生物識別

　　發(fā)展

　　生物識別技術(shù)主要是指通過人類生物特征進行身份認證的一種技術(shù)，人類的生物特征通常具有唯一性、可以測量或可自動識別和驗證、遺傳性或終身不變等特點，因此生物識別認證技術(shù)較傳統(tǒng)認證技術(shù)存在較大的優(yōu)勢。

　　生物識別系統(tǒng)對生物特征進行取樣，提取其唯一的特征并且轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進一步將這些代碼組成特征模板。由于微處理器及各種電子元器件成本不斷下降，精度逐漸提高，生物識別系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于商業(yè)上的授權(quán)控制如門禁、企業(yè)考勤管理系統(tǒng)安全認證等領(lǐng)域。用于生物識別的生物特征有手形、指紋、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、脈搏、耳廓等，行為特征有簽字、聲音、按鍵力度等?；谶@些特征，人們已經(jīng)發(fā)展了手形識別、指紋識別、面部識別、發(fā)音識別、虹膜識別、簽名識別等多種生物識別技術(shù)。

　　據(jù)《2013-2017年中國生物識別技術(shù)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》[1]數(shù)據(jù)表明，全球市場對生物識別產(chǎn)品的需求在2010年將達到71億美元。在未來五年，生物識別設(shè)備的綜合性年增長將率將達到21.3%。指紋生物識別是目前應(yīng)用最多，也是應(yīng)用最早的生物識別技術(shù)，在2007年到2012年，此項識別技術(shù)將繼續(xù)是生物識別技術(shù)收入主要貢獻者。2007年，其產(chǎn)值為13億美元，預(yù)計在2012年將達到27億美元，年增長率將預(yù)計為16%。增長的主要原因是指紋識別設(shè)備價格的下降以及政府部門對指紋識別設(shè)備的推動和依賴。另外，人臉識別市場將從2007年的4.59億美元增長到2012年的13億美元，年增長率為24%。掌型識別在2007年也是增長較大的市場，其產(chǎn)值為2.43億美元，到2012年掌型識別將達到7.526億美元。其它生物識別技術(shù)如虹膜識別、中間件、多峰形性、聲音識別，筆跡識別等的市場規(guī)模加在一起為7.29億美金。前瞻網(wǎng)預(yù)計到2012年將達到23億美金，年增長率為26%。從地域來看，由于用戶對生物識別設(shè)備較高的認可和采用，以及大部分的歐洲國家對生物識別設(shè)備的引進使得歐洲成為生物識別設(shè)備的主打市場。

　　簡介

　　什么是生物識別技術(shù)？所謂生物識別技術(shù)就是，通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統(tǒng)計

　　學原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性，（如指紋、指靜脈、人臉、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）來進行個人身份的鑒定。

　　鑒定方法

        傳統(tǒng)的身份鑒定方法包括身份標識物品（如鑰匙、證件、ATM卡等）和身份標識知識（如用戶名和密碼）但由于主要借助體外物，一旦證明身份的標識物品和標識知識被盜或遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。

　　生物識別技術(shù)比傳統(tǒng)的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。生物特征識別技術(shù)具不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨時隨地可用等優(yōu)點。

　　特性

　　由于人體特征具有人體所固有的不可復(fù)制的唯一性，這一生物密鑰無法復(fù)制，失竊或被遺忘，利用生物識別技術(shù)進行身份認定，安全、可靠、準確。而常見的口令、IC卡、條紋碼、磁卡或鑰匙則存在著丟失、遺忘、復(fù)制及被盜用諸多不利因素。因此采用生物"鑰匙"，您可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼。而系統(tǒng)管理員更不必因忘記密碼而束手無策。生物識別技術(shù)產(chǎn)品均借助于現(xiàn)代計算機技術(shù)實現(xiàn)，很容易配合電腦和安全、監(jiān)控、管理系統(tǒng)整合，實現(xiàn)自動化管理。

