當(dāng)前智能鎖所采用的的生物識(shí)別技術(shù)中，指紋識(shí)別（光學(xué)+半導(dǎo)體）應(yīng)用占市場(chǎng)97%。從智能門鎖硬件層面來(lái)看，指紋模組主要包括傳感器芯片、算法IC、存儲(chǔ)等。在軟件層面，指紋識(shí)別算法則為重點(diǎn)。從智能鎖市場(chǎng)情況來(lái)看，很多鎖企對(duì)于指紋算法缺乏認(rèn)知，無(wú)法選擇適合自身產(chǎn)品的算法，濫用指紋方案，為鎖具成品的安全埋下了隱患。

從宏觀來(lái)看，指紋識(shí)別過(guò)程分為兩個(gè)步驟：定位和打分。常用的圖像算法和特征點(diǎn)算法都屬于定位算法。

ⅰ。 圖像算法

原理：基于圖形結(jié)構(gòu)本身，對(duì)圖形局部或全局進(jìn)行信息提取和數(shù)字化描述。因需要描述的信息量大，所以產(chǎn)生的圖形模板數(shù)據(jù)量也較大，需要較高的運(yùn)算資源來(lái)支持其完成圖像采集、分析、存儲(chǔ)、比對(duì)等工作。

識(shí)別過(guò)程：指紋圖像識(shí)別算法采取全局比對(duì)的方式，包括指紋圖像獲取、圖像處理、模板生成和圖像比對(duì)等四個(gè)過(guò)程。

a、指紋圖像獲?。和ㄟ^(guò)指紋傳感器采集指紋圖像。目前，指紋傳感器主要有光學(xué)式、電容式、超聲波方式等。圖像算法支持小面積的指紋傳感器。

b、圖像處理：包括指紋區(qū)域檢測(cè)、圖像質(zhì)量判斷、頻域?yàn)V波、頻譜分析、圖像增強(qiáng)等過(guò)程。

c、模板生成：圖像拼接獲得手指的整體圖像，形成指紋圖像模板。

d、圖像比對(duì)：將輸入指紋的圖像與已有的指紋圖像模板進(jìn)行匹配，給出兩枚指紋的相似度得分，從而給出判決結(jié)果。

優(yōu)缺點(diǎn)：圖像算法可利用極小范圍內(nèi)的指紋信息識(shí)別異同。但這類算法在指紋圖像獲取時(shí)需多次采集，其中典型的應(yīng)用就是手機(jī)上普遍采用的指紋方案，手機(jī)在錄入一個(gè)手指指紋時(shí)往往會(huì)要求用戶變換角度、按壓多次。

此算法對(duì)于運(yùn)算資源需求較高，即硬件成本相對(duì)較高。另外，在較大數(shù)量的指紋比對(duì)時(shí)，在比對(duì)速度和誤識(shí)率方面都會(huì)遇到挑戰(zhàn)。

適用場(chǎng)景：適合指紋容量小、安全級(jí)別不高、體驗(yàn)要求不高的產(chǎn)品上。

ⅱ。 特征點(diǎn)算法

原理：基于圖像紋理結(jié)構(gòu)，提取出指紋特征點(diǎn)，及其位置、相互關(guān)系、曲率等相關(guān)信息，并以此做指紋比對(duì)。指紋特征點(diǎn)一般有以下6大類：

1. 終結(jié)點(diǎn)：一條紋路在此終結(jié) ；

2. 分叉點(diǎn)： 一條紋路在此分開(kāi)成為兩條或更多的紋路；

3. 分歧點(diǎn)： 兩條平行的紋路在此分開(kāi)；

4. 孤立點(diǎn)： 一條特別短的紋路，以至于成為一點(diǎn) ；

5. 環(huán)點(diǎn)： 一條紋路分開(kāi)成為兩條之后，立即又合并成為一條，形成一個(gè)小環(huán) ；

6. 短紋：一端較短但不至于成為一點(diǎn)的紋路 。

識(shí)別過(guò)程：特征點(diǎn)算法采取局部比對(duì)的方式，主要包括指紋采集、圖像處理、特征點(diǎn)提取、指紋比對(duì)等過(guò)程。

a、指紋采集：通過(guò)指紋傳感器采集指紋圖像。

b、圖像處理：包括指紋區(qū)域檢測(cè)、圖像質(zhì)量判斷、方向圖和頻率估計(jì)、圖像增強(qiáng)、指紋圖像二值化和細(xì)化等。

c、特征點(diǎn)提?。簭闹讣y圖像中提取出6種特征點(diǎn)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。

d、指紋比對(duì)：將兩枚指紋的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，給出兩枚指紋的相似性得分，給出是否為同一手指的判斷結(jié)果。

