手機的指紋識別利用的是什麼原理？

Hello大家好，我是風雲哥，要說到人體特徵識別，小夥伴們都會想到哪些應用呢，是充滿黑科技的虹膜識別，還是最新的人臉識別，其中應用最廣泛的，還就當屬指紋識別了。

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。

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。風雲哥今天就帶大家了解一下這個神奇的存在-----指紋。

風雲哥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。

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。

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「斗形」「箕形」』「弓形」這種形狀的分布和地區有著很大的關係，比如，中國人、日本人的指紋中，斗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，不就是為了鑒定身份嘛。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。

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。

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？

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濕度都有一定的要求，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。

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。它通過感測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，而是以一種特殊演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。

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，需要強大的演算法軟體進行支持，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，並且保存在資料庫中。

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。

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，不過隨著演算法的不斷更新，手機的識別水平也是在飛速的發展，安全性也有質的飛躍。風雲哥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，風雲哥告訴你，還是洗洗睡吧，明天還要上班呢！都散了吧。