IEC 62908-22-102024 触摸和交互式显示器 第22-10部分指纹识别性能的测量方法 显示下光学成像指纹传感标准立项发展报告

触摸和交互式显示器第22-10部分：显示下光学成像指纹传感指纹识别性能的测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TouchandInteractiveDisplays-Part22-10:MeasuringMethodsofFingerprintRecognitionPerformance-Under-DisplayOpticalImagingFingerprintSensing摘要随着全面屏显示技术的飞速发展与移动终端设备对高屏占比设计的持续追求，屏下光学指纹识别技术已逐步成为智能手机等消费电子产品的主流生物识别方案。然而，由于缺乏统一、可重复且可比的性能测量标准，不同厂商的屏下指纹识别模组在成像质量、识别精度、抗干扰能力等关键性能指标上存在显著差异，制约了技术的进一步优化与行业规范化发展。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2024年11月19日正式发布了IEC62908-22-10:2024标准，首次系统性地界定了显示下光学成像指纹传感技术的性能测量方法与测试条件。该标准涵盖测试环境、测试图案设计、传感器空间分辨率与畸变评估、图像质量参数及指纹识别性能指标体系等核心内容，填补了该领域国际标准的空白。本报告对该标准的立项背景、技术内容框架、关键测量方法及行业应用价值进行系统梳理与分析，并介绍主要起草单位的相关工作，旨在为显示行业、生物识别产业及相关检测认证机构提供参考与指导。关键词：屏下指纹识别；光学成像；性能测量；国际标准；IEC62908；触摸与交互式显示器；生物识别AbstractWiththerapidadvancementoffull-screendisplaytechnologiesandthecontinuouspursuitofhighscreen-to-bodyratiosinmobiledevices,under-displayopticalfingerprintrecognitionhasbecomeamainstreambiometricsolutioninconsumerelectronics.However,theabsenceofunified,repeatableandcomparableperformancemeasurementstandardshasledtosignificantdiscrepanciesinimagingquality,recognitionaccuracyandanti-interferencecapabilityamongdifferentmanufacturers,hinderingfurthertechnicaloptimizationandindustrialstandardization.Againstthisbackdrop,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIEC62908-22-10:2024onNovember19,2024,whichforthefirsttimesystematicallydefinesmeasurementmethodsandtestconditionsforunder-displayopticalimagingfingerprintsensingtechnology.Thestandardencompassescoreelementsincludingtestenvironments,testpatterndesign,spatialresolutionanddistortionevaluation,imagequalityparameters,andacomprehensivefingerprintrecognitionperformanceindicatorsystem.Thisreportprovidesasystematicreviewandanalysisofthestandard'sbackground,technicalframework,keymeasurementmethodologiesandapplicationvalue,whilealsointroducingthecontributionsofmajordraftingorganizations,aimingtoprovidereferenceandguidanceforthedisplayindustry,biometricindustry,andrelevanttestingandcertificationbodies.Keywords:Under-displayfingerprintrecognition;Opticalimaging;Performancemeasurement;Internationalstandard;IEC62908;Touchandinteractivedisplays;Biometrics一、引言1.1研究背景近年来，智能手机全面屏设计已成为全球消费电子市场的绝对主流趋势。为了实现更高的屏占比并同时保留生物识别安全功能，屏下指纹识别技术应运而生并迅速发展。在多种屏下指纹识别技术路线中，基于光学成像原理的显示下光学成像指纹传感技术凭借其穿透力强、兼容性高、成本可控等优势，占据了市场的主导地位。据行业统计，2023年全球屏下指纹识别模组出货量已超过3亿颗，其中光学方案占比超过80%。然而，屏下光学指纹识别技术的快速发展也带来了一个不容忽视的问题——性能评价标准的缺失。不同的显示面板（OLED为主）、不同的光学准直方案、不同的图像算法处理链路，使得各厂商的指纹识别模组在成像分辨率、畸变程度、信噪比、防欺骗能力等关键指标上互不透明、难以横向比较。这与传统电容式指纹识别模组相对成熟的性能测试标准体系形成了鲜明对比。消费者难以判断不同产品的安全性差异，整机制造商难以在统一的框架下评估和选择供应商，监管机构也缺乏有效的技术依据。1.2标准立项的必要性在此产业背景下，迫切需要通过国际标准化工作建立一套科学、公正、可重复的屏下光学指纹识别性能测量方法体系。具体需求体现在以下三个方面：第一，技术研发层面，统一的测量方法有助于各厂商在相同的基准下优化光学系统设计、算法参数和模组工艺，降低重复开发成本，加速技术迭代。第二，产业协作层面，标准化的性能指标有助于建立清晰的供应链技术语言，方便显示面板厂商、光学模组厂商、算法提供商和整机品牌之间的技术对接与质量管控。第三，消费者保护层面，明确的性能测试标准有助于监管部门和第三方检测机构对指纹识别产品的安全性、可靠性进行客观评估，保障用户生物信息安全和设备使用体验。1.3国际标准化工作概况IEC62908系列标准归口于国际电工委员会（IEC）下设的电子显示器件技术委员会（IECTC110），该技术委员会负责电子显示器件领域的基础标准、测量方法和规范制定工作。IEC62908-22-10:2024是本系列标准中专门针对指纹识别性能测量方法的分标准，于2024年11月19日正式发布。该标准的制定过程历时约三年，经历了提案论证、草案起草、委员会审议、各成员国投票等多个阶段，凝聚了来自中国、韩国、日本、德国等多个国家的显示技术和生物识别领域专家的智慧与共识。二、标准内容概述2.1标准适用范围IEC62908-22-10:2024适用于通过显示面板（主要为OLED显示器）下方光学成像方式实现指纹识别的模组及集成该模组的电子设备。该标准规定了在受控实验室条件下对屏下光学指纹识别系统的性能进行测量和评估的统一方法。标准的适用对象包括但不限于：独立的光学指纹模组、集成于显示模组中的指纹传感器子系统、以及装配完整指纹识别系统的移动终端设备。2.2规范性引用文件该标准在制定过程中参考了多项IEC和ISO已发布的相关标准，主要包括：-IEC62908-1-1：触摸和交互式显示器第1-1部分：术语和定义-IEC62908-22-1：触摸和交互式显示器第22-1部分：显示下光学指纹传感器的光学测量方法-ISO/IEC19794-4：生物识别数据交换格式第4部分：指纹图像数据-ISO/IEC30107-3：生物识别展示攻击检测第3部分：测试与报告值得注意的是，IEC62908-22-10与IEC62908-22-1在内容上形成互补关系：前者侧重指纹识别系统级性能的测量（识别率、误识率等），后者侧重传感器光学特性的测量（透过率、均匀性等）。