一、指紋識別成智能手機標(biāo)配

伴隨移動支付業(yè)務(wù)的火爆，指紋識別技術(shù)已成為今天智能手機的標(biāo)配，而在CMOS圖像傳感器/TFT顯示屏、超音波偵測等新技術(shù)的不斷助推下，更讓其市場迎來了發(fā)展的新春。

據(jù)調(diào)研機構(gòu)Yole預(yù)測，未來5年，指紋識別市場的復(fù)合年增率（CAGR）將達(dá)到19%，市場規(guī)模有望從2016年的28億美元，增加到2022年的47億美元。

最初只是作為方便手機解鎖功能的元器件——指紋識別傳感器，如今在智能手機移動支付業(yè)務(wù)的帶動下，已經(jīng)變成要為移動支付把關(guān)的重要安全元素。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，目前的指紋識別市場，大多來自于OEM廠對全玻璃設(shè)計與防水功能的需求。這促使CMOS/TFT、超音波偵測等新技術(shù)，進(jìn)一步推動高整合型指紋識別技術(shù)的演進(jìn)。

據(jù)統(tǒng)計，2016年的指紋識別傳感器的出貨量已達(dá)6.89億顆，相較2013年的2300萬顆，CAGR達(dá)到210%。當(dāng)然，大量的需求也促使指紋識別傳感器均價的走低，目前已從5美元下滑到3美元，甚至更低，未來供應(yīng)商仍將繼續(xù)面臨價格壓力。

指紋識別市場對傳感器制造商來說具有較高彈性，雖然今后5年的市場規(guī)模非常可觀，但如何在激烈的市場競爭中脫穎而出，仍然是考驗相關(guān)廠商的一道難題。

二、指紋識別的原理

指紋識別技術(shù)包含有以下兩種主要的識別技術(shù)：

第一種是采用不同指紋圖像統(tǒng)計對比的方法；

第二種是采用指紋圖像本身固有的特征信息進(jìn)行比對的方法。

第一種方法主要是將兩幅指紋圖像進(jìn)行統(tǒng)計對比，查看他們之間相似度的大小，根據(jù)大小來判斷這兩幅指紋是否取自于同一個人，從而實現(xiàn)身份識別的作用。第二種方法是根據(jù)兩幅指紋圖像的結(jié)構(gòu)特征，比較他們的特征信息，確認(rèn)他們的身份。特征包含兩種類型：全局特征類型和局部特征類型。

指紋識別技術(shù)的全過程是：

（1）使用指紋采集設(shè)備采集指紋圖像。

（2）對指紋圖像中的大量噪聲點進(jìn)行預(yù)處理，從而提升后面處理的效率。在預(yù)處理之后，得到了一個關(guān)于指紋圖像的輪廓線，為下一步特征提取做準(zhǔn)備。

（3）進(jìn)行指紋圖像的特征提取，提取出其特征信息點。

（4）對指紋圖像進(jìn)行特征匹配，把提取的特征點與數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的特征點進(jìn)行比對，通過比對來判斷身份。根據(jù)英國學(xué)者E.R.Herry 的研究發(fā)現(xiàn)，兩個指紋圖像中，如果特征點的對數(shù)有13 對是重合的，就可以認(rèn)為這兩個圖像取自于同一個人。

指紋識別系統(tǒng)的主要性能參數(shù)有以下幾種：

（1）誤識率：指兩個不同指紋被錯誤地識別成相同指紋的概率；

（2）拒識率：指同一個手指的兩個不同指紋樣本不能匹配，即被認(rèn)為來自不同手指的概率；

（3）等錯誤率：第一和第二種錯誤相等時的數(shù)值；

（4） 注冊時間：從指紋被采集到完成指紋特征提出所需要消耗的時間；

（5） 匹配時間：兩個指紋樣本進(jìn)行一次對比匹配所需要消耗的時間；

（6） 模板特征的大小：從一個指紋圖像中提取出的指紋特征的存儲容量；

（7）分配內(nèi)存的大小：在指紋識別的各個階段，計算機系統(tǒng)需要占用的內(nèi)存數(shù)量。

三、指紋圖像的質(zhì)量評估

在通過指紋采集設(shè)備把圖像采集進(jìn)入系統(tǒng)之后，我們需要對采集到的指紋圖像的質(zhì)量進(jìn)行評估。如果圖像的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就會對后期產(chǎn)生影響。因此，需要對指紋圖像進(jìn)行評估。目前，指紋圖像的質(zhì)量評估有以下幾種方法：

（1）計算圖像的信噪比：

這種方法是指求出圖像的信號與噪聲的方差之比。首先計算圖像所有像素的局部方差，將局部方差的最大值設(shè)為信號方差，最小值設(shè)為噪聲方差，求出它們的比值，再轉(zhuǎn)成dB 數(shù)，最后用經(jīng)驗公式進(jìn)行修正。此方法在效率方面表現(xiàn)一般。

（2）統(tǒng)計指紋圖像細(xì)節(jié)點的數(shù)量：

對指紋圖像中細(xì)節(jié)點的數(shù)量進(jìn)行識別和統(tǒng)計。通過數(shù)量的多少來判斷該指紋圖像的質(zhì)量是否在合格的范圍之內(nèi)。此方法理論上可行，但是由于首先需要對指紋進(jìn)行預(yù)處理、提取細(xì)節(jié)點，因此效率不高。

（3）視覺客觀測度：

該方法建立在視覺測評過程和客觀測度基礎(chǔ)上，利用設(shè)定的評測參數(shù)，對指紋圖像的質(zhì)量評價出一個綜合結(jié)果。這一方法從全局上對指紋圖像的質(zhì)量，能夠得出很好的判斷。但是從局部上來看，指紋的紋理分析缺少了對指紋方向信息的判斷。

（4）計算指紋圖像方向信息：

從指紋圖像局部特征開始，結(jié)合指紋的全局特征來判斷指紋圖像的質(zhì)量。通過檢測圖像的有效面積和清晰度，來確定圖像是否合格。具體方法是：首先，通過計算圖像方向信息，確定前景塊和背景塊；然后，通過比較前景塊和背景塊的比例來判斷是否是偏手指；再次，通過圖像塊的對比度的大小來判斷是干手指或濕手指（干手指對比度較大，濕手指對比度較小）。