如何选择合适的指纹方案？保证锁具成品的安全！

当前智能锁所采用的的生物识别技术中，指纹识别（光学+半导体）应用占市场97%。从智能门锁硬件层面来看，指纹模组主要包括传感器芯片、算法IC、存储等。在软件层面，指纹识别算法则为重点。从智能锁市场情况来看，很多锁企对于指纹算法缺乏认知，无法选择适合自身产品的算法，滥用指纹方案，为锁具成品的安全埋下了隐患。

01图像算法与特征点算法的区别

从宏观来看，指纹识别过程分为两个步骤：定位和打分。常用的图像算法和特征点算法都属于定位算法。

ⅰ。 图像算法

原理：基于图形结构本身，对图形局部或全局进行信息提取和数字化描述。因需要描述的信息量大，所以产生的图形模板数据量也较大，需要较高的运算资源来支持其完成图像采集、分析、存储、比对等工作。

识别过程：指纹图像识别算法采取全局比对的方式，包括指纹图像获取、图像处理、模板生成和图像比对等四个过程。

a、指纹图像获取：通过指纹传感器采集指纹图像。目前，指纹传感器主要有光学式、电容式、超声波方式等。图像算法支持小面积的指纹传感器。

b、图像处理：包括指纹区域检测、图像质量判断、频域滤波、频谱分析、图像增强等过程。

c、模板生成：图像拼接获得手指的整体图像，形成指纹图像模板。

d、图像比对：将输入指纹的图像与已有的指纹图像模板进行匹配，给出两枚指纹的相似度得分，从而给出判决结果。

优缺点：图像算法可利用极小范围内的指纹信息识别异同。但这类算法在指纹图像获取时需多次采集，其中典型的应用就是手机上普遍采用的指纹方案，手机在录入一个手指指纹时往往会要求用户变换角度、按压多次。

此算法对于运算资源需求较高，即硬件成本相对较高。另外，在较大数量的指纹比对时，在比对速度和误识率方面都会遇到挑战。

适用场景：适合指纹容量小、安全级别不高、体验要求不高的产品上。

ⅱ。 特征点算法

原理：基于图像纹理结构，提取出指纹特征点，及其位置、相互关系、曲率等相关信息，并以此做指纹比对。指纹特征点一般有以下6大类：

1. 终结点：一条纹路在此终结 ；

2. 分叉点： 一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路；

3. 分歧点： 两条平行的纹路在此分开；

4. 孤立点： 一条特别短的纹路，以至于成为一点 ；

5. 环点： 一条纹路分开成为两条之后，立即又合并成为一条，形成一个小环 ；

6. 短纹：一端较短但不至于成为一点的纹路 。

识别过程：特征点算法采取局部比对的方式，主要包括指纹采集、图像处理、特征点提取、指纹比对等过程。

a、指纹采集：通过指纹传感器采集指纹图像。

b、图像处理：包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。

c、特征点提取：从指纹图像中提取出6种特征点的相关信息数据。

d、指纹比对：将两枚指纹的特征点进行匹配，给出两枚指纹的相似性得分，给出是否为同一手指的判断结果。

优缺点：特征点算法的优势是高速、有效、准确。但其依赖于特征点的多少，如果图像太小，则获取的特征点太少，识别效果会出现较大变化。

适用场景：适合大容量指纹比对、安全级别高、体验要求高的产品上。

02如何选择合适的指纹方案？

市面上智能锁采用的指纹方案主要以光学、半导体两种为主。一般来说，因为光学传感器的图像采集不稳定，不适合搭配图像算法，如果搭配则需要经过预处理。算法的选取与传感器的硬件特性有关，传感器越好，能够配合的算法也就越多。

指纹算法主要由产品安全性等级、所需存储的指纹数量、指纹图像大小、指纹识别体验效果、成本要求等因素决定。图像算法可以配合面积较小的传感器，但对计算资源要求较高；特征点算法需要较大面积的传感器，但对计算资源要求较低。

但是，从指纹方案的安全性来讲，传感器面积越大，所采集到的有效信息会越多。相对小面积传感器，安全性、识别率也更高。当传感器面积足够采集到一个完整的全指纹图像时，此时的指纹信息最为完整，安全性能达到最佳。

当前业界鱼龙混杂，又缺乏统一标准，出现一定的传感器面积的小型化倾向。从指纹识别安全性的角度来说，这并不是一个完全正确的做法。

03如何判断指纹方案的安全性？

从技术的角度，指纹识别包括了定位和打分两大过程，指纹方案的安全性更主要是与打分机制相关，即对于两个比对指纹之间的相似度判定，及通过阈值的设置规则等。

目前有部分厂商为了降低成本、寻求指纹锁识别的高通过率，以致弱化或简化了指纹识别里的打分机制，使得指纹方案存在着安全隐患。这样的指纹方案无法排除与真指纹有局部相似或相同的假指纹。

那么，如何分辨指纹方案中是否含有安全隐患呢？

可以采用如下实验检测：选取两个膜，第一份膜为真指纹，第二份膜为假指纹，另外将真指纹和假指纹各选取一半组成第三份膜，然后用这三份膜分别开锁。如果只有第一份膜能开，其余两份都不能，那么说明此指纹方案含有较为强化的打分机制；如果第一、三份膜都能开锁，说明这个指纹方案不含有打分机制或者弱化了打分机制，并且可以在第三份膜上调整真假指纹的比例，来判断打分机制的弱化程度。

指纹膜

随着指纹在软硬件技术上的发展，以往因成本偏高只有政府、金融、公安等专业市场应用，而现在除手机、指纹锁、挂锁等产品外，还不断涌现出更多采用指纹识别的创新产品。两种算法，都具有自身技术特点，相互借鉴、融合或将会成为指纹算法发展方向。