全球首款滑動式掌靜脈識別感測器：寬僅8毫米

導讀

昨日，富士通實驗室有限公司宣布開發世界上首款滑動式掌靜脈識別感測器。該感測器的光學單元足夠小，寬度僅8毫米，便於集成到小型移動設備中，未來應用潛力無限。

掌靜脈識別技術

（圖片來源於：富士通）

掌靜脈識別技術，一般是指採用近紅外線感應器，獲取手掌靜脈的分布圖像，並將圖像樣板存儲，建立基於每個人的獨特的手掌靜脈資料庫，然後通過再次讀取的掌靜脈圖像，和資料庫中存儲的手掌靜脈圖像數據進行比較，從而達到生物識別，驗證個人身份的目的。

掌靜脈識別技術具有不易偽造（掌靜脈屬於非肉眼可見的生物特徵，而指紋和人臉屬於人體外部生物特徵，容易被複制偽造）、高識別率、識別速度較快、非接觸特性等優點，已經廣泛應用於電信、公安、物流等多個領域。

前幾年，富士通就發布了多款基於掌靜脈識別技術的感測器和設備。富士通稱這項技術為「PalmSecure 」，同時還為使用 PalmSecure 感測器的客戶，提供有效支持解決方案，或者項目開發的軟體開發工具（SDK）。

（圖片來源於：富士通）

背景

近些年來，隨著人們生產生活方式的變化，平板電腦、智能手機等移動設備已廣泛應用於人們生產生活的方方面面。基於便攜性和易用性的考慮，這些設備呈現出尺寸小型化的趨勢。

另外，人們對於安全性方面的要求越來越高，傳統的密碼技術越來越多的被生物識別技術例如指紋識別、人臉識別等取代。

所以，掌靜脈識別技術和小型攜帶型移動電子設備相結合，引起了業界的廣泛興趣。

難題

但是，掌靜脈識別技術和智能手機之類的小型移動設備相結合，前提是要將光學單元做的足夠小。這目前這是一個業界公認的難題，也是之前的掌靜脈識別感測器所無法應對的問題。

掌靜脈識別技術，利用了具有對人體安全的近紅外波段的光線，照射手掌獲取圖像。掌靜脈識別設備，由光學單元組成包括：一個照明元件、一個圖像捕捉元件。為了均勻地照射整個手掌，照明元件（光學單元最寬的一部分），被安放在圖像捕捉元件的周圍。

所以，問題就來了：如何讓元件變得更小？更進一步地說，如果圖像捕捉元件變得更小，掌靜脈上可以讀取的面積就會更窄。所以每張圖像讀取掌靜脈的區域，在註冊或者驗證時，就會變得顯著不同，導致認證變得更加困難。

所以，開發一種新技術，既可以讓光學單元變小，又可以達到高準確性，十分具有挑戰性。

突破

昨日，富士通實驗室有限公司宣布了開發世界上首款滑動式手掌靜脈識別感測器。這款感測器的開發，體現了富士通公司在突破業界難題方面，所進行的努力和探索。

富士通實驗室，成功地開發了一種小型化照明元件，使用單個LED，以統一的光線強度照亮一個矩形區域。該光學單元僅有8毫米寬，十分便於集成到小型移動設備中。

核心技術

富士通將光學單元的寬度縮小到只有8毫米，這樣很容易匹配移動設備的觸摸板。用戶只需在觸摸板上方，滑動手指，即可完成認證過程。這項突破的核心技術如下：

均勻照亮矩形區域的光學設計技術

為此，富士通實驗室特別開發了一種複合光學元件，它利用了光的衍射現象。光在傳播路徑中，遇到不透明或透明的障礙物或者小孔（窄縫），會繞過障礙物，產生偏離直線傳播的現象，這稱為光的衍射。弗朗西斯科·格里馬第（Francesco Grimaldi）於1665年發現此現象並描述道：

「光不僅會沿直線傳播、折射和反射，還能夠以第四種方式傳播，即通過衍射的形式傳播。」

LED 發出的光線會發生衍射，會呈斜對角地照亮上方，從而讓光線可以均勻地照亮比照明元件更寬的矩形區域。通過以均勻的強度向矩形區域衍射光線的方式捕捉圖像，LED的數量可以顯著減少。

更進一步說，富士通實驗室創建了一種讓照明元件和圖像捕捉元件處於同一排的結構，將光學單元的尺寸變得足夠小，以滿足移動設備狹窄的寬度要求。

圖: P光學單元原型（左：虛線包圍的區域是元件；右：原理圖）

（圖片來源於：富士通實驗室）

滑動式手掌靜脈圖像採集和認證演算法

用戶可以在移動設備觸摸板上滑動手指，當用戶手掌通過光學單元時，光學單元可以連續地捕捉用戶手掌圖像。同時，其位於觸摸板上的坐標數據，也會被連續地記錄。

光學單元尺寸變小，從而導致了捕捉區域變小，手掌通過光學單元時，手掌靜脈圖像是被分割成小片讀取的，然後再組成整個手掌靜脈圖像，用於認證識別。

更進一步地說，富士通實驗室開發了一種新型演算法用於識別分割的手掌靜脈圖像，演算法在驗證數據時用到了例如圖像選擇的功能（認假率只有0.001%，而一次重試的拒識率只有0.01%）。

新技術的使用方式和處理信息的流程。

（圖片來源於：富士通實驗室）

所以，富士通新開發的這項技術結合了滑動式掌靜脈識別的演算法，使得該感測器的光學單元仍然具有高度可靠性。

未來

富士通實驗室，計劃繼續改善光學單元和認證演算法，在2017年財年達到滑動式掌靜脈識別技術實際應用的目標。公司希望藉助例如複合光學元件等核心技術，進一步擴大掌靜脈認證技術的應用範圍。

參考資料

【1】http://www.fujitsu.com/cn/solutions/business-technology/security/palmsecure/ffts/sensor/

【2】http://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2017/0110-01.html