改指纹识别掀起热潮电容传感方案趋成熟

在苹果(Apple)率先导入智慧型应用的激励下，指纹辨识发展近来再度掀起热潮，并促使光学式与电容式感测技术相继出现重大突破，可望加速指纹辨识渗透消费性电子市场，为使用者带来比密码更安全且便利的认证机制。

所谓指纹辨识，顾名思义就是利用人体手指上独有指纹资讯进行辨识。常见的指纹辨识方法有两种，一为Verify(1：1)，此种辨识通常会搭配一组密码或是ID，系统比对时会将此密码与ID输入资料库，再与对应此密码或ID的指纹资讯进行一对一比对。另一种为Identify(1：N)，此种辨识称为一对多比对，也就是输入的指纹会与资料库内成千上万的指纹资讯进行比对。做为众多生物辨识技术的一种，指纹辨识为何会受到世界各国的青睐，成为身分认证的唯一工具？主要是指纹辨识拥有以下特性。

指纹辨识优势多

做为生物辨识技术，最关键的问题是此生物特征的唯一性与永久不变性。包括人脸、虹膜、静脉等生物特征辨识技术，都是许多专家学者研究出来的理论，但是要能佐证生物辨识的可靠度与安全性，则需要庞大生物特征资料库以证明任何一人的生物特征均不相同。

18世纪以前，有些学者认为地球上几十亿的人口，总会找到有指纹相同的人。有人曾以电脑来计算，结论是要到四十二位数时，才可能出现指纹相同的人；所以说，就算真的有指纹相同的人，他们也不太可能生存在同一个世纪。

目前全世界已有许多国家发行指纹身分证，如印度、马来西亚、韩国等；而中国自201 年起民众的二代身分证须要采集指纹，因此中国将成为全世界指纹前三个月的金额总计资料库最多的国家，这将有助于指纹辨识技术的发展，并使指纹辨识相关应用产业蓬勃起飞。

另一方面，这几年由于半导体制程进步与光学元件的普及，带动指纹感测器的价格下滑，让此一技术能走入民生消费品中。

指纹辨识的另一个优点，则是指纹模板(Template)是所有生物特征里面最小的。一般而言，一枚指纹需要的模板资讯量大约是120？180位元组，这可让指纹资讯易储存于有限容量的终端装置内，例如晶片信用卡、电子护照、晶片身分证等。这样的优势可让消费者将个人资料带着走，如须验证身分时，可利用终端设备将晶片上的指纹资讯读出，再搭配设备上的指纹读取器采集本人活体指纹，进行身分认证，此举有助于降低指纹资料被窃取的风险。

事实上，台湾目前所采用的指纹制度和世界各国统一标准一致，使用的是英国学者nry的现代指纹法，即HenrySystem分类整理法，将指纹分为二部八类，Henry并确认了若指纹上有十三个特征点重合，即可确认为本人。

感测器/演算法为核心要素

常见的指纹辨识装置可由两种元素组成。其一为指纹感测器(Fingerprint Sensor)，主要目的是采集一枚完整的指纹影像。常见的指纹感测器有电容式(Capacity)与光学式(Optical)两从而更加得到搜索引擎的认可。我们以前就做过类似的实验种(图1)。

图1常见指纹辨识传感器原理图，左为光学式，右为电容式。

另一个元素则为指纹辨识演算法(Fingerprint Algorithm)。当前端的指纹感测器采集指纹影像后，后续则是交由演算法进行指纹影像处理与指纹特征点抽取，生成指纹模板后将原始指纹图像丢弃，最后再进行指纹比对。一个好的指纹辨识演算法，除了比对精准与迅速外，最重要的是能根据应用场合与硬体架构调整其错误接受率(False Acceptance Rate，FAR)和错误拒绝率(False Rejection Rate，FRR)；其中，FRR代表便利程度，数值愈低表示愈方便使用，FAR代表安全程度，数值愈低表示愈安全。