智能指紋鎖的原理配置結(jié)構(gòu)與功能詳述

　指紋是指手指末端正面皮膚上凸凹不平的紋路，這些紋路在圖案、斷點(diǎn)和交點(diǎn)上是各不相同的，在信息處理中將它們稱作“特征”，醫(yī)學(xué)上已經(jīng)證明這些特征對(duì)于每個(gè)手指都是不同的，因此，指紋的上述特性成為識(shí)別身份的重要證據(jù)而廣泛應(yīng)用于公安刑偵及司法領(lǐng)域。

其次無論什么鎖，其本質(zhì)還是機(jī)械產(chǎn)品。指紋鎖屬于運(yùn)用現(xiàn)代高科技改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的典范，它的核心技術(shù)首先還是機(jī)械技術(shù)的把握。機(jī)械技術(shù)主要由以下五方面：

　　1、前后面板的合理設(shè)計(jì)，即外觀，是顯著區(qū)別于同類產(chǎn)品的標(biāo)志，更重要內(nèi)部的結(jié)構(gòu)布局，直接決定著產(chǎn)品的穩(wěn)定性與功能發(fā)揮。這個(gè)過程，涉及設(shè)計(jì)、模具制作、表面處理等多個(gè)環(huán)節(jié)。因此，款式越多的廠家，相對(duì)來說，開發(fā)設(shè)計(jì)能力更強(qiáng)，穩(wěn)定性更好些。
      2、鎖體。即能與門相聯(lián)的鎖舌的母體。鎖體的好壞，直接決定著產(chǎn)品的壽命。這是機(jī)械技術(shù)中，核心的技術(shù)，也是指紋鎖的命脈所在，也是行業(yè)中，難解決的問題。95%的現(xiàn)有生產(chǎn)單位無法解決該問題，主要通過外購(gòu)的方式配套。有實(shí)力的廠家，擁用自行設(shè)計(jì)、開發(fā)鎖體的能力。因此，鎖體是真正體現(xiàn)廠家技術(shù)水平的核心部件，也是整把指紋鎖的核心技術(shù)所在。
  3、電機(jī)。電機(jī)是驅(qū)動(dòng)器。就像電腦的驅(qū)動(dòng)軟件一樣。是電子與機(jī)械的連接設(shè)備，力量的轉(zhuǎn)換中樞，起著承上啟下的重大作用。電機(jī)若停止工作或障礙，鎖將會(huì)自動(dòng)開啟和無法鎖定。
     4、指紋模塊及應(yīng)用系統(tǒng)。這是電子部份的基礎(chǔ)。指紋模塊，同行功能相差無幾，主要還是看芯片及算法。

　　液晶屏：液晶顯示器操作更加方便、簡(jiǎn)單，使指紋鎖更智能。配置液晶不是簡(jiǎn)單的材料累加，更涉及到軟件和電路系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)?？偟膩碚f，使用這項(xiàng)技術(shù)就像指紋鎖本身替代機(jī)械鎖一樣，是技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展的必然！
          芯片：目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功研發(fā)出DSP指紋鎖專業(yè)處理芯片，國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行算法軟件的燒錄；絕大部分指紋鎖廠家采用國(guó)內(nèi)指紋算法芯片。
          傳感器：　指紋傳感器主要為光學(xué)傳感器和半導(dǎo)體傳感器，
   　    指紋模塊：基本特點(diǎn)
          安全：指紋鎖是通過電子部件及機(jī)械部件的精密組合而生產(chǎn)出的安全產(chǎn)品。指紋鎖本質(zhì)的無非是安全、便捷、時(shí)尚三個(gè)方面。拒真率和認(rèn)假率無疑是重要的指標(biāo)之一，也可以稱作拒識(shí)率和誤識(shí)率，目前有幾種表達(dá)的方式：

