浅析智能门锁的光学和半导体指纹识别装置的区别

中国日用五金技术开发中心 刘懿萱

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。

但我们从所谓的电视剧、电影当中看到从杯子或手指触碰等地方，通过一些简单手段获取指纹，并能解开指纹锁的情节，基本上都是杜撰的，这种简单的方法是不可能获取完整指纹，更无法获取3D级的指纹特征的。这是与智能门锁指纹识别的算法和成像原理有着直接关系的。而真正能够复制，基本上都是通过特殊的手段，指纹拥有人主动、意愿的将指纹通过一些装置复制给对方。而前置条件是主动和意愿，这是非常核心的两点，否则能够被复制基本上是不可能的。但同时也要强调，人体的生物特征是隐私，包括了人脸特征、指纹特征等，千万不要轻与他人。在未来，人体生物特征不仅仅会应用在锁上，还会被应用到人们的衣食住行上，如果泄露，后果不堪设想。因此，切记，不要轻与他人！