且在识别距离上也延长至10米范围,因此3D ToF面部识别的应用也就不再局限于近距离的人脸识别解锁,远距离的3D拍照、3D体感游戏以及3D试衣等功能也同样可以实现。

    今年,三星逐渐开始摒弃之前一直引以为傲,并打算用来直接与苹果Face ID功能对标的虹膜生物识别技术。在面部识别“大行其道”的环境下,三星在Galaxy S10等重要旗舰机型中内置了超声波指纹识别技术,可谓出乎意料。而将在今年8月发布的三星Galaxy Note 10很有可能也将不会采用虹膜识别技术。

    说到底光学指纹识别和2D的人脸识别是相同的技术,相当于用相机把指纹的纹路拍下来变成数据,然后每次识别解锁的时候都对比看看是不是和照片上一样的。因此和电容指纹对比起来安全性就要稍微弱一些,因为你可以用指纹的照片来骗过屏幕指纹识别。

    对比总结

    2017年苹果秋季新品发布会上,苹果iPhone X搭载了面部识别技术,即Face ID功能。Face ID通过3万个红外点绘制面部轮廓的深度信息。作为苹果的竞争对手,三星则推出了虹膜识别技术(人眼由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成,虹膜是基于人眼的虹膜部分进行身份识别)。国产手机中使用虹膜识别技术的厂商寥寥无几,只有一些中小厂商采用了该技术,例如,国美手机。

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    光学指纹识别目前已经成为屏下指纹识别的主要方案之一,不过这项方案虽然也基本成熟,但未来仍有很大的提升空间,虽然屏幕指纹解锁的速度也已经非常快,但相较于传统的电容式指纹识别仍有差距,同时电容式指纹识别也一直都在继续发展,并且有研发机构将电容式指纹识别与LCD面板结合正在打造电容式的屏幕指纹识别解锁方案,不过光学指纹识别在屏下的方案中自然是比电容式屏下指纹方案更成熟,接下来要做的是继续提升解锁速度,这样才能力争不会在短时间内被替代。

    屏下指纹技术目前主要有三类,分别是电容式指纹识别、光学式指纹识别、超声波指纹识别技术。前两者技术发展较为成熟,也应用在很多厂商的终端产品中。其中,光学式指纹识别技术在国产终端中占据很大比例,应用最为广泛。

    不过由于现在的屏幕指纹已经更迭到第七代,在安全方面的因素也考虑得很周全,有很多屏下指纹识别技术都会带有指纹检测,判断是贴纸还是真的指纹。但总体来说安全性在三种指纹识别里是最低的,解锁速度和识别率仅次于电容指纹。超声波指纹识别

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    搭载高通超声波屏幕指纹技术的手机,看起来和一加6T、华为Mate 20所采用的屏下指纹识别技术方案十分相似。但其实技术上有本质性的差异。

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    雷锋网注:图片来自三星官网

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    超声波指纹识别与电容式、光学式指纹都不同,因为超声波具有穿透性,利用指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指,因为指纹表面凹凸不平,所以能够建立一个3D指纹的模型。对手指表面的清洁程度不用太在意。由于较强的穿透性,可以穿透金属、玻璃等常用手机材质,因此对手机外观方面也不会有太多限制。

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    近几年,随着生物识别技术在金融、安防等领域的蓬勃发展,生物识别的安全性也备受关注。一旦,用户端对生物识别的安全性要求提升时,超声波技术和其他指纹识别技术,特别是光学式指纹识别技术的优缺点,就显现出来了。

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    有望替代光学屏幕指纹识别方案的技术是来自高通的3D超声波指纹识别,这项方案是高通在2015年公布的一项技术,在智能手机行业最早搭载这项技术的机型是小米5S,此后vivo也曾展示过这项技术的商用产品,2019年初发布的三星Galaxy S10系列屏幕指纹解锁同样也是高通的3D超声波指纹识别方案,这是3D超声波指纹识别方案首次被应用到智能手机的屏下识别方案中。