　?。?）所用指紋頭的分辨率，如500DPI。現(xiàn)有光學(xué)指紋傳感器的精度一般是30萬像素，也有個(gè)別企業(yè)采用10萬像素的。

?。?）用百分比的方式：比如一些參數(shù)上寫的等。

?。?）對(duì)于“拒真率、認(rèn)假率”相互之間此消彼長(zhǎng)的說法，在一定程度上是正確的，這個(gè)好像在數(shù)學(xué)上是“假設(shè)檢驗(yàn)”的概念：在同一水平上，拒真率高，認(rèn)假率就低，反之亦然。這是反比關(guān)系。但是為什么說是在一定的程度上是正確的呢，因?yàn)槿绻に嚭图夹g(shù)水平提高的話，這兩個(gè)指標(biāo)都能降下來，所以本質(zhì)上還是要提高技術(shù)水平。有些廠家為了加快認(rèn)證，通過降低安全等級(jí)的做法，以犧牲安全為代價(jià)，來制造速度快、識(shí)別能力強(qiáng)的假像。
       （4）根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，家庭進(jìn)戶門用指紋防盜鎖安全等級(jí)應(yīng)當(dāng)為3級(jí)，即拒真率≤0.1%，認(rèn)假率≤0.001%。

　1.理論上來講，多一個(gè)功能就多一個(gè)程序，那么產(chǎn)品損壞的可能性也就更大一點(diǎn)。但是這是在同一技術(shù)實(shí)力的廠家之間比較，如果技術(shù)實(shí)力高的，那么他們的產(chǎn)品完成可以做到比那些技術(shù)實(shí)力差的產(chǎn)品功能多、質(zhì)量好。

2.更關(guān)鍵的一點(diǎn)是：功能多的益處和功能帶來的風(fēng)險(xiǎn)的比較。如果功能帶來的益處大，那就可以說這個(gè)增加是值得的，就像你開車限速100碼，你再踩下油門需不需要付出違章或車禍代價(jià)是一樣的道理。如果這個(gè)功能不能給你帶來任何好處，那么這個(gè)功能就顯得多余了。所以說關(guān)鍵的不是考慮什么“多一個(gè)功能就多一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)”而是這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)值不值得承受。

　3.就像聯(lián)網(wǎng)功能，一方面指紋在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的穩(wěn)定性業(yè)界還不能肯定，另一方面，要破壞現(xiàn)有裝修，更重要的是，一旦被病毒入侵，將無“藥”可治。一旦接入網(wǎng)絡(luò)，被攻擊的可能性將大大增加。而電話報(bào)警一類的安防技術(shù)，則須單獨(dú)設(shè)置相關(guān)設(shè)備，且存在室內(nèi)輻射和誤報(bào)警的問題。特別是后者，由于除指紋鎖本身以外的技術(shù)和環(huán)境等外部因素影響　　1.根據(jù)防盜性能劃分，流行的指紋鎖分為普通指紋鎖和防盜指紋鎖兩類。

　普通指紋鎖，與原電子鎖差別不多，主要是改用指紋認(rèn)證，但不通用于現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)防盜門，這類指紋鎖不帶天地桿鉤件，不能使用防盜門天地安保系統(tǒng)（市場(chǎng)上有些進(jìn)口指紋鎖不符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只能用于木門）。指紋防盜鎖，安全性更好，能適用于標(biāo)準(zhǔn)防盜門和木門上。這類鎖能將防盜門的帶天地鎖系統(tǒng)自動(dòng)或半自動(dòng)的聯(lián)結(jié)起來，不影響原有防盜門的性能。

　2.防盜性能不同，市場(chǎng)價(jià)格也有天壤之別。具有機(jī)械防盜功能的指紋鎖價(jià)格明顯會(huì)高于沒有天地防盜功能的普通指紋鎖。因此，在選購(gòu)指紋鎖，首先要根據(jù)門來選相應(yīng)的鎖。

　　3.家庭使用的應(yīng)選用防盜型指紋鎖，這樣對(duì)門的要求較低，不用改裝，售后維護(hù)方便。工程指紋鎖一般批量采購(gòu)，能要求門廠同樣定向提供符合產(chǎn)品安裝的配套門。一般區(qū)分指紋鎖是工程指紋鎖還是家用指紋鎖的直接方法就是看門柜鎖舌下長(zhǎng)方形鎖體邊條（導(dǎo)向板）的長(zhǎng)寬是否為24X240mm（主要的一種規(guī)格），少數(shù)為24X260mm、24X280mm、30x240mm，把手中心到門邊的距離一般在60mm左右。

主要功能

　指紋鎖的功能：指紋開啟、密碼開啟、卡片開啟、應(yīng)急鑰匙開啟，現(xiàn)如今還增加了手機(jī)遠(yuǎn)程開啟的方式，讓消費(fèi)者更加的信任和選擇指紋鎖。指紋鎖的主要功能就是安全和方便。除開門功能外，一般有增加、刪除和清空指紋功能，高性能的指紋鎖還配有液晶觸摸屏等人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)，智能化水平較高，操作也相對(duì)方便并可提供操作引導(dǎo)、查詢使用記錄和內(nèi)置參數(shù)、設(shè)置狀態(tài)等功能。指紋管理功能為：增加指紋、刪除指紋、清空指紋、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)等很多功能。

