随着人们对自身隐私保护意识的加强以及在移动支付领域中资金安全所面临的严峻考验，生物识别技术变得异常热门起来，目前，在手机上被应用得最为广泛的生物识别技术无疑就是指纹识别了。

先行军：指纹识别

指纹识别技术在手机上的广泛应用无疑是拜苹果所赐。苹果在2012年以3.55亿美金收购AuthenTec，后者正是一家著名的指纹认证传感器提供商，其当时在世界上使用中的传感器有超过3500个。

苹果在指纹识别传感技术上的布局在2013年便收获战果，这一年九月的发布会上，苹果推出了5S，其最大的创新便是在前置的HOME键上加入了指纹识别模块，由此苹果在指纹识别技术上开了业界先河。

之后指纹识别在手机上的剧情演变便是人尽皆知了，时至今日，指纹识别成了当下中高端手机的标配，也是在手机上被应用得最为广泛的生物识别技术。

新贵：虹膜识别

生物识别是指通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性(如指纹、脸象、虹膜等)和行为特征(如笔迹、声音、步态等)来进行个人身份的鉴定。

安全性需求如何应对？先聊聊指纹识别和虹膜识别那些事

图1：虹膜在眼球中的位置

由此可见，生物识别技术可不仅仅是指纹识别，其中人脸识别、虹膜识别、声纹识别及静脉识别等都可归为生物识别，只是就目前而言，指纹识别技术在手机上被应用得最为广泛而已。

唯一不变的就是变化本身，这话同样也适合生物识别技术在手机的应用上。三星在今年8月发布的旗舰手机NOTE7上首次加载了虹膜识别技术，因着其在安全性上完虐指纹识别而受到媒体及用户的广泛关注，一时之间成了生物识别技术在手机应用上的当红炸子鸡，尽管三星NOTE7在发布不到三个月就因为频频出现的电池爆炸事件而提前下市，但虹膜识别技术在手机上的应用无疑代表了未来的一个发展方向。

新兵与老将的对决：优劣及其应用

虹膜识别技术何以如此受到用户及媒体的追捧?它与当下最为流行的指纹识别技术到底有什么差异?为更好地回答这个问题，笔者不妨来一场看表说话。

对指纹识别的了解，多数人大概都心中有数，虹膜识别恐怕就未必如此了。人的眼睛是由巩膜、虹膜、瞳孔、晶状体、视网膜等部分组成，而虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分(见图1)，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、条纹、隐窝等细节特征。在胎儿发育阶段形成后，虹膜在整个生命历程中保持不变，也正是这些原因使得虹膜的特征具备唯一性，从而完成对人身份的准确识别。

由表1可看出，在误识率上，指纹识别在0.8%左右，虹膜识别则是0.0001%，可见，虹膜识别的准确率要高得多，何以出现此情况?原因并不复杂，相比手指指纹的纹理，虹膜要复杂得多。在技术实现上，一个虹膜约有266个单位的读取点，而指纹识别技术只能读取13-16个单位，也正是这个原因，虹膜识别的准确率要比指纹识别高得多。

非但如此，人的指纹往往会有磨损，从而影响识别，甚至会出现一定比例的人群，由于其指纹的纹路较浅而无法使用指纹识别功能。此外，由于目前的指纹识别技术并不需要活体支持，因此存在被盗用的可能性，不法分子可以通过复制手指的纹理从而骗过指纹识别验证机制，而更为残忍的是，一些不法分子甚至可能直接将受害者的手指砍除以完成指纹认证。

相对指纹识别，虹膜识别除却在纹理上更为复杂从而让安全性与准确率大大提升外，更重要的一点是，它的验证机制需要活体支持，这就使得不法分子通过复制虹膜纹理以通过验证的可能性几乎为零，此外，即使不法分子将受害者的眼睛摘除亦是无法通过验证的。

那么指纹识别相对虹膜识别就真的一无是处了吗?当然不是，指纹识别之所以能成为当下手机行业中最为主流的生物识别应用，不外乎这三个原因。首先，其安全性具备一定的保证，相对传统的密码输入方式，其安全性与便利性不言而喻;其次，它的实现方式在技术上而言是较为简单的，也就是说门槛低，便于大规模地生产制造;最后，当然是其价格较为适合了，这保证了它的加持不至于大幅度提升手机的售价了。

尽管虹膜识别在安全性及稳定性等方面的表现要比指纹识别强大得多，何以至今依然未在手机上普及开来呢?笔者以为，主要还是在于技术实现的难度以及价格，当然这两者是相辅相成的。

