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揭秘“刷掌支付”背后的傳感器黑科技!

感知芯視界 ? 來源:芯智訊 ? 作者:芯智訊 ? 2023-06-01 09:30 ? 次閱讀
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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。

編輯:感知芯視界

最近“掌紋支付”沖上熱搜,根據(jù)騰訊官方公布,微信刷掌支付正式發(fā)布,用戶在設(shè)備上錄入手掌紋樣之后,即可用手掌進(jìn)行支付。

目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用在北京大興機(jī)場線,后續(xù)將會進(jìn)入地鐵、高鐵、超市商場以及機(jī)場等諸多場景,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。

掌紋怎么被識別?

從技術(shù)原理來看,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。人的面容無論看起來多么相似,但總會在結(jié)構(gòu)上有細(xì)微差別。掌紋也是一樣,人的掌紋是由萬千紋線隨機(jī)排列組合而成,這構(gòu)成了掌紋的獨(dú)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(jù)算法進(jìn)行圖像的預(yù)處理,提取掌紋的特征,然后建立掌紋數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶在刷掌紋的時(shí)候,會將當(dāng)下的掌紋與數(shù)據(jù)庫的掌紋進(jìn)行數(shù)據(jù)比對,從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(dá)到安全性的雙重保障。

從具體技術(shù)細(xì)節(jié)來看,構(gòu)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(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)均已成熟。在AI算法上,國內(nèi)的兩大科技巨頭早已布局,騰訊優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)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幾何模型合成數(shù)據(jù),來預(yù)訓(xùn)練掌紋識別模型,阿里的支付寶技術(shù)團(tuán)隊(duì)也在去年進(jìn)行掌紋支付算法的研發(fā)。從結(jié)果來看,騰訊率先一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地。

從感知芯片來看,無論是掌紋識別,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(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)在該領(lǐng)域布局多年。

所謂CIS全稱為CMOS圖像傳感器,是一種將光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為電子信號的設(shè)備,簡單理解為這款芯片通過拍照將圖像信號轉(zhuǎn)化為數(shù)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“畫像”,只不過針對不同的識別方式,畫像的方式也略有不同。

CIS芯片在生物特征識別中的作用

先說指紋識別,它的畫像方式是2D的。以智能手機(jī)的光學(xué)指紋識別為例,用戶指紋按壓屏幕之后,會變成平面圖形,然后用一顆卷簾式快門的CIS對圖像進(jìn)行拍照,再將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息進(jìn)行處理識別。目前智能手機(jī)的光學(xué)指紋識別分辨率在5~8萬左右,使用的過程中需要OLED屏幕光做補(bǔ)光以達(dá)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(zhǔn)確性,需要一些“黑科技”來達(dá)到最理想的識別效果。從芯片數(shù)量上來說,人臉和掌紋識別需要至少1~2顆CIS芯片,來獲取人臉或手掌的3D信息,而從芯片的類別來看,卷簾式快門CIS很難滿足高速、準(zhǔn)確的識別要求,需要用到全局快門的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130萬像素全局快門圖像傳感器+結(jié)構(gòu)光的方案來使用的,可以獲取高精度的人臉3D信息。

關(guān)于卷簾式快門與全局快門的區(qū)別需要進(jìn)行簡單介紹一下。這兩者在工作原理上略有區(qū)別,卷簾式快門的工作原理是將畫面分割成尺寸大小相同的條狀,然后逐條曝光,逐條轉(zhuǎn)為數(shù)字信號,這一類快門的很適合指紋識別這種2D應(yīng)用場景。缺點(diǎn)是卷簾快門由于是逐條曝光所以容易產(chǎn)生畸變(業(yè)內(nèi)也稱之為“果凍效應(yīng)”)。這一點(diǎn)在全局快門中則不存在。

全局快門的工作原理是將整個(gè)畫面同時(shí)曝光,然后整個(gè)畫面可以同時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)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,所以很適合用在非接觸式識別場景中。

但全局快門傳感器也存在缺點(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(bǔ)光,不過已經(jīng)有企業(yè)在芯片層面改進(jìn)了這項(xiàng)科技,且這款芯片不是來自國外,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題,與結(jié)構(gòu)光相結(jié)合后可以被廣泛應(yīng)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(俗稱芯片界的奧林匹克)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)域的開場論文現(xiàn)場發(fā)表的。

掌紋識別重塑產(chǎn)業(yè)格局

一項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)并被應(yīng)用,勢必會引起行業(yè)格局重塑。掌紋識別的出現(xiàn),也會讓整個(gè)生物特征識別市場的格局發(fā)生改變。考察生物特征識別技術(shù)能否被市場和消費(fèi)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,無論是指紋識別、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)乎用戶的使用體驗(yàn),使用不方便導(dǎo)致用戶體驗(yàn)差,那么該技術(shù)則無法跨越鴻溝,進(jìn)入早期大眾市場,進(jìn)一步無法達(dá)到規(guī)模優(yōu)勢,最終只會淪為小眾市場。

首先從技術(shù)的安全性來看,指紋識別、掌紋識別和人臉識別都已經(jīng)達(dá)到了支付級,但人臉識別相對于其它兩者來說有一個(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,用戶會有這一層擔(dān)心,這也是騰訊此前大力推廣人臉支付不成功轉(zhuǎn)而研究掌紋支付的核心原因。

在便捷性上,指紋識別因?yàn)樾枰佑|才能識別,所以稍遜一籌,目前最大的應(yīng)用場景還是安卓手機(jī),另一方面,指紋識別在流行病高發(fā)期間會增加交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。人臉識別和掌紋識別這種非接觸式識別會十分方便,但需要說明的是,人臉識別太過于迅捷,沒有留給用戶足夠考慮的時(shí)間,筆者曾在支付寶人臉識別付款過程中,發(fā)現(xiàn)被默認(rèn)開通螞蟻花唄,但臉貼上去之時(shí)已悔之晚矣。

綜合來看,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處集于一身,是一項(xiàng)十分有前景的技術(shù)。

在國內(nèi)市場中,騰訊與阿里在力推掌紋支付,北京大興機(jī)場已經(jīng)開始使用,未來也許會有更多的城市跟隨。另一方面,在超市、醫(yī)療行業(yè)這些to B市場中掌紋識別也能夠發(fā)揮巨大空間,未來不排除這些系統(tǒng)會使用掌紋識別,或?qū)⑴f有的識別產(chǎn)品替換為掌紋識別。在國外市場中,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(jié)

無論是從技術(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,至于在掌紋識別這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈,誰能成為未來的霸主,則需要看各家的實(shí)力與布局了。

*免責(zé)聲明:本文版權(quán)歸原作者所有,本文所用圖片、文字如涉及作品版權(quán),請第一時(shí)間聯(lián)系我們刪除。本平臺旨在提供行業(yè)資訊,僅代表作者觀點(diǎn),不代表感知芯視界立場。

審核編輯黃宇

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