光学与光电技术

浅析智能门锁的光学和半导体指纹识别装置的区 

来源:光学与光电技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-08-03

光学指纹头:光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术,光学指纹采集设备始于1971年,其原理是光的全反射(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面,反射光线由CCD去获得,光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射,光线被反射到CCD,而射向脊的光线不发生全反射,而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方,这样在CCD上形成了清晰的指纹图像。

半导体指纹头:半导体指纹采集无论是电容式还是电感式,其原理类似。在一块成千上万半导体器件的“平板”上,手指贴在其上与其构成了电容(电感)的另一面,由于手指平面凸凹不平,凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样,形成了电容(电感)数值就不一样,设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总,便完成了指纹采集。

一、指纹识别装置差异分析:

简而言之,光学指纹头是利用光学的反应来实现指纹的成像,而半导体指纹头是利用了电位的差异从而形成了指纹的成像,两者在成像的原理上是有着本质上的差异的,这一点毋容置疑。综合现在指纹锁的特点与两者成像的特点,差异就出来了。

1、光学指纹头对手指温度要求高,虽然光学对识别温度要求不高,但对手指温度要求高,一旦手指纹路变形,比如或者温度过低指纹变形的时候,光学指纹头无法识别正确的指纹,出现拒识,这也是目前很多光学指纹锁一旦手指纹路受温度影响,开启智能锁比较麻烦的原因之一。

2、半导体指纹头对干湿手指适应性相对较差,因为根据其成像原理,一旦间电位差过小或过大,就无法形成清晰的手指图像,在算法识别上就会有很大的困难,无法用算法来弥补识别上的差异,出现误识或拒识。而干、湿手指就是这种情况,识别图像要么过重,要么过轻,无法做到精准识别。

3、光学指纹头因为主要成像装置是一般都是钢化玻璃,其硬度大、耐磨、强度高等这些物理特性决定了,光学指纹头对一些在使用过程当中的非利器的刮碰不会受到伤害,或者伤害较小,对识别影响较少。

但半导体传感器由于其是半导体硅片,表面一般为涂料的涂层,正常使用不影响寿命,但如果一些稍硬的物件,例如钥匙、门卡等刮擦,则容易受到损害,从而影响到指纹识别的精准性,甚至无法使用。

4、光学指纹头因为需要光的折射反应,一般使用的体积和面积都会比较大,对智能门锁的外观、结构等设计相对要求会比较高。尽管近一两年光学屏下指纹解决了体积的问题,但目前仍然没有普及。而半导体其本身就是电子原器件,一片薄薄的硅片,体积和面积都相对较小,对智能门锁的外观和结构设计影响较小。

5、关于指纹残留的问题。光学指纹头由于其识别主材是玻璃,玻璃的表面更加容易留下痕迹,因此容易出现指纹残留的问题,因此,光学识别智能门锁在设计算法的时候,就需要解决指纹残留的问题,要么增加成本,要么牺牲安全性。而半导体,只要涂层不是亮面陶瓷等,普通的涂层根本不存在残留指纹的说法,一般算法也不太考虑指纹残留的问题。

6、单纯的从传感器类型角度以及成像的原理,识别的机制来看抗静电这一与智能门锁质量息息相关的指标。光学传感器对静电具有天生的抗性,而半导体则要在防静电上多做很多功课。

7.从价格角度讲,随着指纹识别传感器的生产工艺和市场保有量的增加,早期光学指纹头相对成熟,价格较低,半导体高速发展,但价格稍贵,经过了几年的发展,半导体传感器已经占据了绝大部分市场份额,而且价格也已经降到了更加贴近需求的状态,价格很低,性价比非常高。而光学传感器则开始向高端,例如屏下指纹等新的识别方式发展了。其价格反而高于半导体传感器。

二、总结:

科技发展是飞快的,2015年,光学指纹传感器以其性价比优秀,产品成熟稳定,尽管有着体积和面积过大,对智能门锁外观和结构要求高等缺点,但仍然占据着主流市场,但在2017年以后,经过了长期的积累与发展,半导体以其适用广泛,要求低,性价比同样优秀等优点,开始占据优势的地位,而光学半导体则向着高端开始演进,屏下指纹、超薄光学传感器等方面也取得了不错的成果。

讲在最后

最近一些年,针对普遍出现的指纹复制的问题,两者都进行了包括活体识别等诸多的防复制方面的研究。总体来看,半导体因为市场占有率高,在防指纹复制的技术方面走的更远一些,但目前仍然没有完善的方法解决关于活体指纹的完全防复制。无论是生物电还是温度传感等方面。

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