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  • 技术介绍

生物识别技术通过计算机利用人体固有的生理特征或行为特征鉴别个人身份。生物识别技术具有不易遗忘和丢失,不易伪造和被盗,可以“随身携带”,随时随地使用等优点,已经被全世界所关注,并应用于身份认证、出入管理,安防监控,电子商务、电子政务、政府和公用事业、医疗卫生、教育考试等各个领域。

生物识别包括指纹识别、虹膜识别、人脸识别、掌纹识别、静脉识别、声音识别、签名识别、笔迹识别、手形识别及多种生物特征综合识别等多种类,已经有成熟的产品并有了一定的市场应用。

20世纪90年代起,指纹识别、掌纹识别、人脸识别、虹膜识别的产品纷纷走向市场,每种技术都有各自的优缺点,占据一定的市场份额,被称为第一代生物识别技术。2002年,由日立制作所研制的指静脉生物产品发布,指静脉技术通过对手指中静脉图像进行活体识别来达到目的,安全性高、识别率高、简单宜用,这些优点使其迅速被市场认可,被称为第二代生物识别技术。

汇总指纹识别、掌纹识别、人脸识别、虹膜识别、静脉识别五大生物识别技术,各有优缺点,识别率高低不均,大致可如此排列:静脉=虹膜>掌纹>指纹>人脸,普及率指纹识别其他技术远不能及。五大技术又可分两组,接触性识别和非接触性识别。接触性识别人们抵触心理比较高,而非接触性识别抵触情绪较少,抵触情绪的考虑对几大识别技术的应用是一个限制。安全性和对人体的伤害也是必须考虑的因素,指纹识别、脸部识别都存在低成本被仿制的可能性,而虹膜识别系统,其扫描的光束是否会对眼睛有伤害是受众较担心的问题。

随着生物识别越来越多的应用到各行各业人们对生物识别认识也越来越深,在不远的未来生物识别必将融入人们的生活当中,生物识别技术的前景也将无比光明。

指纹识别

指纹,由于其具有终身不变性、唯一性和方便性,已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹识别技术进行了三代的更替,第一代是光学指纹识别系统,第二代电容式传感器,第三代射频指纹识别技术。现今大多数的指纹识别生产商都在使用第三代射频识别技术。

指纹识别是生物识别当中应用比较广泛的一种,是日常生活当中最普及最常见的生物识别技术,虽然第三代指纹识别技术在识别率,识别对象的范围,对环境的适应性方面进行了很多改进。但仍然有其固有的缺陷:

l 使用群体:对群体指纹特征要求高,部分群体因工作及年纪等原因导致指纹受损严重,成像困难。

l 特性稳定:受外界使用环境影响明显。手指皮肤受损会改变纹路,温度或湿度较大时,不宜获取正确的指纹资料。年龄大时无法采集指纹数据。

l 安全性:容易获得他人指纹资料,容易被低成本复制,如指纹模、人工手指。

人脸识别

人脸识别特指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域,它属于生物特征识别技术,是对生物体(一般特指人)本身的生物特征来区分生物体个体。

人脸识别的优势在于其自然性和不被被测个体察觉的特点。该识别方法不令人反感,因为不容易引起人的注意而不容易被欺骗。同时,人脸识别可以通过计算机和网络进行,对于异地或事后认证比较方便,设备价格低廉,具有较好的市场。

人脸识别的缺点方面也不容小觑,人脸识别被认为是生物特征识别领域甚至人工智能领域最困难的研究课题之一。人脸识别的困难主要是人脸作为生物特征的特点所带来的。

相似性:不同个体之间的区别不大,所有的人脸的结构都相似,甚至人脸器官的结构外形都很相似。这样的特点对于利用人脸进行定位是有利的,但是对于利用人脸区分人类个体是不利的。

