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探秘TouchID指纹扫描技术

发布时间:2017-12-07 09:30:00 文章来源:未来智讯    
    当iPhone5s碰上Touch ID
    北京时间2013年9月11日凌晨,万众期待的苹果新品发布会在加州苹果公司总部召开。虽然在发布会召开之前,各大媒体已经将苹果即将发布的产品预测得八九不离十了。但真当苹果宣布将指纹识别技术—Touch ID植入到iPhone 5s中的时候,人们还是免不了要震惊一下,因为这毕竟是第一次有公司将指纹识别技术加入到手机中。
    据苹果官方资料显示,Touch ID的整个指纹扫描系统包括扁平的蓝宝石晶体、不锈钢检测圈以及指纹扫描阵列,它们全都整合在 iPhone 5s 的 Home 键中。苹果在发布会上对这个指纹传感器的定位就是:用一种新的更智能的方法来保护用户iPhone安全。
    这就是苹果官方对于Touch ID的解释,意思就是说这货的作用是取代密码,因为它比密码输入更快捷而且也更安全,然后就没有了……
    也许只看到这里,可能很多朋友都会大呼坑爹“我勒个去!就这功能,公司前台那个200多块钱的考勤机都能做到,苹果还拿来当作是高科技……”确实,当笔者第一次看到这货的时候,也是这样想的。但当我真正了解了Tcouh ID之后,才发现这确实算是十足的高科技产品,至少在iPhone 5s之前,还没有哪个公司这样做过。
     Touch ID诞生记
    说到Touch ID,就不得不提到AuthenTec。这家于2007年注册上市的公司,一直从事桌面识别系统的研究,曾与三星、HP和戴尔等多家知名厂商合作过,每年营收超过7 000万美元。2012年8月,苹果公司以每股8美元,总价3.56亿美元—高于市场58%的价格收购了该公司。也就是从那时开始,互联网上就一直流传出了苹果公司将在手机、Mac或平板电脑中加入指纹识别技术的传闻。
    我勒个去!做个指纹识别系统就能卖3亿多美元,看来AuthenTec的技术确实是世界顶尖的。但它和一般常见的诸如考勤机的指纹识别系统有什么区别呢?不急,让我们一起来看看指纹识别技术的原理吧!
    通常,市场上的指纹检测设备主要分为3大类—光学式、电容式和射频式。当然,还有压感和声纳式,不过使用面都比较窄。
    光学式的指纹识别技术在国内使用得还是比较普遍,不少企业的门禁和打卡系统就是使用这种方式。光学式的指纹识别技术有个很明显的特征,就是会有绿色或者红色的底灯照射在指纹采集区,采集区多是拇指大小的一块玻璃区域。原理就是通过底灯给按在采集区上的指纹充分的光线之后,使用CCD拍摄手指指纹进行采样。不过这种方式的指纹识别技术很难做得小或者薄,而且识别率较差。如果手指上有墨水,那这种技术就很难将指纹识别出来。
    电容式和射频式的指纹识别方式有一个共同的特点,就是—识别精度很高,受手指表面影响较小。平常我们在银行或者笔记本电脑上看到的指纹识别技术一般都是采用的这两种。不过,它们分别也有自己的缺点。
    电容式识别是通过指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容的高低差,从而描绘整个接触面的指纹图像,然后通过模式识别算法进行处理。但人的手指总会些特别的状况,比如说脱皮或是老茧都会使扫描的指纹图像很浅。
    而射频技术是将一个射频信号发射到真皮层。因为人体的细胞液是导电的,读取真皮层的电场分布而获得整个真皮层最精确的图像。因为指纹的沟和脊的部分电场强弱是不同的,所以扫描能获得很完整的图像,甚至包括人的汗孔。但是水和汗液也是导电的,所以当手上有水或者汗的时候,射频技术的扫描方式得到的效果也会很差。
    现在看来,这三种主流的指纹识别方式都有自己明显的缺点,而Touch ID所使用的是哪种技术呢?呃……,这个问题其实还不好回答,因为这正是AuthenTec公司的厉害之处。
