告別偽3D掃描 驍龍Sense ID超聲波指紋識別開啟全新指紋認證方式

隨著這些年智慧型手機成為個人信息中心，安全性便成為手機的重要指標，PIN碼、開機密碼、手勢之流已經無法滿足用戶需求，虹膜則剛剛興起，有待時間考驗，指紋由於其具有終身不變性、唯一性和方便性幾乎成為生物特徵識別的代名詞，也已成為目前唯一兼具成本、速度和安全性的認證方式。

指紋是指人的手指末端正麵皮膚上凸凹不平產生的紋線。

紋線有規律的排列形成不同的紋型。

紋線的起點、終點、結合點和分叉點，稱為指紋的細節特徵點（minutiae）。

指紋識別即指通過比較不同指紋的細節特徵點來進行鑑別。

由於每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區別，因此指紋可用於身份鑑定。

指紋歷史悠久，在我國古代就被用來籤押（手印）。

由於每次捺印的方位不完全一樣，著力點不同會帶來不同程度的變形，又存在大量模糊指紋，如何正確提取特徵和實現正確匹配，是指紋識別技術的關鍵。

指紋識別技術涉及圖像處理、模式識別、機器學習、計算機視覺、數學形態學、小波分析等眾多學科。

指紋識別系統是一個典型的模式識別系統，包括指紋圖像獲取、處理、特徵提取和比對等模塊，通過取像設備讀取指紋圖像，然後用計算機識別軟體提取指紋的特徵數據，最後通過匹配識別算法得到識別結果，以確定指紋所有人身份的生物特徵識別技術。

圖像處理、特徵提取比對以目前智慧型手機的處理能力已經綽綽有餘，存儲安全問題倒是重中之重。

好在目前驍龍處理器中有單獨的硬體區域（TrustZone）加密存放用戶敏感數據和安全相關的信息。

與其他信息隔離，有嚴格的權限限制無法被提Android作業系統所提取。

所以現在，該談談指紋採集方案了。

目前所用的指紋圖像採集設備，基本上基於三種技術基礎：光學技術、半導體矽技術、超聲波技術。

光學傳感技術類似攝像頭拍攝指紋，手機上用得很少，半導體矽技術是主流，無論是電容式或是電感式，其原理都是在一集成有成千上萬半導體器件的"平板"上，手指貼在其上與其構成了電容（電感）的另一面，由於手指平面凸凹不平，凸點處和凹點處接觸平板的實際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數值也就不一樣，設備根據這個原理將採集到的不同的數值匯總，就完成了指紋的採集。

無論正面識別還是背面識別，按壓還是接觸，這些方案都是甜咸之爭，目前指紋識別方案有不少缺陷：

1、手指在不同狀態下識別率差異較大，脫皮有影響，洗手前後識別率有差異，濕手狀態下更是災難，到了冬天特別乾燥的時候，識別率會嚴重下降，尤其是上了年紀的人，一到冬天指紋驗證就失效，筆者有親戚一到冬天就別想按指紋了，曾經因為這事差點過不了海關。

2、目前的指紋識別方案對模塊表面有要求，尤其是電容式傳感器耐用性很差，最上層都不得不用到了藍寶石，限制了手機的設計。

3、本質是2D掃描的方式有安全性問題，指紋套膜可以破解，更有被剁手的風險，需要額外的RF射頻掃描實現3D掃描，深入真皮層完成活體檢測。

想多個問題一次解決，就得靠超聲波技術，從2D掃描到3D超聲波掃描，高通驍龍Sense ID生物識別技術給出了全新的解決方案。

驍龍 Sense ID 指紋技術採用超聲波技術，這項尖端認證科技專為美國政府開發，政府及其附錄 F 級應用，是原生的3D掃描方案，可創建包含微小細節的指紋圖像及活體檢測，保證高識別度跟安全性，完全不用擔心指紋被複製後輕易解鎖。

