2015年美國CES展上，一款擁有2000PPI超高分辨率的光學(xué)指紋采集器吸引了全球手機(jī)廠商的目光。這款由中國印象認(rèn)知推出的名為UTFIS的超薄型光學(xué)指紋傳感器，分辨率超越了目前市面上主流的電容式指紋傳感器，是蘋果手機(jī)指紋識(shí)別芯片的四倍。
據(jù)印象認(rèn)知總經(jīng)理王曙光博士透露，UTFIS采用了自主研發(fā)的矩陣式微孔陣列(MAPIS)專利技術(shù)，分辨率高達(dá)2000PPI產(chǎn)品，是目前全球首款可用于移動(dòng)電子設(shè)備、且厚度僅有1.5mm的光學(xué)指紋采集器。
“小孔成像原理”帶來的革命性突破
據(jù)悉，UTFIS的誕生源于印象認(rèn)知在古老的“小孔成像原理”上的新發(fā)現(xiàn)。
在現(xiàn)代生活中，極少有使用小孔成像的工業(yè)產(chǎn)品，在物理教科書中，小孔成像原理也僅作為一種樸素原理簡單介紹。但印象認(rèn)知為了實(shí)現(xiàn)超薄尺寸的光學(xué)指紋采集器，重新審視了這一古老的成像原理，并在其中發(fā)現(xiàn)了小孔成像的諸多優(yōu)點(diǎn)。
王曙光博士介紹稱：首先，小孔成像不需要光學(xué)鏡頭和其他復(fù)雜的附屬部件，非常簡單，也不存在焦距問題。而照相機(jī)等所使用的凸透鏡成像，通常要求物距為焦距的兩倍以上，像距為焦距的一倍至兩倍之間，這樣就限制了物像之間的距離。因此，如果使用小孔成像，則物像之間的距離可以做到非常之小，意味著我們可以把指紋采集器做得很薄。其次，指紋采集是可控環(huán)境，意味著我們可以使用很小的小孔，同時(shí)提供較強(qiáng)照明以避免成像黯淡的問題。
在此基礎(chǔ)之上，印象認(rèn)知團(tuán)隊(duì)成功自主開發(fā)MAPIS 技術(shù)(矩陣式微孔陣列)，并藉此替代了傳統(tǒng)光學(xué)指紋采集器的透鏡系統(tǒng)。此外，UTFIS用透明薄板代替了傳統(tǒng)材質(zhì)三棱鏡，進(jìn)而使產(chǎn)品獲得1.5mm的超薄尺寸，是傳統(tǒng)光學(xué)指紋采集器的幾十分之一，成功解決了將光學(xué)指紋采集器小型化的難題。此外，MAPIS技術(shù)的成本并不高，只需要光學(xué)透鏡系統(tǒng)的幾十分之一，為日后批量生產(chǎn)提供了可能。
2000PPI超高分辨率，國際領(lǐng)先
MAPIS技術(shù)帶來的另一項(xiàng)巨變，是UTFIS分辨率達(dá)到驚人的2000PPI。這一突破性的成果，對(duì)于整個(gè)智能手機(jī)、移動(dòng)支付等領(lǐng)域都將產(chǎn)生巨大的革命性意義，或?qū)⒓铀倩ヂ?lián)網(wǎng)移動(dòng)端從傳統(tǒng)密碼、手勢(shì)識(shí)別向指紋識(shí)別轉(zhuǎn)變。
目前，全球范圍內(nèi)為智能手機(jī)提供指紋識(shí)別技術(shù)的廠商不超過10家，其中包括被蘋果收購的AuthenTec，以及Fingerprint Cards、Validity、Goodix匯頂科技等非蘋果系供應(yīng)廠商。AuthenTec是目前公認(rèn)的業(yè)界最強(qiáng)，但其為蘋果開發(fā)的指紋傳感器分辨率也僅有500PPI。而UTFIS創(chuàng)新性突破2000PPI的超高分辨率，將直接登上全球智能手機(jī)指紋識(shí)別技術(shù)的頂端。
此外，光學(xué)指紋傳感器要比電容式傳感器更為穩(wěn)定，且不像電容式易受腐蝕、磨損和靜電干擾破壞。在傳統(tǒng)市場上，尤其是在AFIS、證件、通關(guān)、門禁等領(lǐng)域，光學(xué)指紋識(shí)別依舊是主流，智能手機(jī)應(yīng)用指紋識(shí)別才剛剛起步。這也意味著UTFIS的出現(xiàn)，有望加速指紋識(shí)別的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)大眾化、常態(tài)化。
