2015年美国CES展上,一款拥有2000PPI超高分辨率的光学指纹采集器吸引了全球手机厂商的目光。这款由中国印象认知推出的名为UTFIS的超薄型光学指纹传感器,分辨率超越了目前市面上主流的电容式指纹传感器,是苹果手机指纹识别芯片的四倍。
据印象认知总经理王曙光博士透露,UTFIS采用了自主研发的矩阵式微孔阵列(MAPIS)专利技术,分辨率高达2000PPI产品,是目前全球首款可用于移动电子设备、且厚度仅有1.5mm的光学指纹采集器。
“小孔成像原理”带来的革命性突破
据悉,UTFIS的诞生源于印象认知在古老的“小孔成像原理”上的新发现。
在现代生活中,极少有使用小孔成像的工业产品,在物理教科书中,小孔成像原理也仅作为一种朴素原理简单介绍。但印象认知为了实现超薄尺寸的光学指纹采集器,重新审视了这一古老的成像原理,并在其中发现了小孔成像的诸多优点。
王曙光博士介绍称:首先,小孔成像不需要光学镜头和其他复杂的附属部件,非常简单,也不存在焦距问题。而照相机等所使用的凸透镜成像,通常要求物距为焦距的两倍以上,像距为焦距的一倍至两倍之间,这样就限制了物像之间的距离。因此,如果使用小孔成像,则物像之间的距离可以做到非常之小,意味着我们可以把指纹采集器做得很薄。其次,指纹采集是可控环境,意味着我们可以使用很小的小孔,同时提供较强照明以避免成像黯淡的问题。
在此基础之上,印象认知团队成功自主开发MAPIS 技术(矩阵式微孔阵列),并藉此替代了传统光学指纹采集器的透镜系统。此外,UTFIS用透明薄板代替了传统材质三棱镜,进而使产品获得1.5mm的超薄尺寸,是传统光学指纹采集器的几十分之一,成功解决了将光学指纹采集器小型化的难题。此外,MAPIS技术的成本并不高,只需要光学透镜系统的几十分之一,为日后批量生产提供了可能。
2000PPI超高分辨率,国际领先
MAPIS技术带来的另一项巨变,是UTFIS分辨率达到惊人的2000PPI。这一突破性的成果,对于整个智能手机、移动支付等领域都将产生巨大的革命性意义,或将加速互联网移动端从传统密码、手势识别向指纹识别转变。
目前,全球范围内为智能手机提供指纹识别技术的厂商不超过10家,其中包括被苹果收购的AuthenTec,以及Fingerprint Cards、Validity、Goodix汇顶科技等非苹果系供应厂商。AuthenTec是目前公认的业界最强,但其为苹果开发的指纹传感器分辨率也仅有500PPI。而UTFIS创新性突破2000PPI的超高分辨率,将直接登上全球智能手机指纹识别技术的顶端。
此外,光学指纹传感器要比电容式传感器更为稳定,且不像电容式易受腐蚀、磨损和静电干扰破坏。在传统市场上,尤其是在AFIS、证件、通关、门禁等领域,光学指纹识别依旧是主流,智能手机应用指纹识别才刚刚起步。这也意味着UTFIS的出现,有望加速指纹识别的应用实现大众化、常态化。
汗孔识别打通“三级特征”
UTFIS不仅继承了传统光学指纹传感器的优点,同时还通过超高的分辨率,实现了电容式指纹传感器所无法达到的安全级别。
指纹的特征通常可分为三级。一级特征表示指纹的纹型、流向等宏观特征;二级特征表示指纹的 Galton 细节,即纹线的分叉点、端点等特征;三级特征则是更高分辨率上的纹线属性,例如纹线的偏移、宽度、汗孔、边缘形状、断裂、褶皱、伤疤,以及其他的永久性特征。在国内、国际刑侦,包括传统指纹识别应用市场,基本采用二级特征,使用三级特征的意义并不是很大。但随着智能手机的发展,受限于尺寸及成本,二级特征已经越来越不能满足“准确识别”的需求。
当指纹采集面积足够大时,基于二级特征的识别具有很高的准确性。一些最优秀的算法可以达到 0.1%的EER( Equal Error Rate,相等错误率。是衡量指纹识别准确性的主要指标,EER 越低,意味着识别准确性越高)。但智能手机需要使用尺寸更小的指纹采集器,多为8mm×8mm、9mm× 9mm等,并有向6mm×6mm演化的趋势。印象认知在做相关测试时发现,如果只使用二级特征,在8mm×8mm采集面积且分辨率依旧是500PPI时,EER升高至15%以上,这个数据意味着指纹识别将同时有15%的拒识率及15%的误识率。对此,王曙光博士表示,即便仅作为手机的屏幕解锁,这种识别准确性也是不可接受的。