指纹识别技术原理及全球十大方案厂商分析

　　随着移动互联、物联网等新兴技术浪潮的到来，传统的一些对人的认证识别方式已经无法满足社会发展需求。通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理 等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定，成为大势所趋。

　　目前，主要的生物识别方式有：指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、面部识别、dna识别、行为识别等。目前，在各个应用领域用的较为普遍的是指纹识别。

　　2016年上半年国内指纹识别芯片出货量达1.56亿颗，同比增长210%，市场需求高速增长。另外，从国内指纹识别模组市场来看，2015 年指纹识别在智能手机中的渗透率达到 25%，指纹识别模组需求超过 1 亿组。2016 年国内指纹识别在智能手机中的渗透率为 40%，预计到 2020 年国内指纹识别在智能手机中的渗透率能达到 75%，国内指纹识别模组的需求将超过 3.4 亿组。

　　一、指纹识别基本原理与采集技术

　　一个典型的指纹识别系统应该包括：指纹识别Sensor+特征提取/匹配模块+特征模板库+应用软件。而指纹的匹配可分为两步，首先是提取待验证的指纹的特征，然后将其和指纹模板库中的模板指纹进行相似度比较，从而判断两个指纹图像是否来自同一手指。

　　我们可以看到，指纹识别核心的准确、高效的采集指纹分析。指纹识别采集技术的发展大致分为三个方式：光学识别、电容传感器、生物射频

　　光学识别

　　光学识别是较早的指纹识别技术。基于光学发射装置发射的光线，射到手指上再反射回机器以获取数据，并对比资料库看是否一致。光学识别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。

　　电容传感器

　　电容传感器识别是利用一定间隔的安装的两个电容，利用指纹的凹凸，在手指滑过指纹检测仪器时接通或断开两个电容的电流以检测指纹资料。电容传感器对手指的干净要求还是比较高，而且传感器表面使用硅材料，比较容易损坏。

　　以技术面来看，电容式指纹辨识技术的供应为Authentec、Validity、FingerPrint Cards AB（FPC）等，Authentec被苹果买下，Validity也被SynapTIcs收购。电容式指纹传感器也是现在应用最普遍的技术。

　　生物射频

　　射频传感器通过传感器发射微量的射频信号，穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。这种方法对手指的干净程度要求较低。

　　二、指纹识别采集方式

　　不管采用什么采集技术，从用户角度用到的就两种录入方式：按压式与滑动式。

　　滑动式：将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。手指按压上去时，无法一次性采集到完整图像。在采集时需要手指划过采集表面，对手指划过时采集到的每一块指纹图像进行快照，这些快照再进行拼接，才能形成完整的指纹图像。滑动式传感器，由上向下滑，再完成指纹拼接

　　滑动式的优点是成本低、易集成，可采集大面积的图像，应用传统的特征点算法，但缺点是需要客户有一个连贯规范动作采集图像，体验效果比较差，在之前的应用推广中不太成功。

　　按压式：手指平放在设备上以便获取指纹图像。一般为了获得整个手指的指纹，必须使用比手指更大的传感器，整个手指同时按压在传感器之上。

　　按压式的优点是客户体验好，只用一次按压就可以采集图像，与客户在手机应用的操作习惯匹配，无须教育客户。缺点是：成本高，集成难度大，一次采集图像面积相对较小，没有足够的特征点，需要用复杂的图像比对算法进行识别。

　　三、全球手机指纹识别方案厂商分析

　　面对这样一个巨大的市场，苹果在iPhone 5s上率先标配了指纹识别，推动了指纹识别技术在智能手机市场的应用，之后众多的国产芯片厂商也纷纷杀入指纹识别市场，而且数量众多。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