相关数据显示,2017年智能门锁的出货量有可能突破1000万,造就百亿级别的新蓝海市场。作为智能门锁的核心器件,指纹识别技术迎来了继智能手机之后新一波发展机遇。从出货量来看,预计2017年光学指纹锁出货量将达到5kk—7kk,半导体指纹锁出货量在2kk—3kk之间。此外,随着智能门锁的迅速起量,再加上欧菲光等手机行业的指纹识别公司开始涌入市场,指纹模组的价格也开始下降。据悉,今年年底半导体指纹模组价格将会降低到15%-30%,从目前的70-90 元降低到60元左右。

抢食蛋糕,你不可不知的特征点算法

指纹识别在智能门锁的大量应用也让很多人看到了商机,传统门锁厂商、家电厂商、互联网企业纷纷涌入到这个市场。但是,很多做智能门锁的人或者制造商对指纹识别的技术运用的理解并不是特别清晰,在选择指纹识别技术方案,以及对指纹图像大小、适合匹配人数、指纹识别、指纹存储、指纹管理等流程设计方面还不是特别到位。

“目前手机所使用的指纹模组在获取指纹图像尺寸上越来越小,成本也越来越低。于是他们想用手机的指纹方案来做智能门锁等其他产品,但他们忽略了手机指纹方案和智能门锁指纹方案所承载的平台有本质的区别。”指芯科技的研发VP余俊指出,智能手机采用的是安卓或IOS系统平台,硬件拥有强大的数据处理能力。相比之下,智能门锁采用的平台,只需实现简单的一些控制功能,因此在硬件上多采用的是32位MCU,相对于手机平台来讲处理能力有限。

1 图:指芯科技研发VP余俊

因智能手机和智能门锁在硬件平台的不同,也导致两者在选择指纹识别核心算法上的不一样。余俊进一步指出,手机多采用的是瑞典指纹识别算法厂商Precise Biometrics(简称PB)的算法,基本原理是将指纹传感器采集的图像与几十个指纹图像模板逐个比对,属于图像比对算法。指纹图像算法更多是依靠图像本身的纹理特征来进行纹理描述,所需记录的图像数据量较大并需要多个图像模板来支持,以便达到对指纹不同区域的识别。

根据注册时所需按放次数的不同,指纹图像识别过程中所产生的指纹图像模板数据量在几K至几十K,并且要在 0.1-0.3秒内完成指纹识别,也就只有手机这样强大的平台才足以支撑此类指纹图像算法较大的计算量。

因此,在MCU上是不可能运行指纹图像算法的。目前智能门锁多采用的是特征点指纹识别算法,特征点指纹识别算法只针对指纹图像中的特征点(包括指纹交叉点、分歧点、终端端点、短纹等等)进行记录和描述,不需要记录指纹纹理的信息,所以数据量比指纹图像算法小很多。据介绍,指芯科技的特征点指纹识别算法每个模板数据量最大只需要512字节,整个算法已经优化到了64KB,即只需要64KB的运行内存即可,完全可以满足中低端MCU的需求。

此外,特征点指纹识别算法对指纹识别的应用环境适应性更强。其一,指纹纹理会随着气候、环境、年龄、日常从事的工作等不同而产生微小的变化。其二,手指皮肤中性的情况下纹理比较稳定,当手指潮湿或特别干燥会让纹理产生一些变化,但纹理的变化并不会造成特征点变化。比如大家在手机上得到的一个体验,当我们在刚刚洗澡后使用手机时,识别指纹并解锁就变得很困难了。而特征点指纹识别算法在这个情况下具有良好的使用体验,不会因为手指潮湿或干燥造成使用上体验不佳。

光学传感器VS半导体传感器,为何后者必胜?

目前智能门锁有光学传感器和半导体传感器两种主流方案。因为成本低,光学传感器应用较为广泛,不过目前该传感器逐渐被半导体传感器取代。半导体传感器比光学传感器的安全性和识别率更高,但余俊认为这两种传感器的结构、组件和工艺的不同是他们得到市场不同待遇的根本原因。

“光学传感器是由外壳、棱镜、背光板、摄像头、CMOS、控制电路等多个组件组成,供应链很长,目前市场上的传统光学传感器生产多采用人工组装,不但产量得不到保障,更由于总装过程中的组件精度、安装位置等造成光路误差幅度不一,最终还需要经过人工二次调校,导致在同批次或不同批次的产品品质方面得不到良好保障。相比之下,半导体传感器可实现大批量、工业化、标准化生产,而不需要太多人工参与。从而在产品品质、稳定性、一致性、人工成本等具有一定优势。”

以前半导体传感器没有得到普及使用时,成本较高,产品形态单一,且算法没有足够优化。但随着智能手机、智能门锁等指纹相关应用市场的爆发和国内外企业的加入,半导体传感器将会慢慢接近光学传感器的价格。有业界人士指出,未来一至二年内半导体传感器的价格将会持续走低,最终在产品各项指标和综合性性能上彻底将传统光学传感器淘汰出市场,届时半导体传感器将会得到更多大量应用。

未雨绸缪,智能门锁如何保障物联网安全?

一把好的门锁是保护家庭财产和人身安全的关键所在。传统门锁的好坏是根据锁芯的防盗等级(一般分为A级、B级和超B级)来评判,小偷开锁花的时间越久,门锁自然就越安全。但是,当智能门锁互联网化后,个人的信息安全显得尤为重要。试想一下,当智能门锁在家庭里普及后,指纹信息一旦被黑客盗取,不仅不意味着数以万计的家庭向不法分子敞开大门,个人隐私也荡然无存。

余俊表示,安全性正是特征点算法的一大优势所在。“每一个人只有10个手指,10个手指的图像信息一旦被泄露,你这辈子就没有其他手指可以用了,不可能说换脚趾。对于它的保护,我们需要从算法本身做很多的工作,比如特征点算法是没有图像的,不存储图像,就算你想让它还原,也没有还原的机会;第二,它得到的特征点可以得到一个字符串,而字符串本身是可以加密的,这时候我们再作为黑客获取到指纹,几乎是不可能的。”

此外,指芯科技还在研发国家密码管理局认证通过的安全芯片,并将指纹识别算法放到加密芯片里头,进一步加强智能门锁的物联网安全等级。余俊认为,目前普通消费者对于物联网安全的重视程度还不够高,但是智能门锁市场必须领先消费者一点点,未雨绸缪,才能促使整个行业健康有序地发展。

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