    自三星Galaxy S7以来,虹膜识别就已经应用在三星手机产品中。如今,三星慢慢开始摒弃虹膜生物识别技术。特别是Galaxy S10以及S10 Plus的正式推出,标志着三星内置于屏幕的超声波指纹传感器取代了虹膜扫描识别传感器。同时,三星入门级手机Galaxy S10 E还在电源按钮上使用了传统的电容式指纹识别传感器。

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    指纹识别

    但是,此次三星年度旗舰发布会有更加值得关注的“新趋势”,可能给手机行业生物识别技术带来颠覆性的改变——三星年度旗舰产品Galaxy S10以及S10 Plus是全球第一款采用高通超声波屏幕指纹技术的手机。

    光学指纹识别

    Face ID对面部的识别是通过三万个矩阵识别点,根据投射到面部不同区域的距离而自建3D人脸模型,更精准地与初始录入数据进行比对,从而实现人脸识别解锁,此外包括机遇AR的Animoji动态表情也是通过这项功能实现的,不过很快Face ID便遭遇到更强劲的对手。

    专家曾经表示,光学式指纹识别的工作原理决定了,很容易被照片、高仿指纹(比如,AI绘制的假指纹)所欺骗。高通声称,其超声波指纹传感器的功能足以扫描、读取到用户指纹4毫米的深度信息,达到所谓的孔隙水平。

    电容式指纹识别

    虽然人脸识别并不是新鲜的技术,但应用在智能手机的先河还是要从2017年的iPhone X说起。当时iPhone X的外观采用了有争议的刘海屏,随后包括华为、小米科技等国内厂商开始跟风推出刘海全面屏,但这种全面屏方案却受到很多网友的吐槽。

    超声波指纹识别技术与光学式指纹识别均是应用指纹识别解锁屏幕,操作过程看起来相似。那么,究竟两种技术有什么样的区别,怎样区分哪款手机应用的是超声波指纹识别技术,哪款手机应用的是常规方案光学式指纹识别技术?

    由于声波的穿透特性,这种指纹识别方式可以进行活体检测,手机可以判断这个指纹是否来自有生命的人体,并且声波构建的是一个3D指纹模型,所以安全性能甚至可以达到3D人脸识别的精准度。不过这种识别模式往往需要较大的数据处理能力,所以超声波指纹识别一般识别速度都比较慢。

    人脸识别

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    电容式指纹识别

    高通表示,超声波指纹识别技术比目前广泛应用于手机的光学指纹识别传感器更加安全、更为迅速。这是因为超声波传感器通过对用户皮肤的凹凸纹理进行3D信息捕捉,相比之下,光学指纹识别不是通过声波,而是用光学进行信息捕捉,只能获得二维图像信息。

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    3D ToF面部识别

    超声波指纹与光学式指纹识别技术差异

    指纹识别目前主要有三种方案:电容指纹识别、光学指纹识别以及超声波指纹识别,三种方案基本也能够代表指纹识别发展的三个不同阶段,早期的智能手机解锁方案以电容指纹识别为主流,直到现在依然是非常成熟的识别方案,但屏下指纹识别的兴起让电容式指纹识别在智能手机的应用受到一些冲击,但这并不意味着电容式指纹识别会被市场淘汰。

    发布会开幕时Galaxy Fold可折叠屏手机的重磅发布十分夺人眼球,是整场发布会的亮点。三星方面也主要对Infinity Flex Display、多任务处理、多功能摄像头组合等几个功能进行了重点介绍。

    从数字密码到手势图案,从指纹识别到面部识别,当智能手机成为人们生活一部分的时候,智能手机内部存储的隐私信息也越来越多,作为智能手机厂商,用户的隐私信息安全就成为亟待解决的一件事情。数字密码和手势图案虽然也能够保护用户的隐私安全,但在用户体验方面却并没有优势,指纹识别和面部识别的出现让“一步解锁”成为现实,但围绕这两项解锁方案的深层技术却一直受到争论,这种争论的焦点不仅局限于安全性方面,同时还有真实的用户体验。

