指紋解鎖是目前市場(chǎng)上最多人使用的解鎖方式，不僅如此，指紋通用可以適用于支付方式，微信和支付寶都可以支持指紋支付。那么，指紋解鎖原理是什么?下面將會(huì)為大家介紹。

指紋解鎖原理

一、指紋介紹：

1、指紋是手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋路。盡管指紋只是人體皮膚的一小部分，但是，它蘊(yùn)涵大量的信息;

2、指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征?？傮w特征指那些用人眼直接就可以觀察到的特征，包括基本紋路圖案、模式區(qū)、核心點(diǎn)、三角點(diǎn)、式樣線和紋數(shù)等?；炯y路圖案有環(huán)型、弓型、螺旋型。局部特征指指紋上的特征點(diǎn)，即指紋紋路上的終結(jié)點(diǎn)、分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn);

二、指紋特征點(diǎn)的4種特性描述：

1、位置：特征點(diǎn)的位置通過(guò)(x,y)坐標(biāo)來(lái)描述，可以是絕對(duì)的，也可以是相對(duì)于三角點(diǎn)的;

2、方向：該特征點(diǎn)所在的局部脊線的方向;

3、分類：特征點(diǎn)有以下幾種類型：終結(jié)點(diǎn)、分叉點(diǎn)、分歧點(diǎn)、孤立點(diǎn)、環(huán)點(diǎn)、短紋等;

4、脊線：特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脊線(di，ai)。特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脊線用在該脊線上的采樣點(diǎn)來(lái)表示。采樣點(diǎn)用該點(diǎn)與對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的距離di，連接該點(diǎn)與對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的直線，以及對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)方向的夾角ai來(lái)表示;

三、指紋識(shí)別的介紹：

1、指紋識(shí)別技術(shù)通常使用指紋的總體特征如紋形、三角點(diǎn)等來(lái)進(jìn)行分類，再用局部特征如位置和方向等來(lái)進(jìn)行識(shí)別用戶身份;

2、首先從獲取的指紋圖像上找到【特征點(diǎn)】，然后根據(jù)特征點(diǎn)的特性建立用戶活體指紋的數(shù)字表示——指紋特征數(shù)據(jù)(一種單向的轉(zhuǎn)換，可以從指紋圖像轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為指紋圖像);

3、由于兩枚不同的指紋不會(huì)產(chǎn)生相同的特征數(shù)據(jù)，所以通過(guò)對(duì)所采集到的指紋圖像的特征數(shù)據(jù)和存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配，計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果，根據(jù)匹配結(jié)果來(lái)鑒別用戶身份;

隨著手機(jī)行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，用戶解鎖手機(jī)的方式從最早的數(shù)字密碼、九宮格屏幕圖案解鎖逐漸進(jìn)化至指紋解鎖、面部識(shí)別解鎖等生物模式，用戶只需用手指按壓指定位置，或者抬起手機(jī)掃描臉部便可一鍵解鎖手機(jī)，操作愈加方便。

在這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步途中，蘋(píng)果、三星、魅族、小米等廠商都起到了重要的作用，我們今天就來(lái)簡(jiǎn)單盤(pán)點(diǎn)下這項(xiàng)技術(shù)25載的發(fā)展簡(jiǎn)史。

01 最早指紋識(shí)別手機(jī)：西門(mén)子(SL10)1088

目前有跡可循的第一款支持指紋解鎖的手機(jī)來(lái)自1999年，來(lái)自西門(mén)子推出的SL1088(SL10)機(jī)型，其也是世界上首款較為成熟的滑蓋手機(jī)，用戶可以將上半部分的屏幕向上推起，不過(guò)如此前瞻性的設(shè)計(jì)并沒(méi)有受到歡迎。

該機(jī)的指紋識(shí)別區(qū)域位于機(jī)身背部，采用刮擦式識(shí)別方式，需要用戶在線性傳感器上緩慢劃過(guò)，拼接成完整指紋。西門(mén)子SL1088還是全球首款3色彩屏手機(jī)，顯示效果再次完成了革新。

02 首款正面指紋解鎖手機(jī)：富士通 F505i

4年后，富士康推出了一款搭載正面指紋識(shí)別的手機(jī)富士通 F505i，如下圖所示，該機(jī)在九宮格鍵盤(pán)的下方植入了一塊刮擦式指紋解鎖模塊，用戶在打開(kāi)手機(jī)后便可用慣用手的拇指隨時(shí)解鎖手機(jī)。