　　一種 單排彈珠鎖 俗稱A級(jí)鎖

　　這種鎖使用彈珠結(jié)構(gòu)，通常為7顆彈珠，所以在鑰匙上有大約7個(gè)深淺不一的圓點(diǎn)，這些圓點(diǎn)是從原先鋸齒結(jié)構(gòu)的鋸齒發(fā)展過來的，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單?？梢允褂瞄_鎖鉤直接技術(shù)開啟，或者錫紙開鎖工具快速打開。

　　二種 雙排彈珠鎖 俗稱B級(jí)

　這種俗稱B級(jí)的鎖芯，就是在A級(jí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行增加彈珠以達(dá)到雙排，原理和A級(jí)近似，但是由于增加了彈珠量，技術(shù)開鎖難度會(huì)更大，開啟使用的時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。錫紙開鎖工具已經(jīng)為這種鎖單獨(dú)開發(fā)了模具，可實(shí)現(xiàn)快速開鎖，撞匙槍也可以無損開啟這種鎖。技術(shù)開鎖時(shí)間大于5分鐘，屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中B級(jí)鎖具。

　　三種 雙排+葉片 俗稱超B級(jí)

　　這種鎖是在B級(jí)的基礎(chǔ)上加了一條葉片槽，大幅提升了原彈珠結(jié)構(gòu)的安全程度，但因?yàn)檫^于復(fù)雜比較容易出現(xiàn)故障。它亮點(diǎn)就是首次在民用鎖使用葉片結(jié)構(gòu)，當(dāng)然缺點(diǎn)就是葉片結(jié)構(gòu)太少太薄弱。

　　四種 全葉片鎖 俗稱C級(jí)
      全葉片結(jié)構(gòu)、全銑槽的鑰匙才是葉片鎖。
      第五種 其他 俗稱C+級(jí)或者更高

　　在葉片鎖基礎(chǔ)上添加防盜功能，有添加鋼梁以及全不銹鋼的葉片鎖芯，這種設(shè)計(jì)是為了防止暴力打斷設(shè)計(jì)。C級(jí)葉片鎖雖然在技術(shù)上比較厲害，但是在抗暴力上和普通鎖芯沒什么區(qū)別。

　目前，市場(chǎng)中應(yīng)用的指紋圖像的獲取技術(shù)主要有4種類型：光學(xué)掃描設(shè)備、溫差感應(yīng)式指紋傳感器、半導(dǎo)體指紋傳感器、超聲波指紋掃描。

　一、光學(xué)識(shí)別技術(shù)

　借助光學(xué)技術(shù)采集指紋是歷史久遠(yuǎn)、使用廣泛的技術(shù)。將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件（CCD）上，進(jìn)而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、谷線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。光學(xué)的指紋采集技術(shù)有明顯的優(yōu)點(diǎn)：它已經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用考驗(yàn)，一定程度上適應(yīng)溫度的變異，可達(dá)到500DPI的較高分辨率等，主要是價(jià)格低廉。也有明顯的缺點(diǎn)：由于要求足夠長(zhǎng)的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分干燥和過分油膩的手指也將使光學(xué)指紋產(chǎn)品的效果變壞，光學(xué)指紋識(shí)別系統(tǒng)由于光不能穿透皮膚表層（死性皮膚層），所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的干凈程度，直接影響到識(shí)別的效果。

二、溫差感應(yīng)式識(shí)別技術(shù)

　溫差感應(yīng)式識(shí)別技術(shù)是基于溫度感應(yīng)的原理而制成的，每個(gè)像素都相當(dāng)于一個(gè)微型化的電荷傳感器，用來感應(yīng)手指與芯片映像區(qū)域之間某點(diǎn)的溫度差，產(chǎn)生一個(gè)代表圖像信息的電信號(hào)。

　　它的優(yōu)點(diǎn)是可在0.1s內(nèi)獲取指紋圖像，而且傳感器體積和面積小，即目前通常所說的滑動(dòng)式指紋識(shí)別儀就是采用該技術(shù)。缺點(diǎn)是：受制于溫度局限，時(shí)間一長(zhǎng)，手指和芯片就處于相同的溫度了。

