手机指纹解锁的原理是什么?

指纹识别模块的原理和分类指纹识别模块是通过特定的感应模组实现对于个体指纹特征的识别。简单来说,每一个指纹手机都会拥有一个指纹识别模块,通过该模块将用户的指纹收集并转化成数据,存储在手机存储的特定区域,在使用的时候进行调用,而不同的指纹识别技术收集指纹的方式也有所不同。根据收集指纹的方式不同,指纹识别模块目前主要分为光学式指纹模块、电容式指纹模块、射频式指纹模块。

光学式指纹技术原理(图片引自Phone Arena)光学式指纹模块是利用光线反射成像识别用户指纹,该类型指纹模块对使用环境的温度湿度都有一定的要求,并且在识别准确度上并不理想,再加上这种模块一般会占用更大的空间,使其难以在手机端有所作为。电容式指纹技术原理(图片引自Phone Arena)电容式指纹模块是利用硅晶元与导电的皮下电解液形成电场,指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化,借此可实现准确的指纹测定。

该方式适应能力强,对使用环境无特殊要求,同时,硅晶元以及相关的传感原件对空间的占用在手机设计的可接受范围内,因而使得该技术在手机端得到了比较好的推广。目前的电容式指纹模块也分为划擦式与按压式两种,前者虽然占用体积较小,但在识别率以及便捷性方面有很大的劣势,这也直接导致厂商全都将目光锁定在了操作更加随意、识别率更高的按压式电容指纹模块。

电容纹识别模组主要由芯片、“蓝宝石”、金属环、软板、载板等组成,其中芯片也就是传感器部分,而“蓝宝石”负责作为保护层(有厂商选择其他材料做为保护层,成本相应会降低),金属环作为指纹识别的触发装置。射频指纹技术原理(图片引自Phone Arena)射频指纹模块现阶段包含无线电波探测与超声波探测两种,原理与探测海底物质的的声纳类似,是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。

射频指纹模块技术是通过传感器本身发射出微量射频信号,穿透手指的表皮层去控测里层的纹路,来获得最佳的指纹图像。这一类指纹模块最大的优点便是手指无需与指纹模块相接触,因而不会对手机的外观造成太大影响。基于这一点,射频指纹模块也成为了未来指纹识别的主要发展方向之一。为什么手机指纹解锁一见湿手就怂了?为什么指纹识别见水失灵?(图片引自The Verge)一方面,现在绝大多数智能手机均利用指纹纹路凹凸不平形成的影像。

当手指按在玻璃板上,由于指纹是纹路性的,纹线是凸出的,会接触到玻璃板,形成痕迹;而纹线之间是凹下去的,接触不到玻璃板,不能形成痕迹,这样,在玻璃板上就会形成明暗相间的条纹图案。但是当手指湿润时,指纹表面有一层水膜,这个水填平了纹线之间的凹陷部分。这样,当手指按到玻璃板上,就不会出现明暗相间的条纹了,指纹自然无法识别了。

另一方面,目前用在手机中利用率较高的,主要还是电容式。电容式指纹识别技术当然是利用人体的电流感应进行工作的;据了解,电容式技术的指纹识别传感器周围镀有狭长的电极,当手指触摸传感器表面时,由于人体电场,人体指纹纹路与传感器表面会形成一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指就会从接触点表面吸走一个很小的电流,这个电流分从周围的电极中流出,并且流经周围电极的电流与指纹到周边的距离成正比,控制器通过对电流比例的精确计算,从而得出触摸指纹纹路。

因为水具有导电特性,当湿手去触摸传感器时,手指表面的电流就会被手指上的水影响,从而造成指纹识别不准或不好使。未来,指纹识别模块还会怕水吗?高通推出超声波指纹识别技术(图片引自新浪微博)日前,联想ZUK发布的旗下旗舰手机——ZUK Z2系列,官方表示ZUK Z2系列支持湿手解锁,有网友对该机指纹识别进行了湿手(汗手)测试,纷纷表示识别成功率比较高。

据了解,ZUK Z2系列的U-Touch采用508 DPI高分辨率低功耗电容式3D指纹传感器,通过3D图像增强算法深度识别指端纹理信息,并在每次指纹识别过程中进行模式自学习识别等算法,可以实现湿手指纹识别。简单来说,U-Touch使用的仍然是传统的电容式指纹识别方案,但进一步增加了指纹识别的深度,使指纹芯片记录的指纹信息更加完善,借此提高指纹识别的灵敏度来应对众多复杂的使用场景。

