生物识别生物传感器应用在各领域中

作为信息安全保障之一的生物识别技术的未来发展前景良好，一方面在人们对于信息安全的需求无论是大众市场还是企业客户的关注度都非常高，另外一方面，通过以人体特征作为密钥的功能在便捷性和功能性方面也有着自身独特的优势，因此生物识别技术在其悠久的历史发展过程中，持续向日常生活的各个方面进行渗透。
对于3DSensing的人脸识别市场的发展空间，参考从2013年到2017年路径看，人脸识别拥有了类似的产业环境和发展条件，国内企业在指纹识别中的发展机遇有望再次体现到人脸识别行业中。百度搜索“乐晴智库”，获得更多行业深度研究报告
生物识别：风生水起再上风口，产业势起前景可期
▌百花齐放的生物识别技术
越来越多的消费者不随身携带银行卡、现金以及公交卡等，而习惯仅凭手机解决支付的需求。从密码支付、扫码支付、指纹支付到现在FaceID的发布，生物识别的发展可谓“风生水起”。
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支付宝的刷脸支付、英国伦敦某家超市的全球首个指静脉付款、美国捷蓝航空的机场新时尚—无需票证的刷脸登机，以及美国布法罗大学研发的“用心解锁”的认证系统，即通过“刷心脏”来登录解锁电脑甚至过安检等。
随着科技的不断进步，人类的生物特性及行为模式被不断挖掘，应用在各领域中，生物识别技术一次又一次地刷新着我们的认识，引领生活的潮流。
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▌历史悠久但活力依旧的生物识别技术
生物识别技术的历史悠久，发展到目前包含了对于各种不同人体生物特征的识别，下游的应用领域也从最初的刑侦为主渗透到了多个不同行业，尤其是在移动终端上的应用，生物识别技术在个人身份识别方面的作用和便捷性更是突出，而需求的扩张又对于行业的发展形成了促进作用，实现了良好的正反馈效果。
1、生物识别技术的分类:生物特征v.s.行为特征
生物识别是一种通过计算机与光学、声学、生物传感器等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，如指纹、人脸、虹膜等和行为特征如笔迹、声音、步态等进行个人身份鉴定的方法，因此从生物识别技术的大致可以分为生物体生理特种识别和生物体行为特征识别两大类。
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从不同技术的出现先后时间看，指纹是较早被人们有效发现并加以利用的，因此也获得较长 的时间的发展演变，而人脸识别近年来则有着较快的发展速度，成为产业发展中重要的一个分支， 随着技术进步的持续，未来将会拥有广泛的应用前景。关注“乐晴智库”，获得更多行业报告。
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随着对于身份识别和保密需求的日益增加，以及人们对于安全便捷性追求的持续，各类生物识别技术纷纷开启了应用的空间，相较于指纹、人脸等，其他生物识别技术方面尽管普及度仍然略低，但是各自的特点使得在不同的行业市场中有着较好的发展潜力。
2、指纹:历久弥新的生物识别技术
作为目前应用最为广泛、技术最成熟、公众接受度最高的生物识别技术，指纹识别的应用发展历史最为悠久。中国是公认的应用指纹识别最早的国家。
考古学显示，早在公元前7000年到6000年以前的古叙利亚和中国，指纹作为身份鉴别己经开始应用，到3000年前的西周，指纹作为个人身份的标志被用于签文书、立契约。
指纹识别最初的消费产品类型为PC配件，如使用USB接口的U.are.U(1998年)，可以让用户在登陆PC时不必再输入密码。
2000年前后，弘基推出了市场上首款内置指纹识别模块的笔记本TravelMate739TLV。但这会导致开机时间延迟12秒，因此并未受到市场认可。
2002年前后，惠普推出首款内置指纹识别传感器的PocketPCiPAQh5400系列移动设备。2004年IBM推出旗下首款搭载指纹识别传感器的笔记本ThinkPadT42，运用第二代指纹识别技术--滑擦式指纹识别，获得市场热烈反响，成为最畅销的指纹识别笔记本。