    实际上,AuthenTec公司本来是着重研究射频式识别技术的。不过在它上市之后,立即就收购了专们研究电容识别技术的upek公司。换句话说就是,苹果在收购AuthenTec公司之后,就同时拥有了射频式和电容式这两种识别技术最先进的科技。不过也正是因为这样,才很难回答Touch ID到底使用了什么技术。
    从苹果官方公布的数据上来看,因为它公布了Touch ID有500dpi的阵列,从这点上来看,它使用的应该是电容式指纹采集方式。但是,从苹果公布的图片中我们可以看到,电容式识别器的上层,他们又加入了一块水晶石玻璃—就是Home按键的最外层。这就导致了电容式指纹采集方式很难在这样的结构中获取清晰的图形。于是一个大胆的猜测就出现了:Touch ID采用的是射频式和电容式混合的采集方式。通过发射频信号到手指的指纹上,然后水晶石下面的感应元件读取从真皮层反射回来的信号,形成一幅指纹图像。之后用电容式的算法进行图像增强,计算方向图,数值化处理,然后细化等一系列非常复杂的过程,形成指纹图像或者模板。(注:这种方式只是推测,并未得到苹果官方的证实)这样一来,就集合了射频式图像清晰,面对老茧和一样能从容面对,也有电容式扫描技术识别速度快和精确的优点。
    好了,看到这里,大家还认为Touch ID是一种过时、廉价或者随处可见的技术吗?虽然它的作用和考勤机上的指纹识别相似,但无论是从识别速度、精度或是适用场景方面都远远超越了我们平时常见的指纹识别方式。并且,将指纹识别方式加入到手机当中,不但加强了手机的安全性,还能为用户们提供更多的便利。
    扩展阅读
    Touch ID,除了解锁还能干啥?
    登录网站
    每个网站都有自己的账号密码,多了很多人都记不住,如果都用同一个密码又不安全。
    其实,在iOS7中有一个新增的功能—iCould Keyring(钥匙串)。钥匙串可以把你在各个网站的密码保存在iCloud中,这样上网的时候就不需要记密码了,Safari会直接帮你把密码填好。但是没有指纹保护你会放心用吗?将指纹识别和iCloud钥匙串结合起来,就可以确保你的密码安全。这样你用Safari上网的时候,只要手指一摸Home键,Safari就可以从钥匙串里找到你的密码并帮你登录网站。如果指纹验证不通过,Safari就拿不到你的密码。
    登录APP
    很多APP都需要注册账号并登录,比如说微博、微信、QQ、淘宝、支付宝和豆瓣等。万一恢复系统或者删了APP很有可能就忘了账号密码,这种事情大家都遇到过吧?
    将来苹果很可能会提供API接口给各个APP,将账号密码保存到iCloud里,并且通过指纹验证可以读取。这样登录APP的时候只需要手指一摸Home键,APP就能从iCould里获得之前保存的帐号密码完成登录。
    移动支付
    现在不少Android手机都有NFC功能,但是移动支付市场却一直都没火起来。其中一个原因就是手机钱包用起来太麻烦而且不安全。
    如果将手指放在Home键上就可以直接完成支付,是不是又便捷又安全呢?
    个性化账户
    将来手机上可以有多个用户的账户,不同的人刷指纹进去看到的是不同的APP列表,APP里边的信息也是该用户的。这样如果家里小盆友要用你的手机玩,他只能用他自己的账户,不能看到你的东西;朋友要临时用你的手机,可以用访客账户。这样是不是比Windows的访客系统要人性化很多呢?
    解锁货验证其他设备
    比方说用来开电子门锁、车门或者打开对应的APP,验证指纹,通过网络就可以打开家门或者发动汽车;又比方说你在电脑或者电视上上网,需要输入密码,如果绑定了Apple ID,同样可以通过手机验证然后电脑或电视就可以获得密码。
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