汗孔識(shí)別打通“三級(jí)特征”
UTFIS不僅繼承了傳統(tǒng)光學(xué)指紋傳感器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還通過超高的分辨率，實(shí)現(xiàn)了電容式指紋傳感器所無法達(dá)到的安全級(jí)別。
指紋的特征通常可分為三級(jí)。一級(jí)特征表示指紋的紋型、流向等宏觀特征;二級(jí)特征表示指紋的 Galton 細(xì)節(jié)，即紋線的分叉點(diǎn)、端點(diǎn)等特征;三級(jí)特征則是更高分辨率上的紋線屬性，例如紋線的偏移、寬度、汗孔、邊緣形狀、斷裂、褶皺、傷疤，以及其他的永久性特征。在國內(nèi)、國際刑偵，包括傳統(tǒng)指紋識(shí)別應(yīng)用市場，基本采用二級(jí)特征，使用三級(jí)特征的意義并不是很大。但隨著智能手機(jī)的發(fā)展，受限于尺寸及成本，二級(jí)特征已經(jīng)越來越不能滿足“準(zhǔn)確識(shí)別”的需求。
當(dāng)指紋采集面積足夠大時(shí)，基于二級(jí)特征的識(shí)別具有很高的準(zhǔn)確性。一些最優(yōu)秀的算法可以達(dá)到 0.1%的EER( Equal Error Rate，相等錯(cuò)誤率。是衡量指紋識(shí)別準(zhǔn)確性的主要指標(biāo)，EER 越低，意味著識(shí)別準(zhǔn)確性越高)。但智能手機(jī)需要使用尺寸更小的指紋采集器，多為8mm×8mm、9mm× 9mm等，并有向6mm×6mm演化的趨勢(shì)。印象認(rèn)知在做相關(guān)測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果只使用二級(jí)特征，在8mm×8mm采集面積且分辨率依舊是500PPI時(shí)，EER升高至15%以上，這個(gè)數(shù)據(jù)意味著指紋識(shí)別將同時(shí)有15%的拒識(shí)率及15%的誤識(shí)率。對(duì)此，王曙光博士表示，即便僅作為手機(jī)的屏幕解鎖，這種識(shí)別準(zhǔn)確性也是不可接受的。
而如果提高采集分辨率，獲得第三級(jí)特征，情況則變得完全不同。目前相關(guān)的實(shí)驗(yàn)顯示，在小尺寸采集面積時(shí)，汗孔識(shí)別比細(xì)節(jié)點(diǎn)識(shí)別具有明確優(yōu)勢(shì)。但使用第三級(jí)特征，至少要求指紋采集的分辨率達(dá)到 1000PPI。而UTFIS通過MAPIS技術(shù)獲得2000PPI的采集分辨率，改變了傳統(tǒng)指紋采集器匹配細(xì)節(jié)點(diǎn)的缺陷，成功實(shí)現(xiàn)汗孔識(shí)別，使得在智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)“三級(jí)特征”指紋識(shí)別的難題迎刃而解。
在蘋果推出iPhone5S之前，半導(dǎo)體式指紋采集器一直處于不溫不火的狀態(tài)。但在蘋果的帶領(lǐng)下，以電容式為代表的半導(dǎo)體指紋采集器的市場地位發(fā)生了翻天覆地的改變，在智能手機(jī)上搭載指紋識(shí)別技術(shù)也成為一種趨勢(shì)，包括三星、華為、魅族、OPPO等知名手機(jī)廠商，也紛紛推出搭載指紋識(shí)別的智能手機(jī)。而性能更加優(yōu)越的UTFIS芯片的出現(xiàn)，必將開辟出一個(gè)屬于光學(xué)指紋識(shí)別的欣欣市場，重新贏得投資市場及手機(jī)廠商的青睞。
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