2013年苹果iPhone5S采用指纹识别技术的TouchID引领了指纹识别的技术革命，将光学传感器巧妙地融入到Home键中，一经问世就引起了市场的强烈关注。
随着技术的进步、指纹识别模组成本下降以及移动支付的兴起，指纹识别搭载手机或者笔记本成为高端智能设备的标配。
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3、人脸:最符合生活习惯的生物识别技术
人类的日常生活中每天都在进行人脸识别，因此也使得人脸识别最能接受这种身份认证方式。
全球人脸识别的发展大致可以分为四个阶段。金融是人脸识别应用渗透率最快的领域。
2015年3月15日，阿里巴巴创始人马云在德国汉诺威IT博览会上展示的SmiletoPay技术，成功实现利用“刷脸支付”的方式购买汉诺威纪念邮票。
2015年6月1日，全球首台人脸识别ATM机通过验收。2015年10月15日，招商银行业内首推“ATM刷脸取款”业务，无需银行卡，对着摄像头看一眼，系统就能自动抓拍现场照片，与银行可信照片源对比，然后输入手机号码进一步确认身份，之后便可输入密码取款，整个流程方便快捷，脸部识别在1~2秒间就可完成。
此外人脸识别还涉足教育、医疗、交通、人机交互、社交网络等多个领域，如高考采用人脸识别+指纹识别的高科技确认考生身份来杜绝作弊、替考等事件的发生;How-old、微软“我们”TwinsOrNot软件的走红等。
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4、其他:品类繁多的生物识别技术各有用武之地
虹膜识别:
虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状区域，在红外光下呈现出丰富的纹理信息，如斑点、条纹、细丝、冠状、隐窝等细节特征。除非经历危及眼睛的外科手术，虹膜几乎终生不变。
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虹膜识别通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份，其核心是使用模式识别、图像处理等方法对人眼睛的虹膜特征进行描述和匹配，从而实现自动的个人身份认证。且虹膜识别是非接触式识别，方便高效。
但虹膜识别技术难度高，大多局限于工业领域的应用。在众多生物识别技术中，目前虹膜识别来说是安全等级最高的。
虹膜识别的概念最初是由眼科专家弗兰克?伯奇在1936年提出，1987年由另外两个眼科专家伦纳德?弗洛姆和埃尔朗?萨菲尔用伯奇的概念申请了专利，但当时技术有限，并未开发出相关的处理器，而后美国哈佛大学的研究人员JohnDaugman发明了第一个虹膜识别算法，成功实现虹膜识别。
目前有三个国家印度、墨西哥和印度尼西亚将虹膜作为国民身份证的标志，印度会给每个人分配编号采集虹膜，已有约10亿的采集规模。
而三星接连在Note7、S8、S8+上搭载虹膜识别，引领虹膜识别不断打开移动终端市场。
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静脉识别:
通过匹配实时静脉图和记录的个人手指静脉图特征值来进行身份鉴定。人的静脉是完全独特的，就连身体左侧和右侧的静脉也各不相同，有很多静脉在表皮上无法观察到，随着年龄的增长，静脉形状的变化也甚微，同时具有极强的生物活性，因此仿造静脉极其困难。
静脉识别在手指有污渍或手指皮肤脱落时仍能实现准确识别，识别效率高。
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国外方面，日韩在1997年就推出静脉识别产品;2008年，日本已将静脉认证系统搭载到IT机器上，提供情报安全保证;2010年，波兰的BPSSA银行在其华沙营业点安装启用了基于“手指毛细血管”技术的自动提款机;2013年，手掌静脉技术成为瑞典南部隆德市的一种更加方便、更安全的支付方式，现已在隆德市多家商店和餐厅投入使用。
目前，土耳其、日本(三菱和大垣共立银行)、巴西、波兰等银行都在使用手掌静脉ATM，日本70%的银行都在使用手掌静脉ATM取款机。国内2004年开始研发，目前在智能社会事务管理如指静脉养老金发放的生存认证工作、银行金融、智能家居等领域铺开应用。
声纹识别:
