光学指纹识别与半导体识别优缺点对比

2020.08HARDWARE浅析智能门锁的光学和半导体指纹识别装置的区别光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射（FTIR ）。

光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD 去获得，光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样在CCD 上形成了清晰的指纹图像。

半导体指纹采集无论是电容式还是电感式，其原理类似。

在一块成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成了电容（电感）数值就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，便完成了指纹采集。

一、指纹识别装置差异分析：简而言之，光学指纹头是利用光学的反应来实现指纹的成像，而半导体指纹头是利用了电位的差异从而形成了指纹的成像，两者在成像的原理上是有着本质上的差异的，这一点毋容置疑。

综合现在指纹锁的特点与两者成像的特点，差异就出来了。

1、光学指纹头对手指温度要求高，虽然光学对识别温度要求不高，但对手指温度要求高，一旦手指纹路变形，比如或者温度过低指纹变形的时候，光学指纹头无法识别正确的指纹，出现拒识，这也是目前很多光学指纹锁一旦手指纹路受温度影响，开启智能锁比较麻烦的原因之一。

2、半导体指纹头对干湿手指适应性相对较差，因为根据其成像原理，一旦间电位差过小或过大，就无法形成清晰的手指图像，在算法识别上就会有很大的困难，无法用算法来弥补识别上的差异，出现误识或拒识。

而干、湿手指就是这种情况，识别图像要么过重，要么过轻，无法做到精准识别。

3、光学指纹头因为主要成像装置是一般都是钢化玻璃，其硬度大、耐磨、强度高等这些物理特性决定了，光学指纹头对一些在使用过程当中的非利器的刮碰不会受到伤害，或者伤害较小，对识别影响较少。

指纹最佳方案引言指纹识别技术是一种基于人体生理特征的生物识别技术，被广泛应用于手机解锁、数据安全等领域。

随着手机和电脑的普及，指纹识别技术的发展也越来越成熟。

本文将介绍指纹识别技术的原理及常见的指纹识别方案，并分析比较各方案的优缺点，最终给出最佳的指纹方案。

指纹识别技术原理指纹识别技术主要基于指纹图案的唯一性和稳定性。

每个人的指纹图案都是独一无二的，并且在一生中都不会发生改变。

指纹识别技术通过采集图像，提取特征点，对比特征进行匹配，从而达到识别的目的。

指纹图像的采集可以通过光学、超声波、电容等不同的方式进行。

光学指纹识别是最常见的一种方式，通过摄像头采集指纹图像。

超声波指纹识别则是通过发送超声波信号，利用回波的差异来获取指纹图像。

电容指纹识别则是通过电容传感器将指纹图案转化为电压信号进行识别。

常见的指纹识别方案1. 光学指纹识别方案光学指纹识别方案是最常见和成熟的指纹识别技术。

该方案通过摄像头采集指纹图像，利用图像处理算法提取特征点，进行匹配识别。

光学指纹识别的优点是成本低、速度快，可以适用于大规模的应用场景。

然而，光学指纹识别也存在一些缺点。

首先，指纹图像的质量对识别结果有很大影响，如果指纹图像的质量不好，将会导致识别率下降。

此外，由于光学指纹识别需要直接接触传感器，在使用过程中容易积累污垢和油脂，影响识别准确性。

2. 超声波指纹识别方案超声波指纹识别方案是一种非接触式的指纹识别技术。

该方案利用超声波传感器发送超声波信号，根据指纹图案的反射回波来获取指纹图像。

超声波指纹识别的优点是不受指纹表面干燥、油脂等因素的影响，可以在恶劣环境下使用。

然而，超声波指纹识别也存在一些局限性。

首先，超声波指纹识别技术相对较新，成熟度不如光学指纹识别方案。

其次，超声波传感器的造价较高，导致超声波指纹识别方案的成本较高。

3. 电容指纹识别方案电容指纹识别方案是一种基于电容传感器的指纹识别技术。

该方案通过电容传感器测量指纹图案的电容变化，将之转化为电信号进行识别。

知名品牌| 消费者喜爱品牌这个光学指纹头和半导体指纹头会有什么区别？
在指纹锁产品中，常常会遇到两种类型的指纹锁，一种是光学指纹头，一种是半导体指纹头。

很多消费者对两种指纹头的性能和特点并不了解，甚至购买的时候只是听导购在介绍和引导。

作为一种电子消费品，两类指纹锁的差别还是很大的，这里为大家简单说一下。

因为原理和构造的不同（这里不多介绍），其性能和特点还是相差很大的，如下表：
从中可以很容易看出来：光学指纹环境适应性强、不受静电影响、造价低是其优点；而半导体指纹头的优点是体积小、识别率高识别速度快、功耗小、防伪性能高。