其實(shí)從這款手機(jī)的設(shè)計(jì)上，我們已經(jīng)可以能看到未來(lái)正面指紋解鎖的雛形了，不過(guò)現(xiàn)在離大家聯(lián)想到的iPhone系列還有十年的距離。隨后富士康也陸續(xù)推出了多款支持指紋解鎖的手機(jī)，不過(guò)由于技術(shù)尚未成熟，更多用戶認(rèn)為數(shù)字解鎖已經(jīng)夠用，并未掀起全球性的波瀾。

03 首款支持指紋解鎖的智能機(jī)：MOTO MB860

時(shí)間來(lái)到2011年，摩托羅拉推出了一款MOTO MB860機(jī)型，該機(jī)預(yù)裝Android操作系統(tǒng)，正面搭載了一塊4英寸的電容觸控屏幕，內(nèi)置英偉達(dá)Tegra 2雙核處理器能提供1GHz的工作主頻。

言歸正傳，該機(jī)在機(jī)身頂部加入了刮擦式指紋解鎖識(shí)別模塊，其與電源鍵集成在一起，最初的設(shè)計(jì)意圖可能是希望用戶在按下電源鍵解鎖屏幕時(shí)直接進(jìn)行指紋識(shí)別，但其位置過(guò)于靠上，用戶很難在手持的狀態(tài)下多次精準(zhǔn)刮擦。

04 首款正面按壓指紋：iPhone 5S

2013年，一款跨時(shí)代的機(jī)型iPhone 5S于美國(guó)正式發(fā)布，該機(jī)新增了正面按壓電容指紋設(shè)計(jì)，用戶可以通過(guò)按壓主屏幕按鈕完成手機(jī)的解鎖、購(gòu)買等一系列操作。同時(shí)，手機(jī)記錄下來(lái)的指紋信息全部存儲(chǔ)于本地，進(jìn)一步保證了用機(jī)安全。

iPhone 5S的Home按鍵結(jié)構(gòu)

根據(jù)官方介紹，用戶在按壓Home鍵時(shí)，按鈕上的不銹鋼環(huán)可以檢測(cè)手指接觸，將用戶的指紋透過(guò)HOME鍵傳輸?shù)礁袘?yīng)器。讀取指紋的次數(shù)越多，指紋識(shí)別會(huì)越精準(zhǔn)。也是因?yàn)閕Phone系列巨大的影響力，指紋解鎖技術(shù)正式地出現(xiàn)在了大眾的視野之中。

隨后，魅族快速跟進(jìn)了正面電容按鍵指紋識(shí)別技術(shù)，推出了多款采用類似設(shè)計(jì)的技術(shù)，為指紋解鎖在國(guó)內(nèi)的普及做出了巨大貢獻(xiàn)。

05 首款支持側(cè)面解鎖：努比亞 Z9尊享版

2015年5月，努比亞發(fā)布了Z9系列手機(jī)，其中的“超大杯”nubia Z9尊享版搭載了TiO側(cè)邊指紋設(shè)計(jì)，指紋是被模塊被集成在了機(jī)身側(cè)面的電源鍵之中。不過(guò)，該機(jī)當(dāng)時(shí)主打的還是無(wú)邊框設(shè)計(jì)，觀感還是相當(dāng)優(yōu)秀的。

近日關(guān)于iPhone13的信息越來(lái)越多，很多人都在關(guān)注蘋(píng)果是否會(huì)在iPhone13上采用屏下指紋解鎖。按照蘋(píng)果對(duì)技術(shù)的要求，目前FaceID非常成熟安全，暫時(shí)不會(huì)在iPhone13上采用安全性更低的指紋解鎖。順著這個(gè)話題，今天小編給大家普及下手機(jī)上指紋解鎖實(shí)現(xiàn)的原理。

其實(shí)指紋解鎖實(shí)現(xiàn)的原理都是一樣的，都是通過(guò)提前錄入的指紋去進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)成功，就能實(shí)現(xiàn)解鎖，如果比對(duì)失敗就無(wú)法實(shí)現(xiàn)解鎖，只不過(guò)是傳感器采集指紋的方式不同而已。根據(jù)傳感器采集指紋方式不同，手機(jī)上的指紋解鎖可以分為三類。第一類是電容式的指紋解鎖，第二類就是屏下光學(xué)指紋解鎖，第三類就是超聲波屏下指紋解鎖。

首先，電容式的指紋解鎖它的代表機(jī)型是iphone5S、iphone6s等，這部分帶有實(shí)體指紋按鍵的機(jī)型。主要的解鎖原理就是通過(guò)硅晶圓，當(dāng)用戶指尖皮膚上的電解液與硅晶圓相互接觸時(shí)，就能夠形成電子磁場(chǎng)，因?yàn)槊總€(gè)人的指紋都是不同的，有不同的凹凸點(diǎn)，這樣就能夠通過(guò)電子場(chǎng)形成不同的指紋形狀，如果與之前錄入的對(duì)比指紋一致，就能夠進(jìn)行解鎖。