2.3术语和定义标准对以下关键术语进行了规范性定义：-显示下光学成像指纹传感（Under-displayopticalimagingfingerprintsensing）：指指纹传感器置于显示面板下方，通过检测手指与显示面板表面接触区域的光学反射信号来获取指纹图像的技术方案。-指纹识别性能（Fingerprintrecognitionperformance）：指指纹识别系统在特定条件下正确识别注册用户指纹并拒绝非注册用户指纹的能力的量化表征。-注册模板（Enrollmenttemplate）：指用户首次使用指纹识别功能时，系统采集指纹图像并提取特征信息后生成的用于后续比对的数据记录。-误识率（FalseAcceptRate,FAR）：指系统将非注册用户的指纹错误判定为注册用户指纹的概率。-拒识率（FalseRejectRate,FRR）：指系统将注册用户的指纹错误判定为非注册用户指纹的概率。-等错误率（EqualErrorRate,EER）：当误识率与拒识率相等时对应的错误率值，是衡量识别系统综合性能的重要指标。-测试图案（Testpattern）：指为评估指纹传感器成像质量而设计的一系列具有特定几何形状和光学特性的标准测试图形。2.4测量环境与条件标准对测量环境提出了严格的控制要求，以确保测试结果的可重复性和可比性：环境光照条件：测试应在暗室环境中进行，环境光照度不超过1lx，以避免环境光对屏下光学成像过程的干扰。当需要评估环境光影响时，可按照标准规定的特定照度条件（如200lx、1000lx等）进行附加测试。温湿度条件：标准要求测试环境的温度控制在23℃±2℃，相对湿度控制在50%±10%，与大多数电子显示器件测量标准的条件保持一致，便于与其他测试数据进行横向比对。测试手指条件：标准建议使用具有标准纹理特征的人造手指或经过筛选的真实手指进行测试。人造手指应具有与真实手指相近的光学反射特性和脊谷结构尺寸（脊宽约300μm~500μm，脊间距约400μm~600μm）。设备预处理：被测设备应在测试前在标准环境条件下进行至少1小时的预处理，以确保显示面板和光学传感器达到热平衡状态。2.5测试图案设计标准规定了一套系统的测试图案体系，用于评估指纹传感器的各项成像性能。测试图案主要分为以下几类：（1）空间分辨率测试图案：包含不同空间频率的条纹图案组（如从1lp/mm到20lp/mm逐级变化），用于评估传感器的调制传递函数特性和极限分辨率。（2）畸变测试图案：包含网格状排列的规则点阵，用于检测光学成像系统的几何畸变情况。标准要求测量图像中不同区域的网格间距变化，以量化畸变率。（3）灰度阶调测试图案：包含不同反射率等级的灰阶色块，用于评估传感器对指纹脊谷灰度差异的分辨能力和动态范围。（4）均匀性测试图案：覆盖整个成像区域的大面积均匀反射面，用于评估成像亮度的空间分布均匀性。2.6指纹识别性能测量方法（1）注册与验证流程标准规定了在性能测试中应遵循的注册和验证流程。测试过程中，应采集不少于50个不同手指的指纹样本，每个手指采集不少于5次，从中选取质量最优的样本建立注册模板。验证阶段则应采集足够数量的匹配和不匹配比对样本，以保障统计结果的置信度。（2）FAR/FRR测量标准的测量方法通过以下步骤进行：-步骤一：将手指放置在显示面板指定测试区域上，采集指纹图像并记录传感器输出信号；-步骤二：将采集到的指纹图像与注册模板进行比对，输出比对分数；-步骤三：设置不同的匹配阈值，计算对应的FAR和FRR值，绘制DET曲线（检测错误权衡曲线）；-步骤四：从DET曲线中提取EER值、FAR=0.1%时的FRR值等重要统计量作为性能指标。（3）识别速度测量标准规定了从手指接触显示面板到系统输出识别结果全过程的耗时测量方法，包括图像采集时间、特征提取时间和匹配计算时间三个独立的计时阶段。识别速度测量应在不同环境条件下分别进行至少20次有效测量，取平均值和标准差作为最终结果。（4）鲁棒性评估标准还规定了在不同手指条件下的识别性能测试方法，包括干燥手指、湿润手指、油腻手指、低对比度手指（指脊谷反射差异不明显的皮肤条件）等，以评估系统在实际使用场景中的鲁棒性。2.7图像质量评估指标除系统级识别性能指标外，标准还定义了多项指纹图像质量评估指标：-图像对比度：指纹脊线与谷线区域的灰度平均值之比，反映图像中指纹纹理的清晰程度。-有效成像面积：指纹图像中满足最低质量要求的有效区域面积占传感器标称成像面积的比例。