正是因为虹膜纹理更为复杂的原因，这也使得虹膜识别技术在实现的过程中需要摘取更多的有效单位读取点(如前文所言，虹膜识别一般需要摘取266个单位的读取点，而其他的生物识别一般是13至16个)，这其实是一把双刃剑，它在提升识别准确率的同时，对算法的复杂性以及执行效率提出了更高的要求，也就是说前期在软件研发上需要投入更多的成本。此外在硬件上，它还需要摄像头的配合以实现对虹膜影像的采集及提取。

事实上，正是这些在软硬件上庞大的资源投入，使得其价格在相对指纹识别上的优势荡然无存，应该说虹膜识别技术的实现已非难事，难的是在手机这么小巧的机身上加载，并将其控制在合理的价格区间，这才是目前业界急需解决的难题。

当然，任何一种技术皆有其局限性，虹膜识别亦不例外。首先，虹膜识别的实现对光线有一定的讲究，用户若佩戴眼镜或者美瞳的话，虹膜的识别与提取会有难度;其次，对虹膜的识别与提取在距离上亦有要求，太远或者太近皆有影响。

特性与优势在很大程度上决定着一项技术所要面临的应用与市场。虹膜识别与指纹识别也因着彼此不同的特性在不同的应用领域发光发热。前者由于其高安全性，更多被应用于银行金库、大额支付、军队国防等领域;后者则主要被应用于手机解锁、小额支付、公司打卡及智能家居等领域。

最后，当人们有更高的安全性需求时该如何应对?其实这并不难解决，因为两种或者多种生物识别技术联合验证便不失为一良策，比如指纹识别+虹膜识别或者指纹识别+人脸识别+虹膜识别等，而两种或者多种生物识别技术联合验证很可能代表着未来的一种高安全性发展方向。

指纹识别

指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点（minutiae）。

指纹识别的技术特点

指纹识别技术的主要优点为：

1、指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；

2、如果要增加可靠性，只需登记更多的指纹、鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；

3、扫描指纹的速度很快，使用非常方便；

4、读取指纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接；

5、接触是读取人体生物特征最可靠的方法；

6、指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉；

指纹识别技术的主要缺点为：

1、某些人或某些群体的指纹指纹特征少，难成像；

2、过去因为在犯罪记录中使用指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。

3、实际上指纹鉴别技术可以不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据；

4、每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。

5、指纹是用户的重要个人信息，某些应用场合用户担心信息泄漏。

指纹识别的应用领域

运算系统

指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。目前来说指纹识别的技术应用最为广泛，我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影，市场上有了更多指纹识别的应用：如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的技术。

计算机应用中，包括许多非常机密的文件保护，大都使用“用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制。但是，如果一旦密码忘记，或被别人窃取，计算机系统以及文件的安全问题就受到了威胁。

随着科技的进步，指纹识别技术已经开始慢慢进入计算机世界中。许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展，推出许多指纹识别与传统IT技术完美结合的应用产品，这些产品已经被越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商务领域，而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及IBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统。

第一代指纹识别系统

众所周知，在两年前就有部分品牌的笔记本采用指纹识别技术用于用户登录时的身份鉴定，但是，当时推出的指纹系统属于光学识别系统，按照说法，应该属于第一代指纹识别技术。光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真 皮层。

在这种情况下，手指表面的干净程度，直接影响到识别的效果。如果，用户手指上粘了较多的灰尘，可能就会出现识别出错的情况。并且，如果人们按照手指，做一个指纹手模，也可能通过识别系统，对于用户而言，使用起来不是很安全和稳定。

第二代电容式传感器

后来出现了第二代电容式传感器，电容传感器技术是采用了交替命令的并排列和传感器电板，交替板的

形式是两个电容板，以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质。两者之间的恒量电介质的传感器检测变化来生成指纹图像。但是由于传感器表面是使用硅材料 容易损坏 导致使用寿命降低，还有它是通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹图像的 所以对脏手指 湿手指等困难手指识别率低。

当今市场己有专门针对人机接口应用领域而设计的电容感测用途芯片产品问世。它提供了电容传感器的触发，能检测到因使用者的接近所造成的电容变化，并提供数字输出。电子器件与触控板技术的完美结合，是触摸屏技术发展的基础所在。通过以电力线为基础的分析方法，找出电容式触摸屏的不同类型电容的分布和数学表达，以及由于人体触摸产生的新生电容，是电容式触摸屏技术的物理基础。