易变性:人脸的外形很不稳定,人可以通过脸部的变化产生很多表情,而在不同观察角度,人脸的视觉图像也相差很大,另外,人脸识别还受光照条件(例如白天和夜晚,室内和室外等)、人脸的很多遮盖物(例如口罩、墨镜、头发、胡须等)、年龄等多方面因素的影响。

人脸识别普遍的识别率是在95%左右,人脸的相识性和易变性使得人脸识别的识别率一般,同时对识别时的光线、身体姿势等环境要求较高,对于识别精度和方便性要求较高的地方不合适使用。

虹膜识别

虹膜识别是与眼睛有关的生物识别中对人产生较少干扰的技术。它使用相当普通的照相机元件,而且不需要用户与机器发生接触。另外,它有能力实现更高的模板匹配性能。因此,它吸引了各种人的注意。在所有生物识别技术中,虹膜识别是当前应用最为精确的识别技术之一。

虹膜识别技术的缺点:

l 可靠性:一个最为重要的缺点是它没有进行过任何的测试,当前的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验,而没有进行过现实世界的唯一性认证的试验。

l 实用性:很难将图像获取设备的尺寸小型化。

l 价格:因聚焦的需要而需要昂贵的摄像头。

l 技术复杂度:镜头可能会使图像畸变而使得可靠性大为降低。黑眼睛极难读取。

l 稳定性:需要一个比较好的光源。

l 对人体的伤害:其扫描的光束是否会对眼睛有伤害是受众较担心的问题。

虹膜认证的仪器价格昂贵,普及程度受限,其应用也多是在机密要求比较高的场所当中,日常生活的应用较少。

掌纹识别

掌纹是指手腕与手指之间的手掌表面上的各种纹线。掌纹的形态由遗传基因控制,即使由于某种原因表皮剥落,新生的掌纹纹线仍保持着原来的结构。每个人的掌纹纹线都不一样,即使是孪生同胞,他们的掌纹也只是比较相似,而不会完全一样。

掌纹中所包含的信息远比一枚指纹包含的信息丰富,利用掌纹的纹线特征、点特征、纹理特征、几何特征完全可以确定一个人的身份。

掌纹识别有识别区域大、易采集、精度高和可靠性高等优点,从理论上讲,掌纹具有比指纹更好的分辨能力和更高的鉴别能力。

静脉识别

静脉识别技术分为两种:一种是静脉识别,一种是手指静脉识别。

掌静脉识别首先通过静脉识别仪取得个人静脉分布图,从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值,通过红外线 CCD摄像头获取手掌、手背静脉的图像,将静脉的数字图像存贮在计算机系统中,将特征值存储。静脉比对时,实时采取静脉图,提取特征值,运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征,同存储在主机中静脉特征值比对,采用复杂的匹配算法对静脉特征进行匹配,从而对个人进行身份鉴定,确认身份。

指静脉识别的原理是根据血液中的血红素有吸收红外线光的特质静脉识别,将具近红外线感应度的小型照相机对着手指进行摄影,即可将照着血管的阴影处摄出图像来。

指静脉识别的主要缺点是采集设备有特殊要求,设计相对复杂,制造成本高。静脉识别的优点也非常突出,简易便用、高度防伪、快速识别、高度精确。指静脉识别具有以下特点:

l 属于体内特征,不会磨损,较难伪造,具有很高安全性。

l 血管特征通常更明显,容易辨识,抗干扰性好。

l 可实现非接触式测量,卫生性好,易于为用户接受。

l 不易受手表面伤痕或油污的影响。

指静脉识别的设备工艺要求高,体积较小,认证可信度较高,特征数据少,因此存储空间使用少、认证速度快,用户接受度高。而且,相比掌静脉认证,手指认证有更多保障。手掌有两只,而手指却有十根。

静脉识别由于采集方式受自身特点的限制,产品难以小型化。特征数据多,存储空间使用较大,认证速度相对较慢,用户接受度低。另外,手背静脉仍可能随着年龄和生理的变化而发生变化,永久性尚未得到证实。