声纹也是人体独特的生物特征,由于不同个体的发音器官的结构形状及讲话时发音器官的运动方式方面千差万别，每个人的原始声音是独一无二的,很难找到两个声纹完全一样的人，因此声纹识别技术可将现场采集到的声纹同登记过的声纹模板进行精确的匹配来进行身份认证。
与其他生物识别技术相比，声纹识别对用户的干涉较少，用户接受的可能性较大，它具有简便、准确、经济及可扩展性良好等众多优势，在世界范围内，声纹识别技术正广泛应用于安全验证、控制等诸多领域，特别是基于电信网络的身份识别。
不同的生物识别技术在精度、稳定性、识别速度、便捷性方面有着明显的差异，因此在不同的应用领域中，也有着各自不同的特点。作为取代传统密码用途以及对于人们身份进行搜索确定的核心手段之一，生物识别技术拥有者良好的发展期许。
▌智能化生活普及，成就生物识别技术光明前景
从前瞻产业研究院的数据看，未来5年生物识别市场规模的CAGR将会保持在14%左右，成长性值得期待，而产业自身也正在发生着一些变革，我们认为主要包含了几个方面:
1)消费级移动终端领域内，以传统的指纹识别和新兴的3D人脸识别技术的渗透率和技术创新正在快速推进;
2)传统的门禁安防领域内，多重生物识别技术的需求在持续增加;
3)随着智能化产业的推进，智慧家庭、智能家居、智能汽车等市场中对安全性的需求将会持续引入生物识别技术。
1.信息安全需求驱动产业规模持续扩张
根据前瞻产业研究院发布的数据显示，2007年全球生物识别市场规模仅有30.1亿美元，而2013年达到了97.8亿美元，即将到达百亿美元大关，6年复合增长率高达21.7%。
2015年的全球生物识别市场规模达到了130亿美元，预计5年内CAGR约13.9%，至2020年全球生物识别市场规模突破200亿美元大关达到250亿美元。
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分种类看，目前，指纹识别因其发展历史悠久、技术最为成熟以及应用最为广泛等优势，占据生物识别的半壁江山，市场占比约58%，而语音识别、人脸识别、虹膜识别位居其次，市场份额分别为22%、7%和6%，随着其他生物识别细分市场的快速发展，预计到2020年，指纹识别的市场规模将达到130亿美元。
尽管指纹识别预计市场占比仍有52%，但是市场规模增幅只有73%，远小于人脸识别的167%，其他的140%，语音和虹膜识别的100%。
从下游应用看，生物识别技术主要应用在考勤、门禁以及警用系统中，累计占比高达98.5%，而企业、政府及军方、银行及金融则为最大的需求主体，市场占比约为86.5%。
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根据中国产业信息网的数据可知，2014年北美市场占有率达到33.5%，居于首位，紧随其后的是亚太地区的23.8%，而欧洲、中东和印度、中南美洲和非洲则分别以16.5%、11%、9.1%和6.1%的市占率位列其后。
Technavio发布的《GlobalAdvancedAuthenticationMarket》中显示，2015年美国市场份额41.23%稳居世界首位，EMEA和亚太地区则以36.12%和22.65%的份额亦步亦趋。
但是，随着生物识别技术在美国的普及以及自身战略转向基于云的生物识别解决方案，美国的市场份额逐年降低，到2020年预计只有40.3%，而以中国为首的亚太地区后来者居上，市占率逐年增加，有望在2020年达到24.0%的市占率，100.2亿美元的市场规模。
我国作为亚太地区的领头羊，据前瞻产业研究院《中国生物识别技术行业市场调研与投资分析报告》数据显示，自2002-2012年十年的时间里，我国生物识别行业的市场年平均增长率在50%以上，2012年市场规模达到60多亿人民币，而预计到2021年，中国生物识别行业的市场规模将可能达到340亿以上。
分领域看，生物识别的应用领域主要在传统市场如考勤、门锁、门禁、手机等和新兴市场如安防、实名制、金融、医疗、教育、交通、社保等领域。
随着国家对实名制的要求越来越高，政府部门对生物识别技术的青睐也尤为明显，例如车站的“人脸识别通道”等，安防、金融作为生物识别较早也是目前应用最广的领域。
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2. 技术创新推动生物识别向多方下游市场渗透
