生物識(shí)別技術(shù)技術(shù)介紹

生物識(shí)別技術(shù)通過計(jì)算機(jī)利用人體固有的生理特征或行為特征鑒別個(gè)人身份。生物識(shí)別技術(shù)具有不易遺忘和丟失，不易偽造和被盜，可以“隨身攜帶”，隨時(shí) 隨地使用等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被全世界所關(guān)注，并應(yīng)用于身份認(rèn)證、出入管理，安防監(jiān)控，電子商務(wù)、電子政務(wù)、政府和公用事業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育考試等各個(gè)領(lǐng)域。

(圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪)

　　生物識(shí)別包括指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別、掌紋識(shí)別、靜脈識(shí)別、聲音識(shí)別、簽名識(shí)別、筆跡識(shí)別、手形識(shí)別及多種生物特征綜合識(shí)別等多種類，已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品并有了一定的市場(chǎng)應(yīng)用。

　　從20世紀(jì)90年代起，指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別的產(chǎn)品紛紛走向市場(chǎng)，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額，被稱為第一代生 物識(shí)別技術(shù)。2002年，由日立制作所研制的指靜脈生物產(chǎn)品發(fā)布，指靜脈技術(shù)通過對(duì)手指中靜脈圖像進(jìn)行活體識(shí)別來達(dá)到目的，安全性高、識(shí)別率高、簡(jiǎn)單宜 用，這些優(yōu)點(diǎn)使其迅速被市場(chǎng)認(rèn)可，被稱為第二代生物識(shí)別技術(shù)。

　　匯總指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、靜脈識(shí)別五大生物識(shí)別技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，識(shí)別率高低不均，大致可如此排列：靜脈=虹膜>掌紋& gt;指紋>人臉，普及率指紋識(shí)別其他技術(shù)遠(yuǎn)不能及。五大技術(shù)又可分兩組，接觸性識(shí)別和非接觸性識(shí)別。接觸性識(shí)別人們抵觸心理比較高，而非接觸性識(shí) 別抵觸情緒較少，抵觸情緒的考慮對(duì)幾大識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)限制。安全性和對(duì)人體的傷害也是必須考慮的因素，指紋識(shí)別、臉部識(shí)別都存在低成本被仿制的可能 性，而虹膜識(shí)別系統(tǒng)，其掃描的光束是否會(huì)對(duì)眼睛有傷害是受眾較擔(dān)心的問題。

　　隨著生物識(shí)別越來越多的應(yīng)用到各行各業(yè)人們對(duì)生物識(shí)別認(rèn)識(shí)也越來越深，在不遠(yuǎn)的未來生物識(shí)別必將融入人們的生活當(dāng)中，生物識(shí)別技術(shù)的前景也將無比光明。

　　指紋識(shí)別

　　指紋，由于其具有終身不變性、唯一性和方便性，已幾乎成為生物特征識(shí)別的代名詞。指紋識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了三代的更替，第一代是光學(xué)指紋識(shí)別系統(tǒng)，第二代電容式傳感器，第三代射頻指紋識(shí)別技術(shù)。現(xiàn)今大多數(shù)的指紋識(shí)別生產(chǎn)商都在使用第三代射頻識(shí)別技術(shù)。

　　指紋識(shí)別是生物識(shí)別當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛的一種，是日常生活當(dāng)中最普及最常見的生物識(shí)別技術(shù)，雖然第三代指紋識(shí)別技術(shù)在識(shí)別率，識(shí)別對(duì)象的范圍，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性方面進(jìn)行了很多改進(jìn)。但仍然有其固有的缺陷：

　　使用群體：對(duì)群體指紋特征要求高，部分群體因工作及年紀(jì)等原因?qū)е轮讣y受損嚴(yán)重，成像困難。

　　特性穩(wěn)定：受外界使用環(huán)境影響明顯。手指皮膚受損會(huì)改變紋路，溫度或濕度較大時(shí)，不宜獲取正確的指紋資料。年齡大時(shí)無法采集指紋數(shù)據(jù)。

