无接触指纹扫描:更快、更精确

在本文中,我们将谈谈在2018世界移动通信大会上两家公司所展示的两种新型指纹扫描方法。

人们对于指纹传感器多少会有些熟悉 – 或许你每天都会在智能手机上使用;如若不然,你可能曾在申请签证或入境时用过。又或者,在其他一些场合接触过 – 指纹如今已广泛用作身份确认的手段。

我们之前已经讨论了使用指纹进行识别的优缺点,包括便利性和安全风险等内容。在本文中,我们将谈谈在2018世界移动通信大会上两家公司所展示的两种新型指纹扫描方法。

指纹识别工作方式

采集个人指纹的方法很多,通常都需要将手指放在传感器上。例如,指纹传感器可以检测手指不同部位的电场差异,从而绘制出独特的图片。又或者,传感器可以使用摄像头拍照,或者可以发射超声波来检测手指表面如何进行反射,这种方法能够通过相关软件生成手指的3D图。正如我们所说的,有很多方法可用来采集指纹。

利用指纹确认身份时,会要求您把手指放在传感器上,系统对指纹再次采集后,会与数据库中存储的图像进行比较。如果数据库中标有您姓名的图像上的某些特定纹路和图案与扫描仪刚刚生成的相匹配(或几乎匹配),就能确认您的身份。身份确认后,你即可解锁智能手机、入境,或者去做要求扫描指纹后才可执行的任何事情。

无接触指纹扫描

上述所有方法都需要接触传感器一秒或两秒时间 – 有时候需要擦干净手指并再次接触传感器,因为扫描仪很容易扫不出指纹。电容式扫描仪无法检测到湿的手指;如果手指移动得太快,摄像头可能拍照失败,超声波传感器也同样有这类问题。就算所有这些触摸操作在智能手机上使用完全没问题,但若是在每天要扫描数千人指纹的地方,接触式检测多少会让人感觉有些不太卫生。更不用说,需要扫描大量人群的场合,这些扫描方法速度太慢了。

在2018世界移动通信大会上,一家法国公司Idemia向大家展示了一种新的指纹扫描方法,这种方法完全摒弃了任何触摸操作。你只要用手在距离扫描仪表面约一英寸的高度移动(不接触就意味着不会积聚细菌),扫描面下方的多个摄像头会从各个角度拍摄手移动的视频。随后,利用机器学习算法创建手指的3D模型。

摄像头只有在特定的照明条件下才能正常工作,所以Idemia系统采用绿色光照亮手。你可能以前遇到过类似的使用摄像头和绿色灯的扫描仪,但与Idemia的区别在于,后者是构建3D模型,而不仅仅是平面图像。

通过多摄像头设置和3D建模功能,Idemia扫描仪相比只使用一个摄像头生成平面图像的扫描仪,明显具有两方面的优势。第一个优势是既快又准 – 每个摄像头拍摄数十张照片(其实任何视频就是一系列照片),利用足够快的算法在几分之一少时间内就能完成处理。因此,创建高清图像的速度极快 – 通常一次性完成扫描、处理和比较四个手指指纹这整个过程,所用时间不到一秒。

第二个优势当然是,不用接触任何东西。要拍到一张好的静态照片,你需要保持手指稳定,这意味着手得压向扫描仪的表面。但若是拍摄视频,则完全不必去管每个特定帧的质量 – 只要分析并组合扫描到的数据都会生成质量不错的图像。因此,你可以极快地将手掠过扫描仪。

Idemia认为,这种扫描仪非常适合需要尽快完成扫描的场合,如机场。或者也可以用作一种身份验证方法来控制办公室门禁,避免员工浪费时间在门外排队。

用指纹扫描仪区分僵尸

Idemia公司的代表承认,尽管图像质量较高,但这种方法并不是绝对安全的。例如,利用一个细节详尽、做工精良的3D假手就能骗过Idemia的扫描仪。为了增强安全性,Idemia公司的代表建议同时使用多重身份验证,例如把脸部或虹膜识别与指纹扫描结合在一起使用。毕竟,你不太可能在机场用一只3D打印的假手,所以一双人眼和一台扫描仪就足够了。

但还有一种方法是利用指纹扫描仪来区分真手和假手(如3D打印的手,或者死人的手 – 别装了,你肯定也想到这点了)。一家中国公司Real iDentity 在2018世界移动通信大会上展示了这种方法。

这种方法涉及组合运用传统电容式传感器与”微汗”检测技术。活人总是会排汗 – 不过是有时多些有时少些,但皮肤上总是会有些汗。如果扫描仪识别出手指上正确的纹路图案,同时检测到手指上有微汗,则可以对此人进行身份验证,而不会被3D打印的假手或切下来的手指骗过,要知道,后两者是不会出汗的。

Real iDentity没有透露用来检测微汗的方法。不过,根据其他一些公司之前所做的研究表明,检测微汗时,除了要用到电容式传感器,还需要使用X射线发射器和光电传感器。人类的汗液中不仅含有水分和盐分,还有其他多种化学元素,例如其中有在吸收X射线后发光的钾元素,从而使汗液能与水或其他化学物质区别开来。理论上来说,微汗检测可以采用非接触式方法实现;不过,在Real iDentity的演示中,扫描指纹仍然需要触摸传感器。

没有人对僵尸测试过这种方法,但我们认为僵尸不会出汗,所以使用这种传感器,来区分一个聪明的僵尸和一个蠢人,应该不会有问题。

无所不在的指纹识别

这两项技术标志着指纹识别技术向前迈出了一大步。虽然这两种技术不一定会运用到所有指纹传感器中,但是,它们能使指纹身份验证的使用范围扩大到一些尚未开发的领域。一方面,这可能是件好事,因为它可能会加快某些流程或增强安全性。

但另一方面,指纹识别的固有缺点仍未克服:指纹很容易采集到,因此就算是新技术也难以彻底解决指纹伪造的问题。万一泄露出去,指纹是没法改的,而密码可以改。总而言之,最好的方案是利用生物识别技术作为辅助防御手段,再配合其他安全措施,但不能完全取而代之。

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