生物识别技术经过了多年的发展已经形成了较为可观的市场规模，并且随着各种技术的成熟以及创新技术的应用，下游行业的应用领域也持续扩张，采用生物识别技术来取代或者补充传统的密码已经成为了共识。
从行业的发展趋势我们可以认为:1)移动终端仍然是中短期内生物识别技术渗透的主要方向，指纹识别、人脸识别等均有望继续拓展成长空间;2)随着物联网、智能家居、智能汽车等行业的发展，生物识别技术在消费终端市场的应用场景持续扩大;3)在已有的应用市场中，未来多重识别市场在持续扩张。
(1) 移动终端，生物识别技术短期内持续渗透的主要方向
智能手机作为移动终端的代表成为个人事务助理核心产品后，对于安全性需求的日益增长驱动了生物识别技术在移动终端中的渗透率现在增加，解锁、支付、登录等均是重要的需求推手。
在移动终端中，指纹识别的应用最为广泛，渗透率也最高，2013年iPhone5s配备指纹识别引领风尚，目前已经基本成为了智能手机的标准配置。
人脸识别、虹膜识别等新技术在近些年有着快速的增长势头，成为行业关注的热点，尤其是在以iPhoneX为旗舰作用的引领下，人脸识别的加载成为了终端厂商竞争的重要手段。另外一方面，作为传统的指纹识别技术也在全面屏
时代迎来了重要的创新推进，屏下指纹呼之欲出。2018年生物识别在移动端将会是创新发展的年份。
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(2) “以指为鉴”，人脸识别迎来移动端大时代
指纹识别可以说是过去5年智能移动终端市场中较为成功的创新之一，从尝鲜式的营销功能到渗透入中低端机型的标配功能，指纹识别模组的出货量持续大幅度增加，并且为产业链相关公司的发展壮大提供了优质的土壤。
对于指纹识别的在智能手机中的应用，我们认为有两个因素成为重用的驱动力:1)以苹果为代表的旗舰机型引领了产业其他厂商的模仿;2)移动支付普及带来安全需求成就生物识别技术的渗透。
需求市场看，之前我们已经看到，尽管手机搭载指纹识别的功能在最初的作用主要是取代传统的密码输入解锁，但是其身份确认的作用使其在移动支付市场获得了广泛的应用。
随着智能终端的普及，无论是从央行统计的包含手机银行在内的移动支付规模和笔数来看，还是市场研究机构仅考虑非银行的第三方机构移动支付的规模看，手机支付已经成为了普遍的习惯。后续，我们还可以期待在包括小米在内的国内厂商将会采用3D人脸识别的技术。
与之前指纹识别起步的时候类似的情况是，由于模组核心零组件的产能不足，价格较高，因此仅有安卓阵营的高端机型采用。但是我们认为，一旦下游需求增长会带来规模效应提升后，产品价格与产品规模之间的关系也有望复制指纹模组的路径，出现量增价降的状况。
由此，我们需要关注产品渗透率提升的驱动力。正如推动指纹识别在移动终端渗透的核心驱动力并非来自于解锁而是移动支付类似，人脸识别的渗透率提升的驱动力不仅仅是取代传统的指纹识别来获得身份识别信息，进而开启解锁和支付。
我们认为，以增强现实(AR)为代表的基于图像以及视频的后续处理是最为理想的驱动因素，而人工智能(AI)受到包括各大移动终端厂商的青睐，则会加速图像处理能力的提升，开发出更多的基于3D图像处理的应用。
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(3) 创新演进，全面屏时代指纹识别推陈出新
人脸识别成为产业发展的热点的同时，指纹识别作为相对传统的功能也在积极的推进着创新的步伐。尽管对于全面屏的定义仍然存在着争议，但是不可否认的是各家厂商都在积极推进，在此设计时尚背景下，传统的正面按压式指纹识别模组的空间被取消，未来主要的设计方案有以下四种:
将指纹识别传感器集成到手机背面或者侧面，尽管技术方案看难度较小，并且还有华为、索尼这样的厂商在推行的，但是我们认为由于用户习惯的问题，这种方案的可能性较小;
通过UnderGlassCutout方案在面板玻璃的正面或背面开盲孔(大约0.2mm-0.3mm深)，然后将指纹识别传感器集成在面板内部，代表方案商包括了汇顶科技、FPC、LGInnotek等。尽管可以继续采用以前的硅晶体电容式指纹识别技术，但是在玻璃上开盲孔的工序会降低良率，成本技术方面均不具备优势。
