指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

小夥伴們有關注過自己的手嗎?我們打開雙手,首先看到的就是看到的就是這些奇奇怪怪的紋路,在這些紋路的背後蘊含著的是我們天生就有的、幾乎不可能重複的人體特徵信息。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

事實上,我們似乎更關心的是一些有關指紋的疑問吧!比如指紋是怎麼來的、長出指紋到底是為了什麼、手機指紋解鎖安全嗎、指紋可不可以被抹去等等一系類的問題。今天就帶大家瞭解一下這個神奇的存在­----指紋。

一直都是以為指紋就是手指上的一些凹槽,相信也有不少的小夥伴們也是這樣理解的吧!但是這個說法並不正確,指紋不是凹槽,而是表皮上凸起的特殊紋線。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

有科學資料表明,當還處在5到6周的胚胎期嬰兒,手這個重要的組織就開始發育了,這個時候真的是沒有指紋的,在隨後的發育中逐漸一些表皮組織彎折,差不多達到25周左右時,指紋才會完全成型,並陪伴我們終生。

值得一提的是,指紋在隨後的日子裡只是不斷的變粗變大,紋路不會改變。 即使受到了外傷,只要不損傷到真皮層,指紋還會重新長出來的。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

如果我們仔細觀察自己和別人的指紋,大概能發現有三種不同的形狀,分別是“鬥形”“箕形”’“弓形”這種形狀的分佈和地區有著很大的關係,比如,中國人、日本人的指紋中,鬥形紋和箕形紋的出現率大致相當,共佔整體的 90% 以上;歐洲人的指紋中,箕形紋出現率較高;美國人的指紋中,則是弓形紋的出現率較高。

就算是同卵雙胞胎,DNA都可以完全相同,但是指紋的重複率是150億分之一,在概率學上就被判定成不可能事件了。就連同卵雙胞胎也不例外。

有人就提出這樣的問題:人為什麼要有指紋?你肯定要說,不就是為了鑑定身份嘛。不錯,的確是有這個功能。早在2500年前的戰國後期,就有出土的竹簡提到了用指紋來判案的例子,但是請仔細想一想,指紋用於準確判斷身份(古代不算哈)才開始多少年呢?

而指紋卻伴隨了人類發展的全部時期,甚至一些其他的動物也存在這樣的現象。這使得為什麼產生指紋變成了科學界的一個課題。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

關於這個問題,學術界有這樣幾種不同的假說。一是說指紋充滿溝壑的結構是為了減少了摩擦力,使皮膚更容易拉伸和變形,這樣可以避免皮膚受到傷害。就像是如果拉一張褶皺的紙張和平整的紙張,當然是褶皺的紙張能夠被拉伸是一個道理。

另一個說法是遠古人類的遺傳說,當時由於沒有盛水的工具,往往需要用手去河邊盛水,而指紋的作用正是為了保持更多的水可以留存在手上。就算是科技如此發達的現在,科學家依然無法找到一種可以經得住論證的假說,人類為什麼有指紋也許永遠都是一個謎團。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

即便是我們並不清楚指紋的成因,也並不能阻礙我們使用指紋的特殊性質來進行身份認證。那麼問題來了,這些設備到底是如何識別指紋的呢?

發著綠光的指紋打卡機

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

我們常見的這種叫做“光學式指紋識別系統”是利用光線反射成像識別指紋的,這類型指紋模塊對使用環境的溫度溼度都有一定的要求,如果你大冬天的騎自行車,這時候跑到門前打卡經常是打不上的,還要把冰涼的手指頭放到嘴邊哈氣一會才能識別,別提多尷尬了。由於這種設備體積過於龐大,並不適合在手機上使用。

手機上的指紋識別按鍵

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

手機上那個小小的按鍵其實是一個電容式指紋模塊,利用硅晶元與導電的皮下電電解液成電場,指紋的高低起伏會導致二者之間的壓差出現不同的變化,藉此可實現準確的指紋測定。這種方式適應能力強,對使用環境無特殊要求,同時整個組件體積還比較小,因而使得該技術在手機端得到了比較好的推廣。

公安系統的指紋採集器

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

我們去辦理身份證和補辦身份證的時候是需要錄入指紋的,這個錄入設備就是生物射頻指紋識別系統,這種設備的精度是非常高的。它通過傳感器本身發射出微量射頻信號,穿透手指的表皮層去控測裡層的紋路,來獲得最佳的指紋圖像。

指紋敏感器的識別原理只對人的真皮皮膚有反應,從根本上杜絕了人造指紋的問題,寬溫區:適合特別寒冷或特別酷熱的地區。因此射頻技術是目前最可靠,最有力有解決方案。

但是不論何種採集方式,採集到的信息並不是指紋的圖片,而是以一種特殊算法計算的到的一串代碼,就像是根據指紋,排列組合成一個相對應條形碼,如果逆向對比,就可以通過計算獲得兩個指紋是否出自同一人,一般是有四個步驟的。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

1、指紋採集。第一次採集指紋的時候,經常同一個手指也要全方位的錄入一遍,這是為了將整個指紋完整的記錄下來,因為指紋片段並不能作為識別的證據。

2、指紋評估。對整個信息進行嚴格的判斷,如果不合格是需要重新採集。

3、提取特徵。這一步是相當關鍵的一步,需要強大的算法軟件進行支持,將採集到的指紋終結點,分叉點,分歧點,孤立點,環點,短紋等等信息進行數學轉換,並且保存在數據庫中。

4、指紋匹配。如果再次識別到的指紋具有以上信息,就可以確定身份信息並且執行操作。

指紋解鎖的原理是什麼?設備是如何錄入並識別指紋的?

這時候我們回到前面的話題,來看看指紋鎖到底安全不安全。一般的法醫學上要確定兩個指紋是否出自同一個人,指紋比對的特徵需要30個以上相符才能判定,而我們的手機並不會如此精確的計算,不過隨著算法的不斷更新,手機的識別水平也是在飛速的發展,安全性也有質的飛躍。覺得指紋鎖能夠在手機上鋪天蓋地的普及開來,一個重要的原因就是大多數人懶得輸入密碼吧。

那指紋會不會消失呢?這個還真有可能,的確發現極少一部分藥物是會使指紋短暫模糊甚至消失,如果這時候需要進行出入境,是需要隨身攜帶醫生開出的證明才可以的。

如果想徹底的毀滅指紋,那也不是不可能的,通過各種暴力手段使手指的真皮層受損,指紋的確不會重新長出來。

今天就說這麼多,估計你心裡就想怎麼弄個假指紋代替打卡,告訴你,還是洗洗睡吧,明天還要上班呢!都散了吧。


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