【導讀】最近“掌紋支付”沖上熱搜，根據騰訊官方公布，微信刷掌支付正式發(fā)布，用戶(hù)在設備上錄入手掌紋樣之后，即可用手掌進(jìn)行支付。目前這項技術(shù)已經(jīng)被用在北京大興機場(chǎng)線(xiàn)，后續將會(huì )進(jìn)入地鐵、高鐵、超市商場(chǎng)以及機場(chǎng)等諸多場(chǎng)景，掌紋識別將成為繼指紋識別和人臉識別之后，又一支付與解鎖方式。
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掌紋怎么被識別？
從技術(shù)原理來(lái)看，掌紋識別的核心邏輯和人臉識別以及指紋識別一樣，都是利用人體某方面的唯一性。人的面容無(wú)論看起來(lái)多么相似，但總會(huì )在結構上有細微差別。掌紋也是一樣，人的掌紋是由萬(wàn)千紋線(xiàn)隨機排列組合而成，這構成了掌紋的獨特性與唯一性。
掌紋識別技術(shù)先利用圖像傳感器對手掌紋路進(jìn)行采集，再根據算法進(jìn)行圖像的預處理，提取掌紋的特征，然后建立掌紋數據庫。當用戶(hù)在刷掌紋的時(shí)候，會(huì )將當下的掌紋與數據庫的掌紋進(jìn)行數據比對，從而實(shí)現精準識別。騰訊為了保證掌紋支付的足夠安全，還添加了掌靜脈識別，以達到安全性的雙重保障。
從具體技術(shù)細節來(lái)看，構成掌紋識別產(chǎn)品的核心是AI算法和感知芯片。目前這兩項技術(shù)在國內均已成熟。在A(yíng)I算法上，國內的兩大科技巨頭早已布局，騰訊優(yōu)圖實(shí)驗室在去年8月就聯(lián)合合肥工大、上海交大等高校提出通過(guò)幾何模型合成數據，來(lái)預訓練掌紋識別模型，阿里的支付寶技術(shù)團隊也在去年進(jìn)行掌紋支付算法的研發(fā)。從結果來(lái)看，騰訊率先一步實(shí)現技術(shù)落地。
從感知芯片來(lái)看，無(wú)論是掌紋識別，還是指紋識別或者人臉識別，其所需的最核心傳感器是CIS芯片，目前國內已經(jīng)有多家企業(yè)在該領(lǐng)域布局多年。
所謂CIS全稱(chēng)為CMOS圖像傳感器，是一種將光學(xué)影像轉換為電子信號的設備，簡(jiǎn)單理解為這款芯片通過(guò)拍照將圖像信號轉化為數字信號。在人體生物特征識別中，CIS芯片的核心作用就是給指紋、人臉或者掌紋進(jìn)行“畫(huà)像”，只不過(guò)針對不同的識別方式，畫(huà)像的方式也略有不同。
CIS芯片在生物特征識別中的作用
先說(shuō)指紋識別，它的畫(huà)像方式是2D的。以智能手機的光學(xué)指紋識別為例，用戶(hù)指紋按壓屏幕之后，會(huì )變成平面圖形，然后用一顆卷簾式快門(mén)的CIS對圖像進(jìn)行拍照，再將圖像轉化為數字信息進(jìn)行處理識別。目前智能手機的光學(xué)指紋識別分辨率在5~8萬(wàn)左右，使用的過(guò)程中需要OLED屏幕光做補光以達到更好的識別效果。
人臉識別和掌紋識別則與指紋識別略有不同，由于這兩者屬于非接觸式識別，為了保障識別的準確性，需要一些“黑科技”來(lái)達到最理想的識別效果。從芯片數量上來(lái)說(shuō)，人臉和掌紋識別需要至少1~2顆CIS芯片，來(lái)獲取人臉或手掌的3D信息，而從芯片的類(lèi)別來(lái)看，卷簾式快門(mén)CIS很難滿(mǎn)足高速、準確的識別要求，需要用到全局快門(mén)的CIS芯片。目前支付級別的人臉識別（支付寶、微信的刷臉）主要采用單顆130萬(wàn)像素全局快門(mén)圖像傳感器+結構光的方案來(lái)使用的，可以獲取高精度的人臉3D信息。
關(guān)于卷簾式快門(mén)與全局快門(mén)的區別需要進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹一下。這兩者在工作原理上略有區別，卷簾式快門(mén)的工作原理是將畫(huà)面分割成尺寸大小相同的條狀，然后逐條曝光，逐條轉為數字信號，這一類(lèi)快門(mén)的很適合指紋識別這種2D應用場(chǎng)景。缺點(diǎn)是卷簾快門(mén)由于是逐條曝光所以容易產(chǎn)生畸變（業(yè)內也稱(chēng)之為“果凍效應”）。這一點(diǎn)在全局快門(mén)中則不存在。
全局快門(mén)的工作原理是將整個(gè)畫(huà)面同時(shí)曝光，然后整個(gè)畫(huà)面可以同時(shí)轉換為數字信號，這種工作方式的好處是曝光時(shí)間快，不需要人臉或者手掌短時(shí)間固定不動(dòng)，所以很適合用在非接觸式識別場(chǎng)景中。
卷簾快門(mén)（左）與全局快門(mén)（右）的曝光方式區別（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò )）
但全局快門(mén)傳感器也存在缺點(diǎn)，那就是其感光度一般比卷簾式的圖像傳感器低，需要在曝光時(shí)補光，不過(guò)已經(jīng)有企業(yè)在芯片層面改進(jìn)了這項科技，且這款芯片不是來(lái)自國外，而是國產(chǎn)圖像傳感器企業(yè)思特威的SC132GS。其技術(shù)原理是將全局曝光的CIS芯片從前照式升級到背照式工藝，即BSI+Global Shutter的CMOS圖像傳感器，背照式工藝的高感光度能夠很好的解決曝光量不足的問(wèn)題，與結構光相結合后可以被廣泛應用于人臉和掌紋識別領(lǐng)域，也是目前人臉/掌紋支付領(lǐng)域最主流的方案之一。