直接Underglass方案，将整个指纹识别传感器置于面板玻璃之下。这种方案解决了开孔带来的良率风险，但是较为成熟的硅晶体电容式传感器难以应用，面板玻璃的厚度已经超过了电容式传感器的识别极限。因此，未来采用光学全反射或者超声波扫描式传感器将会获得成长空间。
InDisplay方案，将指纹识别传感器融合进显示屏，这种方案可以看成是UnderGlass方案的下一代技术发展方向，原理方面仍然需要采用光学全反射或者超声波扫描技术，其中光学全反射技术对屏幕有着特殊要求。
从终端厂商的应用看，Vivo在2018年的CES上发布了首款采用屏下指纹识别方案的智能
手机产品VivoX20PlusUD，随后在2018年3月，Vivo正式发布了X21屏幕指纹板智能手机上市，标志着屏下指纹识别的终端已经正式进入了消费市场。随后在华为的新品发布会上，旗舰机型保时捷版MateRS在配备了后置指纹和人脸识别外，正面的屏幕下也配备了指纹识别的功能。
未来，包括小米、Oppo等国产厂商也有各种报道预计将会有相关机型推出，可以预见的是，在全面屏时代的来临，屏下指纹识别将会成为人脸识别的主要竞争方案，活跃在移动终端的应用中，2018年也有望成为指纹识别技术转折的重要年份。
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(4) 智慧家庭，生物识别成为信息守护者
智能手机实在成为了人们个人事务助理核心产品引发了对于安全性的需求，而家庭作为人们生活和财富的聚集地一直以来对于安全性有着很高的期望。
智能化时代的到来深深的影响着家庭生活的方式，其中智能家居给人们生活带来了无限的可能性，舒适便捷的生活感受在人工智能、大数据分析等技术的渗透中持续增加，以移动互联网、物联网等互联互通方式带来了智慧家庭和相关终端数量的大幅度增加。
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(5) 智能汽车，不可忽视的重要应用场景
汽车智能化的升级从电动化向自动驾驶方向持续发展，在汽车联网和自动化控制的程度越来越高的同时，对于汽车安全性的要求也越来越高，以宝马、奔驰、福田、大众等全球一线的汽车厂商在车辆的防盗、驾驶人员识别、驾驶人员状况判定等领域内推动积极的布局，其中以生物识别技术为基础的包括指纹、人脸、手掌等多种识别方式，成为厂商在中高端车型中进行差异化定位和营销的重要方向。
生物识别技术应用于汽车场景中的首要需求来自于解锁功能，机械结构的钥匙作为汽车解锁的逐步成为了历史，目前采用射频技术的远程主动式或被动式控制钥匙成为了主流。
在以宝马、奔驰、奥迪、福特等厂商推动下，高端车型中已经有了较多的生物识别技术的解锁解决方案在前装市场获得了应用，不过终端消费者市场中的认知度仍然较低，处于导入阶段。
生物识别：风生水起再上风口，产业势起前景可期
(6) 安全升级，多重识别悄然推进生物识别
过往主要应用于公安、金融、交通、司法等行业应用市场，然而日益强大的互联网和移动互联网渗透到日常生活的各个领域后，不仅为人们的生活带来的无与伦比的便捷性，同时也为各类网络犯罪以及信息安全隐患提供了温床，使得人们产生了对于生物识别技术的需求，比如我们之前分析过的家庭、汽车场景中，生物识别技术均有所渗透。
更为重要的是，无论是在传统的场景还是在新兴的环境中，越来越多采用多重生物识别技术来保障安全性的要求。
从Technavio的数据可以看到，2015年全球多重识别市场的规模为42.2亿美元，未来5年将会保持20%以上的增长速度，从占比上看，考虑实用性、准确率和成本的多方面因素，采用双重识别技术的应用占据了超过90%的份额。
从市场的细分情况看，以银行、保险、证券为主的金融行业由于其与金钱的相关性属性，使得对于身份认证的关注度较高，成为了双重识别和多重识别技术的主要应用场景，而占比第二位的支付卡也属于金融的大范畴内。从区域市场的应用看，欧美发达国家在金融领域内的防范措施和投入规模较大，使得欧美发达地区成为了双重识别市场的核心应用区域。
根据我们对于市场空间的测算，生物识别创新技术的未来硬件环节有着60亿美元以上的规模预期，从产业链的角度看，目前国内市场的参与者仍然较为有限，从传统识别的发展路径看，国内厂商在模组制造开始，逐步通过内生外延式的扩张进入技术含量和附加值更高的环节，是较为理想的发展方式。