摘要：专利文献是反映屏幕解锁领域技术发展创新性的重要指标。本文主要以VEN及CNABS专利数据为数据源对基于生物特征的屏幕解锁技术的发展进行挖掘，统计并分析了该技术领域国内外专利申请量变化趋势、IPC/CPC分类号分布、全球以及国内主要申请人分布分析等内容，并从指纹、面部、虹膜及声音等几个重要技术内容对屏幕解锁技术进行分解和分析，最后，介绍了基于生物特征的屏幕解锁领域的重要申请人：华为、三星、广东欧珀公司的技术发展路线。
关键词：生物特征；屏幕解锁；专利；申请量；重要技术
1基于生物特征的屏幕解锁技术概述
随着通信技术的发展，信息的传递越来越依赖于手机等智能终端设备。且对信息传播的实时性的要求也越来越高。随着移动终端的广泛应用，人们对于隐私的保护意识越来越强，移动终端的解锁功能也被越来越广泛地使用。
1.1 屏幕解锁的发展历程
移动终端屏幕解锁方式涉及用户的输入方式以及解锁信息的识别方式。随着技术的发展，键盘、触摸屏、重力传感器、压力传感器、3D-touch、VR技术的应用使得移动终端的输入越来越便捷，移动终端的输入按输入方式可分为：按键输入、触摸屏输入、压力输入、运动输入、摄像头输入。随着AI（人工智能）技术的繁荣，移动终端对信息的识别也越来越准确、多样化，移动终端的解锁信息包括数字密码、图形密码、手势、姿态、压力、生物特征（如指纹、面部、虹膜、掌纹、心率、静脉、声纹、签名）等。
以手机屏幕解锁为例，以下为其发展历程：
（1）从按键解锁到滑动屏幕解锁。早期的按键手机在口袋里，容易造成“误触”。于是就有了解锁功能：比如长按“＊”、“#”或其他键解锁，能够有效防止“误触”。触摸屏的时代的手机也有屏幕按键解锁， 但因为手机上已经没有了实体按键，所以电源键就承担了一部分屏幕解锁的功能。但也避免不了会“误触”到按键或是屏幕，于是一种很有科技感的解锁方式出现了：滑动屏幕解锁。既能防“误触”又提高了操作感。
（2）从密码解锁到绘制图型解锁。随着智能手机的广泛应用，手机里保存的个人信息不断增加，安全和隐私保护就显得尤为重要，输入数字密码或混合密码就变成了一种新的解锁方式，但这种方式操作不够便捷。
后来，一种操作简便的解锁方式又出现了——绘制图型解锁，即在3×3 的九个节点上按照一定的顺序连接起来，就构成了一套独特的解锁方式。但无论是谁只要知道了这个解锁图案都可以使用，所以这种解锁方式还不够安全。
（3）指纹、虹膜、刷脸——进入生物解锁新时代。目前，手机已经从密码解锁发展到了生物解锁阶段，从指纹到虹膜再到2D、3D面部识别等解锁方式，正在得到广泛应用。
1.2 基于生物特征的屏幕解锁的主要方式
（1）指纹解锁。在目前应用的生物识别技术中，指纹解锁方式已经成为主流。其工作原理是：当收集到的指纹信息和之前采集好并存储到手机中的信息匹配度达到一定百分比的时候就会完成认证， 这样就可以解锁手机，其优势在于安全性高、解锁速度快。
指纹解锁需要一个专门采集指纹的位置，于是，一种在屏幕下方的指纹识别就产生了。但由于指纹解锁是采用超声波发射并收集指纹信息，这对于屏幕的玻璃盖板有一定要求。
（2）面部识别。作为当前人工智能研发最成熟的分支领域之一，面部识别技术主要通过拍照或摄像采集人的面部特征信息， 由手机进行自动分析并完成身份识别。与声音、指纹、虹膜等生物特征相比，面部信息具有非接触、非强制、易采集的特点，其精度得到极大提高。目前在智能手机行业，指纹识别的热潮逐渐退去，面部识别正在风口。特别是随着“全面屏”手机概念的兴起，华为、小米等智能手机厂商在新推出的机型上都改用面部识别方式解锁。
（3）虹膜识别。虹膜识别，就是使用录入仪器来对人体的眼睛进行扫描，从而得到人眼的虹膜信息，并建立一个专属于该虹膜的数据库。对于很多搭载虹膜识别功能的手机来说， 需要前置摄像头在严谨独特的技术条件下配合红外线灯协作工作，扫描人眼的虹膜后，与录入数据信息进行匹配，从而实现这一项安全解锁功能。
（4）其他基于生物特征识别的屏幕锁定解锁技术方案，还可以选取如：心率、静脉、声纹、签名等生物特征[2-3]。
2 基于生物特征的屏幕解锁技术的专利分析
本章主要以VEN及CNABS数据库作为统计数据来源，以屏幕、解锁、生物、面部、人脸、指纹、掌纹、虹膜、瞳孔、语音、声音、声纹、screen, unlock, biological, biometric, face, fingerprint, palmprint, voice, voiceprint, speech等为关键词，从计量学角度对全球范围和中国范围内的基于生物特征的屏幕解锁技术领域专利申请情况进行分析，具体涉及申请量趋势分析、IPC/CPC分类号分布分析、核心申请人分析等内容。其中以每个同族中最早申请日视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。
2.1 国内外申请量分析
图2-1示出了基于生物特征的屏幕解锁技术领域的专利申请年度趋势。对于生物特征或硬件感应装置的屏幕锁定解锁技术，其实早在1998 年西门子就展示了首款搭载指纹识别技术的手机，该机指纹技术来自Bromba 公司，识别方式为刮擦式，它可以说是现在背部指纹识别手机的鼻祖，不过它只是一部原型机没有量产。从全球范围数据来看，基于生物特征的屏幕解锁技术领域的专利申请在2000年后才开始，如LG 于2003 年在韩国提出名为“一种利用图像锁定和解锁移动通信终端的方法”的专利申请（公开号为KR20050005578A），其通过拍摄主题并存储已拍摄的图像作为用于锁定功能的锁定码，在解锁模式下拍摄用户指定的主题，比较拍摄的图像和存储的图像，以及如果拍摄的图像和存储的图像被确定是一致的，则执行解锁操作。
3 展望
如今，指纹识别已经成为解锁手机、验证身份的一种流行方式。随着生物识别技术的不断进步，除了常见的指纹识别之外，人们身上越来越多的生物特征加入了“密码”的行列。
如今，越来越多的个人数据被置于云端进行存储和管理。信息安全成为人们关注的问题。近年来，生物密码开始慢慢取代极易伪造和丢失的传统密码。指纹识别不必赘述[7-10]，人脸识别、虹膜识别、声音识别、静脉识别等多种方法都有广泛的应用。随着科学技术的进一步发展和相关领域研究的深入，安全性更高、更加便捷的生物识别技术也在逐渐兴起。也许在不久的将来，我们就只需要将手机靠近头部或带上耳机就能够解锁手机了。
参考文献
【1】周飞. 手机屏幕解锁技术专利概述[J]. 中小企业管理与科技, 2015(8):229-230.
【2】杨果平. 手机解锁方式进入新时代[J]. 家庭电气化, 2018(6):45-45.
【3】周咏. 基于移动终端的屏幕锁定解锁技术概况[J]. 科学技术创新,2018(20):67-68..
论文作者:许崇娟
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第06期
论文发表时间:2019/8/13
标签：解锁论文; 虹膜论文; 屏幕论文; 生物论文; 三星论文; 技术论文; 指纹论文; 《科学与技术》2019年第06期论文;