但是未来,电容式的指纹识别技术会慢慢被淘汰,因为对湿手指、干手指等困难手指射频指纹技术可高达99%识别成功率,射频指纹技术防伪指纹能力强,只会对人的真皮皮肤有反应,从根本上杜绝了人造指纹的问题,适合特别寒冷或特别酷热的地区。因为射频传感器产生高质量的图像,因此射频技术是最可靠、最有力的解决方案。除此之外,高质量图像还允许减小传感器,无需牺牲认证的可靠性,从而降低成本并使得射频传感器应用到可移动和大小不受拘束的任何领域中。

如果人死了,指纹还能解锁手机吗?

理论上来说,人去世后,无法通过指纹解锁自己的手机。指纹解锁原理经科学家研究发现,每个人的指纹都不一样,即使是同卵双胞胎,指纹都存在着细微的差异。因此指纹可以说是我们的另一个身份验证。根据这个特征,产品经理们设计了一款可以利用指纹解锁的产品,具体而言就是利用手指凹凸不平的纹路,因为这些纹路的沟壑、起伏、连续性都不相同。

先在设备上输入一份自己的指纹,作为数据库参考。解锁时,只需要输入指纹后,电脑自动与数据库中的指纹对比,只需130-150毫秒手机就能反映出指纹是否匹配地上数据库的信息,如果对比一致,即可解锁。高级一点的手机,会配备更高端的电容式指纹模块,说白了就是人体内有微弱的电流,电容式指纹解锁利用硅晶元与导电的皮下电电解液成电场,再根据指纹的高低欺负导致两者出现的不同压力,识别出不同的指纹,如果识别出的指纹可以匹配上数据库的信息,即可解锁手机。

和前者相比,电容式解锁安全程度更高,因此被广泛应用在手机中。那么问题来了,电容式指纹解锁,可以识别出生物是否存在生命特征吗?3D指纹可以解锁手机吗?理论上来说,人死后生物体内的细胞并不会立即死去,因此还可以通过指纹解锁手机。只不过这个是有时间限制的。据《福布斯》报告中说:,用尸体的指纹解锁手机其实是可以的,但和死亡时间有关系。

我们知道人体在3个小时左右身体内还有细胞活动,因此还有电流产生,但死亡12小时之后,生物遗体会逐渐变冷,24小时后生物遗体彻底凉透。因此,只要不超过3小时,就可以利用生物遗体解锁手机。但是,是技术就有例外。国外曾有网友,利用3D打印的技术打印了一份自己的指纹,再利用这个指纹居然打开了三星S10的指纹识别器。

具体的操作方法是这样的,国外网友先把自己的指纹记录在葡萄酒杯上,再对其进行拍摄,拍摄后利用ps进行了处理,主要是修复和祛除污点。只有再根据这张平面图,在3Dmax(三维制作软件)中制作出了指纹3D模型,然后再通过3D打印机,用硅胶材质打印出了3D版指纹。 而这个3D版指纹,居然成功解锁了三星S10的指纹识别。

而这还不是人类第一次利用“作弊"的方式骗过指纹识别,2016年美国警方就接到了两起类似案件。由此可见,并不是所有的技术都安全。手机可以识别出生物是否存活吗?据一位法医介绍,他曾测试过死者的指纹是否可以指纹解锁自己的手机,结果是不同的手机,测试的结果是不同的。华为的手机,是不可以利用死者的指纹解锁手机;而三星的手机可以用死者的指纹解锁手机。

虽然这些结果有差异,但并不能说明什么,因为在科学上,做案例要做到控制变量,比如死亡的时间一致,数据足够多。而这位法医在测试时,有些死亡时间久,有些死亡时间短;还有,他的这个实验数据不够多,结果与现实差异比较大,因此科学上不认可他的实验结果。但是,从这个结果也可以看出来,有些手机是可以识别出生物是否存活的。

(识别不出生物是否存活的手机,也可能是因为生物死亡时间比较短。)那么,有没有可能,让死者的指纹也可以解锁手机呢?电视剧中曾经讲过一个案例,当医生用心脏除颤器给遗体电击时,遗体手指上会有生物电流通过,理论上这时可以解锁手机,但现实中还一直没人试验过。总结因为大多数手机采用的是指纹沟壑变化和电容式模块,因此当生物体内没有电流通过时,理论上是无法通过指纹解锁打开手机的。


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