可以这么理解，光学指纹头更适合露天的房门，而半导体指纹头则更适合小区房门。

但事实上，由于技术的进步，在家庭智能锁领域，半导体只是到了近年来才逐渐开始取代光学指纹头：
知名品牌| 消费者喜爱品牌
可以说，未来在家庭指纹锁领域半导体指纹头将会逐渐取代光学指纹头。

但光学指纹头的指纹锁并不会退出市场，因为其具有很强的环境适应性和低价的优势，未来可能会进入更细分的领域，比如说具有宅院的庭院门、工厂房门等。

总的来说，光学指纹头不能算是过时，但在家庭指纹锁领域确实风华不在了。

智能家居的日益普及，正改变着人们的生活方式。

最近几年，智能锁市场十分火热，不少家庭已将传统机械锁淘汰，换上了更加便捷安全的智能锁。

目前市面上智能锁的解锁方式以指纹解锁为主流，然而我们在选购时会发现，指纹锁又分为光学指纹识别和半导体指纹识别，至于两者孰优孰劣，不同的商家各执一词。

那么作为消费者，我们到底应该如何选择呢？两种指纹识别技术都有各自的优势和不足，我们来分别看一下：光学指纹识别的优势1.环境适应性较强。

光学指纹头采集窗一般采用钢化玻璃，能够一定程度的抗压抗磨和耐腐蚀，对工作环境的温度和湿度适应较好，且玻璃表面易于清洁，既可用于家庭等普通环境，也可用于潮湿、高温和粉尘等特殊环境。

2.稳定性好。

光学指纹技术诞生较早，经历了市场的长期考验，加上光学指纹头对环境的适应能力，因此使用稳定性较好，理论寿命也较长。

3.造价成本低。

光学指纹头已具备成熟的行业规模，可模块化量产，并且光学指纹头的制造材料较便宜，因此相较于半导体指纹头造价成本更低。

光学指纹识别的不足1.防伪性能较弱。

由于光学指纹头的原理是利用指纹的脊和谷对光反射不同来成像，因此很难辨别指纹的真伪，难以防范指纹膜、假手指等工具。

2.识别精度不高。

由于识别原理的原因，指纹的深浅、干湿都会对光学指纹头的识别准确度造成影响。

3.功耗较大。

光学指纹锁在识别时需要发射强光，因此更为耗电，一般半年左右就需要换一次电池。

半导体指纹识别的优势1.只识别活体指纹，安全性高。

可更好地辨别指纹真伪，有效抵御指纹膜、假手指。

2.具有非常高的识别灵敏度和精度。

半导体指纹头的识别原理是由上万个电容器组成电容阵列，采集指纹脊和谷到触板的距离形成指纹数据，相比光学指纹头，可以采集到更精细的指纹细节，识别速度也更快，也能更大程度避免手指干湿或指纹深浅造成的影响。

3.功耗较小。

半导体指纹锁的待机时间普遍在一年以上。

半导体指纹识别的不足1.造价稍高。

半导体指纹识别模块各部分零件的成本相较于光学指纹较高。

电子信息技术：半导体VS光学当前的科技发展和信息时代，电子信息技术已经成为人们生产、生活、学习和社交等方面的必不可少的一部分，而其中最关键的两个领域之一就是半导体和光学技术。