三、半導(dǎo)體硅感技術(shù)（電容式識(shí)別技術(shù)）

　20世紀(jì)90年代后期，基于半導(dǎo)體硅電容效應(yīng)的技術(shù)趨于成熟。硅傳感器成為電容的一個(gè)極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的嵴和峪相對(duì)于平滑的硅傳感器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達(dá)手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實(shí)數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識(shí)準(zhǔn)確率，有效防止辨識(shí)錯(cuò)誤。半導(dǎo)體指紋傳感器包括半導(dǎo)體壓感式傳感器、半導(dǎo)體溫度感應(yīng)傳感器等，其中，應(yīng)用廣泛的是半導(dǎo)體電容式指紋傳感

四、超聲波識(shí)別技術(shù)
超聲波指紋采集是一種新型技術(shù)，其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波（超聲波到達(dá)不同材質(zhì)表面時(shí)，被吸收、穿透與反射的程度不同）。超聲波技術(shù)所使用的超聲波頻率為1×104Hz-1×109Hz，能量被控制在對(duì)人體無損的程度（與醫(yī)學(xué)診斷的強(qiáng)度相同）。超聲波技術(shù)產(chǎn)品能夠達(dá)到好的精度，它對(duì)手指和平面的清潔程度要求較低，但其采集時(shí)間會(huì)明顯地長(zhǎng)于前述兩類產(chǎn)品，而且價(jià)格昂貴，也并不能做到活體指紋識(shí)別，所以目前使用稀少。

微光學(xué)式指紋識(shí)別技術(shù)
    當(dāng)前無論是的主流——電容式指紋識(shí)別傳感器，還是新秀——超聲波式指紋識(shí)別傳感器，都需要額外的指紋傳感器，只是前者需要在屏幕上開孔，后者可以隱藏在屏幕下面而已。2017年，蘋果公司和匯頂科技推出了基于微型光學(xué)感測(cè)技術(shù)的指紋識(shí)別技術(shù)，這種技術(shù)巧妙地將顯示屏和指紋傳感器的融合于一體，支持全屏幕多處進(jìn)行指紋識(shí)別。指紋識(shí)別傳感器的工作原理“始”于光學(xué)式，“盛”于電容式，“延續(xù)”于超聲波式和微型光學(xué)式。轉(zhuǎn)了一圈，現(xiàn)在又回到了光學(xué)感測(cè)的路子上來了，不同的是，如今的微型光學(xué)感測(cè)技術(shù)先進(jìn)性足以引起智能手機(jī)的全“面”革新。微型光學(xué)式指紋傳感器的原理是什么？匯頂科技和蘋果采用的技術(shù)是有所差異的，匯頂科技暫未透露出細(xì)節(jié)，不過我們可以就蘋果采用的MicroLED技術(shù)來了解一番。

　2012年前MicroLED技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。隨著蘋果公司于2014年5月收購(gòu)擁有MicroLED多項(xiàng)專利技術(shù)的LuxVue公司，市場(chǎng)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)注度達(dá)到了空前的高度。MicroLED技術(shù)，即LED微縮化和矩陣化技術(shù)。指的是在一個(gè)芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，顯示屏每一個(gè)像素可定址、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮，將像素點(diǎn)距離從毫米級(jí)降低至微米級(jí)。

是將LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行薄膜化、微小化、陣列化，其尺寸僅在1~10μm等級(jí)左右，再將MicroLED批量式轉(zhuǎn)移至電路基板上，其基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板上；再利用物理沉積制程完成保護(hù)層與上電極，即可進(jìn)行上基板的封裝，完成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的MicroLED顯示。　當(dāng)該距離達(dá)到足以感應(yīng)到的距離，將生成位圖并通知系統(tǒng)近似定位數(shù)據(jù)。在某些情況下，位圖包括入射光強(qiáng)度信息，允許對(duì)對(duì)象及其表面進(jìn)行深層分析。現(xiàn)在用指紋功能的設(shè)備，必須有一個(gè)物理鍵讓你掃描一個(gè)指紋，但隨著觸控和顯示芯片的發(fā)展，高度集成化，未來的發(fā)展趨勢(shì)是任何位置，我們可以在屏幕上完成的指紋識(shí)別。嵌入式指紋識(shí)別出現(xiàn)在核心，所以任何限制不影響設(shè)備制造商的工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)備。