深入皮肤的超声3D指纹传感器

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许多人已经在使用指纹识别技术来解锁他们的手机,但是一组研究人员希望进一步推广这种皮肤深层的概念。在1月18日发表在《IEEE Sensors Journal》上的一项研究中,他们描述了一种技术,该技术不仅可以绘制出人的指纹的独特图案,还可以绘制出其下方的血管。该方法为身份认证增加了另一层安全性。

通常,指纹扫描仅考虑2D信息,该信息可以捕获人的独特的山脊和山谷指纹模式,但是该2D信息可以被轻松复制。

“与现有的2D指纹识别技术相比,捕获用户手指内的手指血管图案的3D识别对于防止欺骗攻击和更加安全是非常理想的,”北卡罗莱纳州立大学和联合大学的杰出教授Jiang Xiaoning解释说。

深入皮肤的超声3D指纹传感器

为了开发使用3D识别的更安全方法,Jiang及其同事创建了一种依靠超声脉冲的设备。当手指放在系统上并触发压力传感器时,该系统会发出高频脉冲超声波。然后反射声波的幅度用于恢复人的指纹和血管图案。

在实验中,作者使用由聚二甲基硅氧烷制成的人造手指测试了该设备,该人造手指的声阻抗与人体组织相似。并且将牛血添加到在人造手指中构建的血管中。实验表明。研究人员能够以每英寸500×500点的分辨率获得指纹和血管图案的电子图像,这种级别的像素足以用于商业应用。

有趣的是,虽然可以确定人造手指脊下方的血管特征,但对于40%的位于指纹谷下方的血管却不能得到有效的识别。Jiang解释说,这是因为高频声波无法通过指纹谷内的微小空间传播。尽管如此,他指出,手指上足够多的血管可以被区分,并且数据插值或其他先进的处理技术可以用于重建未检测到的血管部分。

北卡罗来纳州立大学的博士后,该研究的合著者Peng认为这种方法有广泛的适用场景。他说:“我们认为,这种3D指纹识别方法可以用作高度安全的生物识别技术,广泛应用于消费电子,执法,银行和金融以及智能家居等广泛的应用中。”他们正在寻找行业合作伙伴以寻求将该技术进行商业化的机会。

值得注意的是,使用单个超声波感应器的电路需要一个小时或更长时间才能获取图像。为了对此进行改进,研究人员正计划探索与本研究中使用的单个传感器相比,超声指纹传感器阵列的性能如何。然后,他们旨在用真人的手指测试该设备,并将其技术的安全性和鲁棒性与现有用于指纹识别的商业化光学和电容技术进行比较。

文章来源: 21dB 微信公众号;翻译:康戈;原文链接:https://spectrum.ieee.org/tech-talk/sensors/imagers/3d-fingerprint-sensor-id-subcutaneous

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