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    如今回顾iPhone X的额头设计,这种刘海全面屏方案可能是为了实现Face ID的一种妥协方案,因为想要实现3D结构的Face ID解锁,额头必须嵌入红外镜头、泛光感应元件、距离传感器、环境光传感器、前置镜头以及点阵投影器等元器件,同时还有智能手机必备的麦克风和扬声器,但国内厂商中除了首发Android版3D结构光的小米8透明探索版,其他刘海屏机型更像是为了刘海屏而使用的刘海屏设计。

    与Face ID在内的面部识别技术差异点

    不论是基于3D结构光的人脸识别,还是利用超声波的3D超声波指纹识别,对于技术精准度的要求都是非常高的,因为精准度的高低关乎着一项生物识别的安全性,当人体的某一特征作为密码被使用的时候,对于安全性的信赖只能是寄托在方案的提供商,这一点是我们普通消费者无法操控的。

    雷锋网注:三星Galaxy S10系列超声波指纹识别解锁动图

    不过在实际体验方面,主要的选择还是在于普通消费者,所有的人脸识别在体验方面基本都一致,就是当我们拿起手机,前置镜头以及相关传感器对着面部的时候能够自动识别,其解锁速度也是在用户可以接受的范围内。但指纹识别既然能够被广泛应用,自然有它独特的优势,当我们从桌面拿起手机、当我们从口袋掏出手机……在很多场景下,我们可能还没有将手机拿到眼前,通过指纹识别已经完成了解锁,当然这种差距虽然看似不大,但各项同类技术在未来的竞争中,胜者的优势往往在于微小的细节。

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    当用户将手指按压在手机背面、侧面或者正面的按键时,指纹将会被电容式传感器所捕获。在手机触摸屏上,手指将会释放出微量的电荷,让手机显示屏幕准确地感知手指触摸的位置。电容器通过扫描仪测量电荷,然后将电荷图案与注册时的手指指纹信息进行匹配,检测指纹“脊”的位置。

    北京时间今日凌晨三点整,三星在美国举行了2019年年度旗舰机发布会,发布了包括Galaxy S10在内多款旗舰机。

    而此次,高通的超声波屏幕指纹技术首先在三星终端产品中得到大规模商用、实现量产,也超乎其他人的意料。要知道,自从高通方面推出该项技术之后,相关落地、量产的传言就不断的在供应链端被传出。2018年10月,华为Mate 20系列发布会前夕,华为公关公司流出的局座张召忠评测脚本资料中显示,华为Mate 20系列采用的屏下指纹技术是高通的超声波屏幕指纹技术。然而后续,华为官方却否认了这一事实。

    超声波传感器集成在手机显示屏多个层中的一个层中,当用户将手指放置于目标区域时,即正在触摸手机显示屏玻璃时(雷锋网注:不是直接与传感器接触)。用户的皮肤将会发射出微小的电脉冲,激活传感器,使其识别解锁手机。当手机在非工作时段黑屏时,用户可以通过手指轻推手机屏幕,唤醒超声波指纹识别。

    其实,最早在2015年的MWC大会上,高通就正式推出了移动行业首个超声波屏幕3D指纹技术解决方案,即Qualcomm Snapdragon Sense ID 3D指纹技术。

    不管是什么原因,也不管未来是面部识别还是超声波技术识别当道。正如高通宣传所言,超声波指纹识别技术安全性更高,那么,未来该技术将会在终端产品中持续几代。

    2018年12月,高通在夏威夷举办的年度技术峰会上,高通公司移动技术副总裁Alex Katouzian表示,“安全和生物识别技术已经融入到移动平台中,这是指纹识别技术未来的发展方向。”

    超声波指纹与电容式指纹识技术差异

    目前国内终端厂商华为、vivo、OPPO等均采用的是光学式指纹识别技术。该技术是将光线反射到用户的手指上,然后再反射回传感器上。传感器将用户的指纹信息读数绘制成二维的图像,所以基本上就是用户指纹“脊”和“谷”的形状“照片”。

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