相比其他压力传感器厂商传统的压阻式（PRT）绝对压力传感器，电容式压力传感器可以提供更高的精度、更低的功耗、更好的稳定性和一致性、以及工作在极端温度、湿度环境下的超强能力。Synaptics的电容式触摸板传感器解决方案，可以提供精确的手指侦测和小型物品侦测，更快的报点率和抗噪性能。随着传感器技术的发展,电容式传感器的形式将会多种多样,其形式应以非接触式为研制重点。其发展方向是通过广泛应用微机等高新电子技术来获得全面性能的进一步提高,同时还要向着小型化、智能化、多功能化的方向发展。

射频指纹识别技术

发展到今天，出现第三代生物射频指纹识别技术（射频原理真 皮指纹核心技术（线型采集器）），射频传感器技术是通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像。因此对干手指，汗手指，脏手指等困难手指通过可高达99%，防伪指纹能力强，指纹敏感器的识别原理只对人的真 皮皮肤有反应，从根本上杜绝了人造指纹的问题，宽温区：适合特别寒冷或特别酷热的地区。因为射频传感器产生高质量的图像，因此射频技术是最可靠，最有力的解决方案。除此之外，高质量图像还允许减小传感器，无需牺牲认证的可靠性，从而降低成本并使得射频传感器思想的应用到可移动和大小不受拘束的任何领域中。

虹膜识别技术

虹膜识别技术是基于眼睛中的虹膜进行身份识别，应用于安防设备（如门禁等），以及有高度保密需求的场所。

人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分，其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。

例如，在好莱坞大片中，通过扫描眼睛视网膜开启保密房间或保险箱的炫酷场景，大家一定还记忆犹新吧！使用虹膜识别技术，为需要高度保密的场所提供了高度安全保障。

虹膜识别技术的优缺点

优点

1．便于用户使用；

2．可能会是最可靠的生物识别技术；

3．不需物理的接触；

4．可靠性高。

快捷方便：拥有本系统，不需要携带任何证件，就能实现门控，可单向亦可双向；既可以被授权控制一扇门，也可以控制开启多扇门；

授权灵活：本系统根据管理的需要，可任意调整用户权限，随时了解用户动态，包括客户身份、操作地点、功能及时间次序等，实现实时智能管理；

无法复制：本系统以虹膜信息为密码，不可复制；且每一次活动，都可自动记录，便于追溯、查询，非法情况则自动报警；

配置灵活多样：使用人和管理者可根据自身喜好、需要或场合的不同，设定不同的安装及运行方式。比如在大堂等公共场所，可以只采用输入密码的方式，但在重要场合，则禁止使用密码，只采用虹膜识别方式，当然也可以两种方式同时使用；

投入少、免维护：装配本系统可以保留原来的锁，但其机械运动件减少，且运动幅度小，门栓的寿命更长；系统免维护，并可随时扩充、升级，无须重新购置设备。长远来看，效益显著，并可使管理档次大大的提高。

应用行业广泛：广泛应用于煤矿、银行、监狱、门禁、社保、医疗等多种行业；

缺点

1．很难将图像获取设备的尺寸小型化；

2．设备造价高，无法大范围推广；

3．镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低；

4．两大模块：硬件和软件；

5．一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块：虹膜图像获取装置和虹膜识别算法。分别对应于图像获取和模式匹配这两个基本问题。

虹膜识别技术识别过程

虹膜识别就是通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤：

1．虹膜图像获取

使用特定的摄像器材对人的整个眼部进行拍摄，并将拍摄到的图像传输给虹膜识别系统的图像预处理软件。

2．图像预处理

对获取到的虹膜图像进行如下处理，使其满足提取虹膜特征的需求。

虹膜定位：确定内圆、外圆和二次曲线在图像中的位置。其中，内圆为虹膜与瞳孔的边界，外圆为虹膜与巩膜的边界，二次曲线为虹膜与上下眼皮的边界。

虹膜图像归一化：将图像中的虹膜大小，调整到识别系统设置的固定尺寸。

图像增强：针对归一化后的图像，进行亮度、对比度和平滑度等处理，提高图像中虹膜信息的识别率。

3．特征提取

采用特定的算法从虹膜图像中提取出虹膜识别所需的特征点，并对其进行编码。

4．特征匹配

将特征提取得到的特征编码与数据库中的虹膜图像特征编码逐一匹配，判断是否为相同虹膜，从而达到身份识别的目的。