值得一提的是，基于背照式+全局快門(mén)圖像傳感器相關(guān)技術(shù)的首次亮相是在2019年的ISSCC舊金山國際電路峰會(huì )（俗稱(chēng)芯片界的奧林匹克）上，且正是由中國企業(yè)思特威推出并作為圖像傳感器領(lǐng)域的開(kāi)場(chǎng)論文現場(chǎng)發(fā)表的。
掌紋識別重塑產(chǎn)業(yè)格局
一項新技術(shù)的出現并被應用，勢必會(huì )引起行業(yè)格局重塑。掌紋識別的出現，也會(huì )讓整個(gè)生物特征識別市場(chǎng)的格局發(fā)生改變?？疾焐锾卣髯R別技術(shù)能否被市場(chǎng)和消費者接受有兩個(gè)核心原則，第一條是足夠安全，第二條則是足夠便利。
安全性是生物特征識別的底線(xiàn)，無(wú)論是指紋識別、人臉識別還是如今的掌紋識別，其最核心的一點(diǎn)就是要保證不被破解盜用，而便利性關(guān)乎用戶(hù)的使用體驗，使用不方便導致用戶(hù)體驗差，那么該技術(shù)則無(wú)法跨越鴻溝，進(jìn)入早期大眾市場(chǎng)，進(jìn)一步無(wú)法達到規模優(yōu)勢，最終只會(huì )淪為小眾市場(chǎng)。
首先從技術(shù)的安全性來(lái)看，指紋識別、掌紋識別和人臉識別都已經(jīng)達到了支付級，但人臉識別相對于其它兩者來(lái)說(shuō)有一個(gè)天然缺陷，人臉是天然暴露在外，隱匿性太低，因此很容易被盜取人臉信息，用戶(hù)會(huì )有這一層擔心，這也是騰訊此前大力推廣人臉支付不成功轉而研究掌紋支付的核心原因。
在便捷性上，指紋識別因為需要接觸才能識別，所以稍遜一籌，目前最大的應用場(chǎng)景還是安卓手機，另一方面，指紋識別在流行病高發(fā)期間會(huì )增加交叉感染風(fēng)險。人臉識別和掌紋識別這種非接觸式識別會(huì )十分方便，但需要說(shuō)明的是，人臉識別太過(guò)于迅捷，沒(méi)有留給用戶(hù)足夠考慮的時(shí)間，筆者曾在支付寶人臉識別付款過(guò)程中，發(fā)現被默認開(kāi)通螞蟻花唄，但臉貼上去之時(shí)已悔之晚矣。
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綜合來(lái)看，指紋識別和人臉識別各自在便捷性與安全性存在不足，而掌紋識別則將這兩者的長(cháng)處集于一身，是一項十分有前景的技術(shù)。
在國內市場(chǎng)中，騰訊與阿里在力推掌紋支付，北京大興機場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始使用，未來(lái)也許會(huì )有更多的城市跟隨。另一方面，在超市、醫療行業(yè)這些to B市場(chǎng)中掌紋識別也能夠發(fā)揮巨大空間，未來(lái)不排除這些系統會(huì )使用掌紋識別，或將舊有的識別產(chǎn)品替換為掌紋識別。在國外市場(chǎng)中，2022年8月亞馬遜已經(jīng)在加利福尼亞州的65個(gè)全食超市中使用上了掌紋識別技術(shù)。
總結
無(wú)論是從技術(shù)的成熟度還是產(chǎn)業(yè)化的能力，抑或是巨頭們的推廣力度，掌紋識別技術(shù)都具有一個(gè)比較美好的未來(lái)，至于在掌紋識別這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，誰(shuí)能成為未來(lái)的霸主，則需要看各家的實(shí)力與布局了。
關(guān)于思特威（SmartSens Technology）
思特威（上海）電子科技股份有限公司SmartSens Technology（股票簡(jiǎn)稱(chēng)：思特威，股票代碼：688213）是一家從事CMOS圖像傳感器芯片產(chǎn)品研發(fā)、設計和銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)，總部設立于中國上海，在多個(gè)城市及國家設有研發(fā)中心。
自成立以來(lái)，思特威始終專(zhuān)注于高端成像技術(shù)的創(chuàng )新與研發(fā)，憑借自身性能優(yōu)勢得到了眾多客戶(hù)的認可和青睞。作為致力于提供多場(chǎng)景應用、全性能覆蓋的CMOS圖像傳感器產(chǎn)品企業(yè)，公司產(chǎn)品已覆蓋了安防監控、機器視覺(jué)、智能車(chē)載電子、智能手機等多場(chǎng)景應用領(lǐng)域的全性能需求。
思特威將秉持“以前沿智能成像技術(shù)，讓人們更好地看到和認知世界”的愿景，以客戶(hù)需求為核心動(dòng)力，持續推動(dòng)前沿成像技術(shù)升級，拓展產(chǎn)品應用領(lǐng)域，與合作伙伴一起助推未來(lái)智能影像技術(shù)的深化發(fā)展。欲了解更多信息，請訪(fǎng)問(wèn)： www.smartsenstech.com。
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