　　安全性：容易獲得他人指紋資料，容易被低成本復(fù)制，如指紋模、人工手指。

　　人臉識(shí)別

　　人臉識(shí)別特指利用分析比較人臉視覺特征信息進(jìn)行身份鑒別的計(jì)算機(jī)技術(shù)。人臉識(shí)別是一項(xiàng)熱門的計(jì)算機(jī)技術(shù)研究領(lǐng)域，它屬于生物特征識(shí)別技術(shù)，是對(duì)生物體(一般特指人)本身的生物特征來區(qū)分生物體個(gè)體。

　　優(yōu)缺點(diǎn)

人臉識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于其自然性和不被被測(cè)個(gè)體察覺的特點(diǎn)。該識(shí)別方法不令人反感，因?yàn)椴蝗菀滓鹑说淖⒁舛蝗菀妆黄垓_。同時(shí)，人臉識(shí)別可以通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，對(duì)于異地或事后認(rèn)證比較方便，設(shè)備價(jià)格低廉，具有較好的市場(chǎng)。人臉識(shí)別的缺點(diǎn)方面也不容小覷，人臉識(shí)別被認(rèn)為是生物特征識(shí)別領(lǐng)域甚至人工智能領(lǐng)域最困難的研究課題之一。人臉識(shí)別的困難主要是人臉作為生物特征的特點(diǎn)所帶來的。

　　相似性：不同個(gè)體之間的區(qū)別不大，所有的人臉的結(jié)構(gòu)都相似，甚至人臉器官的結(jié)構(gòu)外形都很相似。這樣的特點(diǎn)對(duì)于利用人臉進(jìn)行定位是有利的，但是對(duì)于利用人臉區(qū)分人類個(gè)體是不利的。

　　易變性：人臉的外形很不穩(wěn)定，人可以通過臉部的變化產(chǎn)生很多表情，而在不同觀察角度，人臉的視覺圖像也相差很大，另外，人臉識(shí)別還受光照條件(例如白天和夜晚，室內(nèi)和室外等)、人臉的很多遮蓋物(例如口罩、墨鏡、頭發(fā)、胡須等)、年齡等多方面因素的影響。

　　人臉識(shí)別普遍的識(shí)別率是在95%左右，人臉的相識(shí)性和易變性使得人臉識(shí)別的識(shí)別率一般，同時(shí)對(duì)識(shí)別時(shí)的光線、身體姿勢(shì)等環(huán)境要求較高，對(duì)于識(shí)別精度和方便性要求較高的地方不合適使用。

　　虹膜識(shí)別

　　虹膜識(shí)別是與眼睛有關(guān)的生物識(shí)別中對(duì)人產(chǎn)生較少干擾的技術(shù)。它使用相當(dāng)普通的照相機(jī)元件，而且不需要用戶與機(jī)器發(fā)生接觸。另外，它有能力實(shí)現(xiàn)更高的模板匹配性能。因此，它吸引了各種人的注意。在所有生物識(shí)別技術(shù)中，虹膜識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最為精確的識(shí)別技術(shù)之一。

　　虹膜識(shí)別技術(shù)的缺點(diǎn)：

　　可靠性：一個(gè)最為重要的缺點(diǎn)是它沒有進(jìn)行過任何的測(cè)試，當(dāng)前的虹膜識(shí)別系統(tǒng)只是用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行小規(guī)模的試驗(yàn)，而沒有進(jìn)行過現(xiàn)實(shí)世界的唯一性認(rèn)證的試驗(yàn)。