另外，驍龍 Sense ID 生物識別技術亦基於 Qualcomm SecureMSM 硬體基礎，與 FIDO（線上快速身份驗證）聯盟生物識別協議的結合，也可幫助設備製造商將指紋數據加密保存在設備中而非雲中，從而更安全地連接到支持 FIDO 的網站、在線帳戶和設備。

相比電容傳感技術，Sense ID有天然的優勢：

大體上，Sense ID的超聲波技術成像很好、解析度高（蘋果Touch ID為550DPI，超聲波技術>700dpi），耐用性比電容傳感技術好，不過也有體積大和成本高的缺點。

但是不要忘記對比的是2D掃描方案，實際加入RF射頻掃描真皮層後，目前主流電容傳感技術耗電量和成本的優勢都會被削弱，而原本便是缺陷的成像能力則比較成問題，下圖對比兩種不同的傳感器捕捉到的指紋圖像，這是兩個時代的技術。

即使加入RF射頻做真皮層偵測，電容傳感仍然只是2D的延伸，偽3D終究比不了真3D，表皮層成像處理不了複雜情況（恰恰現實中比例相當高），反觀Sense ID，由於能夠通過濕氣或其他雜質發揮作用，驍龍 Sense ID 指紋技術可為用戶提供穩定可靠的身份驗證體驗，即使塗抹防曬霜、護膚水、保濕霜等亦無妨礙，再也不用擔心冬天掃不了指紋了。

另外，驍龍 Sense ID 指紋技術能夠通過玻璃、塑料和某些金屬進行掃描，天然具備更高的耐用性。

相比之下，電容傳感技術至少得是玻璃甚至藍寶石表面，並且厚度只能有0.175毫米（匯向的方案），限制非常大。

因此設備製造商可研發並製造出更時尚且與眾不同的設備，相信很多人早已厭倦目前智慧型手機的大眾臉，驍龍Sense ID加上驍龍820帶來的TruSignal Antenna Boost信號優先技術（改善金屬機身信號問題）也許會帶來一些改變。

圖像處理是高通的強項，其CPU、GPU和DSP打造的異構計算架構被廣泛用於使用驍龍處理器的手機上，基於此的Zeroth 機器學習技術是指紋圖像識別的利器，可以用很低的功耗實現無縫身份認證。

Sense ID邁出第一步

日本主要移動運營商DOCOMO是業界第一家用戶，目前已經推出以Qualcomm Snapdragon Sense ID生物識別平台為基礎的全新身份認證和移動支付服務。

該平台2015年已經在驍龍810處理器上實現支持，可強化安全性並簡化驗證程序，用戶在解鎖手機時不必輸入密碼即可快速完成移動支付。

樂視旗下 樂Max Pro手機率先採用驍龍 Sense ID超聲波指紋識別技術，這也是國內最早的搭配驍龍820處理器的手機之一。

剛剛發布的小米5S手機也搭載了高通驍龍Sense ID超聲波指紋識別技術。

但與樂視不同的是，小米5S的「無孔式」超聲波指紋識別技術，將超聲波識別，置於 2.5D 玻璃面板之下而無需為指紋識別傳感器單獨在面板上打孔。

當手指輕觸識別區，一萬顆微震傳感器進行超聲波探測，從而精準掃描指紋獨特的 3D 特徵。

這就是超聲波技術透過能力的展示，試想，如果小米放棄2.5D玻璃，或者採用其他表面，將螢幕玻璃厚度進行控制，或許全屏指紋識別不是夢，高通驍龍Sense ID超聲波指紋識別技術就是真酷炫拽了。

萬事開頭難，畢竟電容式識別歷史悠久，供應鏈完備， 超聲波指紋識別技術在平台成熟度上，可能暫時比不上沿用已久的電容+RF射頻模式，，但初出茅廬已經能夠實現對手們打滿補丁的效果證明了該技術的的潛力和前瞻性。

Sense ID已經出發，冬天快到了，想必電容傳感技術用戶又在為識別率大幅下降而苦惱了吧，別擔心，高通驍龍Sense ID超聲波識別技術的春天不遠了。