我們以iPhone5S為例來(lái)說(shuō)明，在傳感器上有多個(gè)極點(diǎn)，通過(guò)這樣來(lái)手機(jī)用戶的指紋紋路，指紋上的紋路，就會(huì)形成不同的電容值，這樣就能夠形成指紋的圖像，這樣就能夠進(jìn)行對(duì)比解鎖手機(jī)了。目前已經(jīng)很少再有電容式指紋解鎖，在使用過(guò)程中，如果說(shuō)手指有水分，就會(huì)導(dǎo)致指紋解鎖時(shí)形成的電場(chǎng)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)解鎖不靈敏。所以說(shuō)當(dāng)前很少再有電容式指紋解鎖。

屏下光學(xué)指紋它實(shí)現(xiàn)的原理就非常簡(jiǎn)單，就類似于相機(jī)的原理，一般只采用在OLED的屏幕上面，因?yàn)镺LED的屏幕?？梢源蚩?，可以自發(fā)光。當(dāng)咱們需要指紋解鎖的時(shí)候，指紋的這塊區(qū)域先把屏幕點(diǎn)亮，光線再通過(guò)像素的間隙往下邊傳導(dǎo)到CMOS傳感器上邊，再經(jīng)過(guò)一些濾光鏡，過(guò)濾掉這些沒(méi)有用的光線，然后再通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)上這些細(xì)微的透鏡把這些采集點(diǎn)給放大，最后繪制成一個(gè)灰度的圖像，在和之前錄入的指紋圖像進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)成功就可以實(shí)現(xiàn)解鎖，比對(duì)不成功就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

事實(shí)上蘋(píng)果從iPhone8系以后，從iPhoneX開(kāi)始就已經(jīng)放棄了指紋解鎖，iPhone13系列同樣不支持指紋解鎖。包括正背面實(shí)體指紋解鎖，邊框側(cè)面電源鍵指紋解鎖，甚至屏幕指紋解鎖統(tǒng)統(tǒng)都沒(méi)有了。

對(duì)于iPhone13系列手機(jī)來(lái)說(shuō)，蘋(píng)果更重視面容識(shí)別升級(jí)，已經(jīng)支持口罩模式下的面部識(shí)別解鎖。

反觀安卓陣營(yíng)這邊，放棄正背面指紋解鎖后，更多手機(jī)采用屏幕指紋識(shí)別，而且技術(shù)非常成熟，特別是在新冠疫情期間，很多人佩戴口罩，有指紋解鎖的手機(jī)，解鎖手機(jī)操作就特別便捷。

而只有面容識(shí)別的iPhone手機(jī)前期只能通過(guò)摘下口罩的面容識(shí)別來(lái)解鎖手機(jī)，好在升級(jí)iOS 15.4系統(tǒng)以后，蘋(píng)果才增加了口罩模式。

以蘋(píng)果的調(diào)性來(lái)說(shuō)，一般會(huì)在技術(shù)特別成熟時(shí)加入新功能，例如，iPhone 13 Pro與Pro Max擁有了三星LTPO屏幕與Promotion技術(shù)，屏幕刷新率在10-120Hz之間動(dòng)態(tài)調(diào)整，有效解決了高刷屏幕耗電的弊端。

實(shí)體指紋識(shí)別鍵是不可能恢復(fù)到iPhone手機(jī)正面，畢竟影響手機(jī)正面屏幕屏占比，放到背面也是影響簡(jiǎn)約美觀風(fēng)格，側(cè)面說(shuō)實(shí)話解決不舒服，唯一的解決方案還是成熟的屏下指紋方案。那為什么iPhone13系列依舊不用呢?

1、蘋(píng)果手機(jī)銷量眾所周知，考慮成本因素，能少一個(gè)零件，整體可以節(jié)省不少銀子。

2、技術(shù)角度講，iPhone13上的3D結(jié)構(gòu)光面容識(shí)別，蘋(píng)果認(rèn)為比指紋解鎖更安全，反而覺(jué)得指紋識(shí)別很雞肋。

3、雖然屏下指紋模塊技術(shù)很成熟，但加入后，系統(tǒng)層面需要適配，有它也要用電，綜合考慮手機(jī)內(nèi)部空間、軟件支持成本、耗電等因素，iPhone13還是沒(méi)有支持指紋解鎖。

4、蘋(píng)果很多時(shí)候通過(guò)培養(yǎng)用戶習(xí)慣，讓用戶接受自己的設(shè)計(jì)理念，不到萬(wàn)不得不會(huì)妥協(xié)，沒(méi)辦法iPhone的銷量就是高。