　　實(shí)用性：很難將圖像獲取設(shè)備的尺寸小型化。

　　價(jià)格：因聚焦的需要而需要昂貴的攝像頭。

　　技術(shù)復(fù)雜度：鏡頭可能會(huì)使圖像畸變而使得可靠性大為降低。黑眼睛極難讀取。

　　穩(wěn)定性：需要一個(gè)比較好的光源。

　　對(duì)人體的傷害：其掃描的光束是否會(huì)對(duì)眼睛有傷害是受眾較擔(dān)心的問題。

　　虹膜認(rèn)證的儀器價(jià)格昂貴，普及程度受限，其應(yīng)用也多是在機(jī)密要求比較高的場(chǎng)所當(dāng)中，日常生活的應(yīng)用較少。

　　掌紋識(shí)別

　　掌紋是指手腕與手指之間的手掌表面上的各種紋線。掌紋的形態(tài)由遺傳基因控制，即使由于某種原因表皮剝落，新生的掌紋紋線仍保持著原來的結(jié)構(gòu)。每個(gè)人的掌紋紋線都不一樣，即使是孿生同胞，他們的掌紋也只是比較相似，而不會(huì)完全一樣。

　　掌紋中所包含的信息遠(yuǎn)比一枚指紋包含的信息豐富，利用掌紋的紋線特征、點(diǎn)特征、紋理特征、幾何特征完全可以確定一個(gè)人的身份。

　　掌紋識(shí)別有識(shí)別區(qū)域大、易采集、精度高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，從理論上講，掌紋具有比指紋更好的分辨能力和更高的鑒別能力。

　　靜脈識(shí)別

　　靜脈識(shí)別技術(shù)分為兩種：一種是掌靜脈識(shí)別，一種是手指靜脈識(shí)別。

　　掌靜脈識(shí)別首先通過靜脈識(shí)別儀取得個(gè)人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)專用比對(duì)算法提取特征值，通過紅外線 CCD攝像頭獲取手掌、手背靜脈的圖像，將靜脈的數(shù)字圖像存貯在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將特征值存儲(chǔ)。靜脈比對(duì)時(shí)，實(shí)時(shí)采取靜脈圖，提取特征值，運(yùn)用先進(jìn)的濾波、 圖像二值化、細(xì)化手段對(duì)數(shù)字圖像提取特征，同存儲(chǔ)在主機(jī)中靜脈特征值比對(duì)，采用復(fù)雜的匹配算法對(duì)靜脈特征進(jìn)行匹配，從而對(duì)個(gè)人進(jìn)行身份鑒定，確認(rèn)身份。

　　指靜脈識(shí)別的原理是根據(jù)血液中的血紅素有吸收紅外線光的特質(zhì)靜脈識(shí)別，將具近紅外線感應(yīng)度的小型照相機(jī)對(duì)著手指進(jìn)行攝影,即可將照著血管的陰影處攝出圖像來。

　　指靜脈識(shí)別的主要缺點(diǎn)是采集設(shè)備有特殊要求，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，制造成本高。靜脈識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)也非常突出，簡(jiǎn)易便用、高度防偽、快速識(shí)別、高度精確。指靜脈識(shí)別具有以下特點(diǎn)：

　　屬于體內(nèi)特征，不會(huì)磨損，較難偽造，具有很高安全性。

　　血管特征通常更明顯，容易辨識(shí)，抗干擾性好。

　　可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，衛(wèi)生性好，易于為用戶接受。

　　不易受手表面?zhèn)刍蛴臀鄣挠绊憽?/p>

　　指靜脈識(shí)別的設(shè)備工藝要求高，體積較小，認(rèn)證可信度較高，特征數(shù)據(jù)少，因此存儲(chǔ)空間使用少、認(rèn)證速度快，用戶接受度高。而且，相比掌靜脈認(rèn)證，手指認(rèn)證有更多保障。手掌有兩只，而手指卻有十根。

　　掌靜脈識(shí)別由于采集方式受自身特點(diǎn)的限制，產(chǎn)品難以小型化。特征數(shù)據(jù)多，存儲(chǔ)空間使用較大，認(rèn)證速度相對(duì)較慢，用戶接受度低。另外，手背靜脈仍可能隨著年齡和生理的變化而發(fā)生變化，永久性尚未得到證實(shí)。