觀點：揭秘刷掌支付背后的黑科技

最近“掌紋支付”沖上熱搜，根據(jù)騰訊官方公布，微信刷掌支付正式發(fā)布，用戶在設(shè)備上錄入手掌紋樣之后，即可用手掌進(jìn)行支付。目前這項技術(shù)已經(jīng)被用在北京大興機場線，后續(xù)將會進(jìn)入地鐵、高鐵、超市商場以及機場等諸多場景，掌紋識別將成為繼指紋識別和人臉識別之后，又一支付與解鎖方式。

(資料圖)

圖片來自于網(wǎng)絡(luò)

掌紋怎么被識別？

從技術(shù)原理來看，掌紋識別的核心邏輯和人臉識別以及指紋識別一樣，都是利用人體某方面的唯一性。人的面容無論看起來多么相似，但總會在結(jié)構(gòu)上有細(xì)微差別。掌紋也是一樣，人的掌紋是由萬千紋線隨機排列組合而成，這構(gòu)成了掌紋的獨特性與唯一性。

掌紋識別技術(shù)先利用圖像傳感器對手掌紋路進(jìn)行采集，再根據(jù)算法進(jìn)行圖像的預(yù)處理，提取掌紋的特征，然后建立掌紋數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶在刷掌紋的時候，會將當(dāng)下的掌紋與數(shù)據(jù)庫的掌紋進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)識別。騰訊為了保證掌紋支付的足夠安全，還添加了掌靜脈識別，以達(dá)到安全性的雙重保障。

從具體技術(shù)細(xì)節(jié)來看，構(gòu)成掌紋識別產(chǎn)品的核心是AI算法和感知芯片。目前這兩項技術(shù)在國內(nèi)均已成熟。在AI算法上，國內(nèi)的兩大科技巨頭早已布局，騰訊優(yōu)圖實驗室在去年8月就聯(lián)合合肥工大、上海交大等高校提出通過幾何模型合成數(shù)據(jù)，來預(yù)訓(xùn)練掌紋識別模型，阿里的支付寶技術(shù)團隊也在去年進(jìn)行掌紋支付算法的研發(fā)。從結(jié)果來看，騰訊率先一步實現(xiàn)技術(shù)落地。

從感知芯片來看，無論是掌紋識別，還是指紋識別或者人臉識別，其所需的最核心傳感器是CIS芯片，目前國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)在該領(lǐng)域布局多年。

所謂CIS全稱為CMOS圖像傳感器，是一種將光學(xué)影像轉(zhuǎn)換為電子信號的設(shè)備，簡單理解為這款芯片通過拍照將圖像信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。在人體生物特征識別中，CIS芯片的核心作用就是給指紋、人臉或者掌紋進(jìn)行“畫像”，只不過針對不同的識別方式，畫像的方式也略有不同。

CIS芯片在生物特征識別中的作用

先說指紋識別，它的畫像方式是2D的。以智能手機的光學(xué)指紋識別為例，用戶指紋按壓屏幕之后，會變成平面圖形，然后用一顆卷簾式快門的CIS對圖像進(jìn)行拍照，再將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息進(jìn)行處理識別。目前智能手機的光學(xué)指紋識別分辨率在5~8萬左右，使用的過程中需要OLED屏幕光做補光以達(dá)到更好的識別效果。

人臉識別和掌紋識別則與指紋識別略有不同，由于這兩者屬于非接觸式識別，為了保障識別的準(zhǔn)確性，需要一些“黑科技”來達(dá)到最理想的識別效果。從芯片數(shù)量上來說，人臉和掌紋識別需要至少1~2顆CIS芯片，來獲取人臉或手掌的3D信息，而從芯片的類別來看，卷簾式快門CIS很難滿足高速、準(zhǔn)確的識別要求，需要用到全局快門的CIS芯片。目前支付級別的人臉識別（支付寶、微信的刷臉）主要采用單顆130萬像素全局快門圖像傳感器+結(jié)構(gòu)光的方案來使用的，可以獲取高精度的人臉3D信息。

關(guān)于卷簾式快門與全局快門的區(qū)別需要進(jìn)行簡單介紹一下。這兩者在工作原理上略有區(qū)別，卷簾式快門的工作原理是將畫面分割成尺寸大小相同的條狀，然后逐條曝光，逐條轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，這一類快門的很適合指紋識別這種2D應(yīng)用場景。缺點是卷簾快門由于是逐條曝光所以容易產(chǎn)生畸變（業(yè)內(nèi)也稱之為“果凍效應(yīng)”）。這一點在全局快門中則不存在。

全局快門的工作原理是將整個畫面同時曝光，然后整個畫面可以同時轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這種工作方式的好處是曝光時間快，不需要人臉或者手掌短時間固定不動，所以很適合用在非接觸式識別場景中。