優(yōu)缺點(diǎn)：特征點(diǎn)算法的優(yōu)勢(shì)是高速、有效、準(zhǔn)確。但其依賴于特征點(diǎn)的多少，如果圖像太小，則獲取的特征點(diǎn)太少，識(shí)別效果會(huì)出現(xiàn)較大變化。

適用場(chǎng)景：適合大容量指紋比對(duì)、安全級(jí)別高、體驗(yàn)要求高的產(chǎn)品上。

市面上智能鎖采用的指紋方案主要以光學(xué)、半導(dǎo)體兩種為主。一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)?u>光學(xué)傳感器的圖像采集不穩(wěn)定，不適合搭配圖像算法，如果搭配則需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理。算法的選取與傳感器的硬件特性有關(guān)，傳感器越好，能夠配合的算法也就越多。

指紋算法主要由產(chǎn)品安全性等級(jí)、所需存儲(chǔ)的指紋數(shù)量、指紋圖像大小、指紋識(shí)別體驗(yàn)效果、成本要求等因素決定。圖像算法可以配合面積較小的傳感器，但對(duì)計(jì)算資源要求較高；特征點(diǎn)算法需要較大面積的傳感器，但對(duì)計(jì)算資源要求較低。

但是，從指紋方案的安全性來(lái)講，傳感器面積越大，所采集到的有效信息會(huì)越多。相對(duì)小面積傳感器，安全性、識(shí)別率也更高。當(dāng)傳感器面積足夠采集到一個(gè)完整的全指紋圖像時(shí)，此時(shí)的指紋信息最為完整，安全性能達(dá)到最佳。

當(dāng)前業(yè)界魚(yú)龍混雜，又缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)一定的傳感器面積的小型化傾向。從指紋識(shí)別安全性的角度來(lái)說(shuō)，這并不是一個(gè)完全正確的做法。

從技術(shù)的角度，指紋識(shí)別包括了定位和打分兩大過(guò)程，指紋方案的安全性更主要是與打分機(jī)制相關(guān)，即對(duì)于兩個(gè)比對(duì)指紋之間的相似度判定，及通過(guò)閾值的設(shè)置規(guī)則等。

目前有部分廠商為了降低成本、尋求指紋鎖識(shí)別的高通過(guò)率，以致弱化或簡(jiǎn)化了指紋識(shí)別里的打分機(jī)制，使得指紋方案存在著安全隱患。這樣的指紋方案無(wú)法排除與真指紋有局部相似或相同的假指紋。

那么，如何分辨指紋方案中是否含有安全隱患呢？

可以采用如下實(shí)驗(yàn)檢測(cè)：選取兩個(gè)膜，第一份膜為真指紋，第二份膜為假指紋，另外將真指紋和假指紋各選取一半組成第三份膜，然后用這三份膜分別開(kāi)鎖。如果只有第一份膜能開(kāi)，其余兩份都不能，那么說(shuō)明此指紋方案含有較為強(qiáng)化的打分機(jī)制；如果第一、三份膜都能開(kāi)鎖，說(shuō)明這個(gè)指紋方案不含有打分機(jī)制或者弱化了打分機(jī)制，并且可以在第三份膜上調(diào)整真假指紋的比例，來(lái)判斷打分機(jī)制的弱化程度。

指紋膜

隨著指紋在軟硬件技術(shù)上的發(fā)展，以往因成本偏高只有政府、金融、公安等專業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用，而現(xiàn)在除手機(jī)、指紋鎖、掛鎖等產(chǎn)品外，還不斷涌現(xiàn)出更多采用指紋識(shí)別的創(chuàng)新產(chǎn)品。兩種算法，都具有自身技術(shù)特點(diǎn)，相互借鑒、融合或?qū)?huì)成為指紋算法發(fā)展方向。