在如今的世界中，这两个技术的应用已经无所不在，它们对现代高科技的发展起着至关重要的作用。

本文将着重探讨半导体和光学这两个方面的技术在电子信息行业的现状、发展趋势和应用领域。

一、半导体技术的现状和趋势半导体技术，是指利用半导体材料的独特性质来进行电路设计和制造，从而实现电子器件的工业生产。

半导体技术不仅极大地改变了人们生产和生活中的很多方面，而且也是信息技术领域中最重要的一项技术。

目前，半导体技术的应用日益广泛。

随着计算机技术和移动互联网的发展，半导体技术的需求不断增加。

传统电子设备中的晶体管、放大器、隔离器、反相器等核心部件和集成电路、L E D等领域，都离不开半导体器件的应用。

而随着物联网技术的发展以及智能家居、新能源汽车、5G通信技术等诸多领域的需求，半导体技术也将得到进一步的拓展和应用。

需要注意的是，在现有的半导体技术中，集成电路为代表的数字集成电路技术已经发展到了十分成熟的阶段，因此我们需要进一步探索新的方向和技术，才可以满足未来的发展需求。

其中，主要是以前沿集成电路为代表的硅光子技术，将在未来得到广泛的应用。

硅光子技术可以利用微纳米加工技术把光波导与半导体器件相结合，将电子与光子协同工作，使数据传输速度更快、能耗更低，而且可以有效降低信号传输误差，实现半导体技术和光学技术的无缝融合。

二、光学技术的现状和趋势光学技术是通过设计和制造光学元器件，对光的运动和传输进行研究和应用的一项技术。

与半导体技术不同，光学技术相对来说还是一种较为新兴的技术。

但是，随着新的需求和光学技术的发展，它已经在如今的世界中崭露头角，在诸多领域展现出越来越多的应用前景。

对于光学技术的应用，我们可以从三个方面来进一步探讨。

首先，光学技术在通信领域得到了广泛的应用。

半导体指纹传感器比较一、指纹识别传感器的类型指纹识别传感器根据采集原理的不同可分为如下几种：第一代：光学传感器。

光学传感技术可以说是扫描仪的缩小版。

使用时，用户将手指按在扫面设备的玻璃表面，光源光线照射到压有指纹的玻璃表面形成反射光线，反射光线再经过凸镜聚焦后由光电图像传感器去捕获成像，并对比资料库看是否一致。

由于指纹的凹凸不同，形成的反射光的量也就不同。

光学扫描技术发展成熟、成本低廉，耐用性也不错，因而成为早期指纹识别技术的主流。

但也存在较多缺陷：光学识别只能达到皮肤表皮层，受手指表面灰尘和油脂影响，精心复制的指模也可将系统轻松欺骗；此外光学扫描设备体积庞大、耗电量高、图像获取时间较长，无法应用于笔记本电脑，移动电话等便携式电子产品中。

第二代：电容式指纹识别传感器。

得益于硅晶体电容传感器诞生，电容式指纹识别技术才出现。

如图所示电容传感器包含数万个金属导体阵列，外部一层绝缘保护层。

手指放上面时，金属导体阵列/绝缘层/皮肤构成相应的小电容器阵列。

利用指纹的凹凸，通过对每个像素点上充放电，便可检测到指纹的纹路情况，要求绝缘保护层很薄。

电容式指纹识别技术才使指纹识别真正普及开来，进入每一个电子设备。

然而，它也有一定的不足，比如稳定性不如光学传感技术，另外硅晶体电容传感器很容易受到静电影响，轻则影响图像取样，重则直接损坏传感器。

第三代：生物射频式指纹识别传感器。

射频传感器在电容式传感器的基础上扩展的，通过发射微量的射频信号，穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。

相比之下，射频传感技术可以排除手指表面的污垢、油脂干扰，精确度很高。

二、指纹识别传感器根据信号的采集方式又可分为划擦式和接触式（面阵式）：划擦式（又称滑动式或刮擦式）指纹识别传感器。

将手指从传感器上划过，系统就能获得整个手指的指纹。

其宽度只有5mm左右，面积只有手指的1/5，手指按压上去时，无法一次性采集到完整图像。

在采集时需要手指划过采集表面，对手指划过时采集到的每一块指纹图像进行快照，这些快照再进行拼接，才能形成完整的指纹图像。

光学指纹识别与半导体生物指纹识别区别在哪？
目前市面上的智能门锁产品，在指纹识别的处理上，一般采用了光学指纹识别或半导体生物识别。

光学指纹识别：通过镜面折射来识别指纹，优点有三个：耐用、易于清洁，稳定性好，成本低。

缺点是：光学技术有可能无法识别复制指纹；对于指纹浅、指纹太干或脱皮的用户，容易出现错误识别的现象；而且电池不耐用，光学指纹头需要发射强光，比较耗电。

半导体指纹识别：通过皮肤活体进行电学识别，优点有三个：1.可辨别真伪指纹，安防性更高；2.识别精度和灵敏度高，不要半秒就可开门；3.识别率高，手指干燥，脱皮不受影响。