卷簾快門（左）與全局快門（右）的曝光方式區(qū)別（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

但全局快門傳感器也存在缺點，那就是其感光度一般比卷簾式的圖像傳感器低，需要在曝光時補光，不過已經(jīng)有企業(yè)在芯片層面改進(jìn)了這項科技，且這款芯片不是來自國外，而是國產(chǎn)圖像傳感器企業(yè)思特威的SC132GS。其技術(shù)原理是將全局曝光的CIS芯片從前照式升級到背照式工藝，即BSI+Global Shutter的CMOS圖像傳感器，背照式工藝的高感光度能夠很好的解決曝光量不足的問題，與結(jié)構(gòu)光相結(jié)合后可以被廣泛應(yīng)用于人臉和掌紋識別領(lǐng)域，也是目前人臉/掌紋支付領(lǐng)域最主流的方案之一。

值得一提的是，基于背照式+全局快門圖像傳感器相關(guān)技術(shù)的首次亮相是在2019年的ISSCC舊金山國際電路峰會（俗稱芯片界的奧林匹克）上，且正是由中國企業(yè)思特威推出并作為圖像傳感器領(lǐng)域的開場論文現(xiàn)場發(fā)表的。

掌紋識別重塑產(chǎn)業(yè)格局

一項新技術(shù)的出現(xiàn)并被應(yīng)用，勢必會引起行業(yè)格局重塑。掌紋識別的出現(xiàn)，也會讓整個生物特征識別市場的格局發(fā)生改變?？疾焐锾卣髯R別技術(shù)能否被市場和消費者接受有兩個核心原則，第一條是足夠安全，第二條則是足夠便利。

安全性是生物特征識別的底線，無論是指紋識別、人臉識別還是如今的掌紋識別，其最核心的一點就是要保證不被破解盜用，而便利性關(guān)乎用戶的使用體驗，使用不方便導(dǎo)致用戶體驗差，那么該技術(shù)則無法跨越鴻溝，進(jìn)入早期大眾市場，進(jìn)一步無法達(dá)到規(guī)模優(yōu)勢，最終只會淪為小眾市場。

首先從技術(shù)的安全性來看，指紋識別、掌紋識別和人臉識別都已經(jīng)達(dá)到了支付級，但人臉識別相對于其它兩者來說有一個天然缺陷，人臉是天然暴露在外，隱匿性太低，因此很容易被盜取人臉信息，用戶會有這一層擔(dān)心，這也是騰訊此前大力推廣人臉支付不成功轉(zhuǎn)而研究掌紋支付的核心原因。

在便捷性上，指紋識別因為需要接觸才能識別，所以稍遜一籌，目前最大的應(yīng)用場景還是安卓手機，另一方面，指紋識別在流行病高發(fā)期間會增加交叉感染風(fēng)險。人臉識別和掌紋識別這種非接觸式識別會十分方便，但需要說明的是，人臉識別太過于迅捷，沒有留給用戶足夠考慮的時間，筆者曾在支付寶人臉識別付款過程中，發(fā)現(xiàn)被默認(rèn)開通螞蟻花唄，但臉貼上去之時已悔之晚矣。

圖片來自于網(wǎng)絡(luò)

綜合來看，指紋識別和人臉識別各自在便捷性與安全性存在不足，而掌紋識別則將這兩者的長處集于一身，是一項十分有前景的技術(shù)。

在國內(nèi)市場中，騰訊與阿里在力推掌紋支付，北京大興機場已經(jīng)開始使用，未來也許會有更多的城市跟隨。另一方面，在超市、醫(yī)療行業(yè)這些to B市場中掌紋識別也能夠發(fā)揮巨大空間，未來不排除這些系統(tǒng)會使用掌紋識別，或?qū)⑴f有的識別產(chǎn)品替換為掌紋識別。在國外市場中，2022年8月亞馬遜已經(jīng)在加利福尼亞州的65個全食超市中使用上了掌紋識別技術(shù)。

總結(jié)

無論是從技術(shù)的成熟度還是產(chǎn)業(yè)化的能力，抑或是巨頭們的推廣力度，掌紋識別技術(shù)都具有一個比較美好的未來，至于在掌紋識別這個產(chǎn)業(yè)鏈，誰能成為未來的霸主，則需要看各家的實力與布局了。

關(guān)于思特威（SmartSens Technology）

思特威（上海）電子科技股份有限公司SmartSens Technology（股票簡稱：思特威，股票代碼：688213）是一家從事CMOS圖像傳感器芯片產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，總部設(shè)立于中國上海，在多個城市及國家設(shè)有研發(fā)中心。

自成立以來，思特威始終專注于高端成像技術(shù)的創(chuàng)新與研發(fā)，憑借自身性能優(yōu)勢得到了眾多客戶的認(rèn)可和青睞。作為致力于提供多場景應(yīng)用、全性能覆蓋的CMOS圖像傳感器產(chǎn)品企業(yè)，公司產(chǎn)品已覆蓋了安防監(jiān)控、機器視覺、智能車載電子、智能手機等多場景應(yīng)用領(lǐng)域的全性能需求。

思特威將秉持“以前沿智能成像技術(shù)，讓人們更好地看到和認(rèn)知世界”的愿景，以客戶需求為核心動力，持續(xù)推動前沿成像技術(shù)升級，拓展產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，與合作伙伴一起助推未來智能影像技術(shù)的深化發(fā)展。欲了解更多信息，請訪問： www.smartsenstech.com。

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