-信噪比（SNR）：指纹信号强度与系统噪声的比值，采用标准测试图案计算。-灰度非线性度：传感器输出灰度值与输入光强之间的线性偏差程度。标准要求在10%至90%满量程输出范围内进行测量。三、标准的关键技术要点分析3.1测量条件的标准化创新屏下光学指纹识别系统的性能受多种环境因素和操作条件的影响，这使得测量结果的重复性面临巨大挑战。IEC62908-22-10:2024在测量条件的标准化方面进行了多项创新性设计。在手指按压条件方面，标准引入了按压压力控制要求。不同按压力度会导致手指皮肤与显示面板的接触面积和接触紧密度不同，从而显著影响成像质量。标准建议使用带有压力反馈的测试工装，将按压力控制在2N至5N的范围内，并记录实际压力值作为测试报告的附带信息。在手指状态管理方面，标准引入了手指预处理规范。测试前，测试手指应在标准环境中进行至少10分钟的适应，以消除温度和湿度对皮肤弹性和光学特性的影响。对于人造手指，应定期用标准清洁程序清洁表面，防止灰尘和污渍积累影响测试结果。3.2光学成像畸变的评价方法显示下光学成像指纹传感器由于光学路径的复杂性，通常存在不同类型的图像畸变。标准将畸变评价分为以下三个维度：-几何畸变：包括枕形畸变、桶形畸变和梯形畸变，通过网格图案的几何变形程度加以量化。标准规定畸变率不超过3%为合格水平，不超过1%为优良水平。-亮度均匀性偏差：包括暗角效应和局部亮度不均，标准要求成像区域边缘亮度不低于中心亮度的60%。-色差：部分OLED面板在不同发光亮度下光谱特性会发生变化，导致指纹图像出现颜色偏移。标准给出了色差测量的推荐方法和允许偏差范围。3.3测试结果的不确定度分析为了确保测量结果的科学性和可信度，标准增加了测量不确定度分析的要求。标准要求测试报告中包含以下不确定度来源的分析：-测试手指差异带来的不确定度分量；-测量设备和工装带来的不确定度分量；-环境条件波动带来的不确定度分量；-测试操作人员手法差异带来的不确定度分量。标准建议采用GUM法（测量不确定度表示指南）对各不确定度分量进行合成，并以95%置信区间的扩展不确定度形式在测试报告中呈现。四、标准实施的意义与产业影响4.1对行业技术发展的推动作用IEC62908-22-10:2024的发布将有效结束屏下光学指纹识别技术“各说各话”的混乱局面。统一的测量方法使得不同厂商的技术方案能够在同一把“标尺”下进行公平比较，这将：促进良性技术竞争：企业将在识别精度、抗干扰能力和成像质量等核心指标上展开深入竞争，推动技术持续进步。统一标准下，企业之间的技术差距将更加清晰，从而激励落后企业加大研发投入。降低产业链协同成本：面板厂商、模组厂商和整机厂商有了统一的技术语言和验收依据，减少了因测试标准不一致导致的反复验证和商务纠纷。在行业统一标准下，不同供应链环节之间的产品兼容性得到提升，加速了产业链的成熟和分工优化。加速新技术路线验证：随着OLED面板技术的持续进步和屏下摄像头等新功能的集成，屏下光学指纹传感器的光学环境日益复杂。统一标准为评估新设计在复杂光学环境下的表现提供了可靠工具，有利于新技术路线的快速验证和导入。4.2对消费者权益保护的积极意义标准为消费者选择具有可靠指纹识别功能的移动终端设备提供了技术参考依据。第三方检测机构可以按照标准对市售产品进行独立测试和评价，为消费者提供客观的横向比较信息。同时，统一的标准也为生物识别产品的安全性能设定了技术底线。4.3对国际标准体系建设的贡献作为IECTC110框架下首项专门针对显示下指纹识别性能测量的国际标准，IEC62908-22-10:2024填补了该技术领域的国际标准化空白。它不仅为后续相关标准的制定奠定了方法论基础，也为其他类型的屏下生物识别技术（如屏下红外指纹识别、屏下面部识别等）的标准制定提供了参考范式。五、主要参与单位介绍5.1京东方科技集团股份有限公司京东方科技集团股份有限公司（BOETechnologyGroupCo.,Ltd.）是IEC62908-22-10:2024标准制定的核心参与单位之一。作为全球领先的半导体显示技术、产品与服务提供商，京东方在OLED显示面板的研发、制造和测试领域拥有深厚的技术积累。该公司近年来持续深度参与屏下光学指纹识别技术的产业化应用，在传感器与显示面板的集成优化、光学准直结构设计、以及指纹成像质量提升等方面取得了多项核心技术突破。在标准制定过程中