以鹿客智能锁为例子，旗下各款产品都使用了半导体指纹识别，解锁速度极快，就像手机解锁一样便捷；并且采用了指纹拼接、图像识别、自学习算法等人
工智能技术，令指纹识别更加智能与强大。

一旦开始使用鹿客智能锁，便会不断降低拒真率，提升通过率，做到“越用越懂你”。

而且，鹿客智能锁能够识别活体电容值，拒绝假指纹，使用更安全。

1、光学指纹传感器简介 (1)1.1光学指纹传感器的原理 (1)1.2光学指纹传感器的优缺点 (1)1.3光学指纹传感器的应用 (2)1.4光学指纹传感器最新动态 (2)1.5 楼宇对讲厂家使用指纹识别状况 (2)2、半导体指纹传感器简介 (2)2.1半导体指纹传感器的基本原理 (3)2.2半导体指纹传感器的分类 (3)2.3半导体指纹传感器的优缺点 (3)2.4半导体指纹传感器的特征及发展方向 (3)3、指纹传感器主要性能指标 (3)4、光学与电容式指纹传感器性能比较 (4)5、指纹传感器发展重点 (5)纹传感器（又称指纹Sensor）是实现指纹自动采集的关键器件。

指纹传感器按传感原理，即指纹成像原理和技术常见主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器。

1、光学指纹传感器简介1.1光学指纹传感器的原理光学指纹传感器已经有近30年的历史，主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。

用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。

1.2光学指纹传感器的优缺点目前国内的有厂家可以生产光学指纹传感器，光学指纹传感器优点主要表现为经历长期实用检验、系统稳定性较好、成本亦较低、能提供分辨力为500 dpi( dot per inch)的图像。

特别是能实现较大区域的指纹图像采集,有效克服大面积半导体指纹传感器价格昂贵缺点。

该传感器局限性主要体现三个方面：A.假手指：用塑胶制成的假手指，能够在光学传感器上得到与真手指非常相近的指纹图像（解决红外线）B.体积较大：随着光学技术发展,一些新颖的技术手段亦已应用于指纹图像的采集,这样,能显着减小光学指纹传感器的体积（如：纤维光束微型三棱镜矩阵）C.长期效果不好：于潜在指印方面,不但会降低指纹图像的质量,严重时,还可能导致两个指印重叠,显然,难以满足实际应用需要。

半导体与光学指纹识别的优缺点比较：到底光学还是半导体的指纹识别技术好：A、光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射(FTIR)。

光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD 去获得。

光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了清晰的指纹图像。

光学采集设备有着许多优势：它经历了长时间实际应用的考验，能承受一定程度温度变化，稳定性很好，并能提供分辨率达500dpi以上的图像，同时指纹识别的灵敏度非常的高，不用1秒，在加上指纹采集仪一般采用钢化玻璃，一定程度上可以很好的保护指纹采集仪，使用寿命非常的长。

指纹识别的温度范围零下20度到85度之间鉴于此诸多的特点，逐渐成为市场上主流的指纹采集技术光学指纹识别B、半导体指纹取像的原理是：这类传感器，无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，就完成了指纹的采集。

它是由电容阵列构成的，内部大约包含1万只微型化的电容器，当用户将手指放在正面时，皮肤就组成了电容阵列的一个极板，电容阵列的背面是绝缘极板。

由于不同区域指纹的脊和谷之间的距离也不相等，使每个单元的电容量随之而变，由此可获得指纹图像。

半导体指纹识别半导体与光学指纹识别的优缺点比较：半导体指纹传感器具有体积小、识别率高等优点，这些特有的优点吸引了Sony, Infineon等知名公司,并开发出各具特色的产品。

当然,作为极具潜力、代表未来发展方向的指纹传感器也存在一定局限性,表现为易受静电影响,严重时,传感器可能采集不到图像,甚至本身也会被损坏;手指汗液盐分或其他污物,以及手指磨损等均会造成图像采集困难, 表面耐刮伤能力差些，其耐磨性亦不及玻璃;大面积制造成本较高,故取像区域较小;传感器稳定性,特别是次最优性能等方面有待进一步验证。