　　應(yīng)用范圍

　　生物識別技術(shù)可廣泛用于政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務(wù)、安全防務(wù)。例如，一位儲戶走進了銀行，他既沒帶銀行卡，也沒有回憶密碼就徑直提款，當他在提款機上提款時，一臺攝像機對該用戶的眼睛掃描，然后迅速而準確地完成了用戶身份鑒定，辦理完業(yè)務(wù)，這是美國德克薩斯洲聯(lián)合銀行的一個營業(yè)部中發(fā)生的一個真實的鏡頭。而該營業(yè)部所使用的正是現(xiàn)代生物識別技術(shù)中的“虹膜識別系統(tǒng)”。美國9.11事件后，反恐怖活動已成為各國政府的共識，加強機場的安全防務(wù)十分重要。美國維薩格公司的臉象識別技術(shù)在美國的兩家機場大顯神通，它能在擁擠的人群中挑出某一張面孔，判斷他是不是通緝犯。

　　種類

　　目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多生物識別技術(shù)，如指紋識別、手掌幾何學識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等，但其中一部分技術(shù)含量高的生物識別手段還處于實驗階段。我們相信隨著科學技術(shù)的飛速進步，將有越來越多的生物識別技術(shù)應(yīng)用到實際生活中。

　　1.指紋識別

　　實現(xiàn)指紋識別有多種方法。其中有些是仿效傳統(tǒng)的公安部門使用的方法，比較指紋的局部細節(jié)；有些直接通過全部特征進行識別；還有一些使用更獨特的方法，如指紋的波紋邊緣模式和超聲波。有些設(shè)備能即時測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識別技術(shù)中，指紋識別是當前應(yīng)用最為廣泛的一種。

　　指紋識別對于室內(nèi)安全系統(tǒng)來說更為適合，因為可以有充分的條件為用戶提供講解和培訓，而且系統(tǒng)運行環(huán)境也是可控的。由于其相對低廉的價格、較小的體積（可以很輕松地集成到鍵盤中）以及容易整合，所以在工作站安全訪問系統(tǒng)中應(yīng)用的幾乎全部都是指紋識別。

　　2.手掌幾何學識別

　　手掌幾何學識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進行識別，高級的產(chǎn)品還可以識別三維圖象。作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用戶人數(shù)比較多，或者用戶雖然不經(jīng)常使用，但使用時很容易接受。如果需要，這種技術(shù)的準確性可以非常高，同時可以靈活地調(diào)整

　　生物識別技術(shù)

　　性能以適應(yīng)相當廣泛的使用要求。手形讀取器使用的范圍很廣，且很容易集成到其他系統(tǒng)中，因此成為許多生物識別項目中的首選技術(shù)。

　　3.聲音識別

　　聲音識別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進行識別的技術(shù)。目前，雖然已經(jīng)有一些聲音識別產(chǎn)品進入市場，但使用起來還不太方便，這主要是因為傳感器和人的聲音可變性都很大。另外，比起其他的生物識別技術(shù)，它使用的步驟也比較復(fù)雜，在某些場合顯得不方便。很多研究工作正在進行中，我們相信聲音識別技術(shù)將取得重大進展。

　　4.視網(wǎng)膜識別

　　視網(wǎng)膜識別使用光學設(shè)備發(fā)出的低強度光源掃描視網(wǎng)膜上獨特的圖案。有證據(jù)顯示，視網(wǎng)膜掃描是十分精確的，但它要求使用者注視接收器并盯著一點。這對于戴眼鏡的人來說很不方便，而且與接受器的距離很近，也讓人不太舒服。所以盡管視網(wǎng)膜識別技術(shù)本身很好，但用戶的接受程度很低。因此，該類產(chǎn)品雖在20世紀90年代經(jīng)過重新設(shè)計，加強了連通性，改進了用戶界面，但仍然是一種非主流的生物識別產(chǎn)品。

　　5.虹膜識別

　　虹膜識別是與眼睛有關(guān)的生物識別中對人產(chǎn)生較少干擾的技術(shù)。它使用相當普通的照相機元件，而且不需要用戶與機器發(fā)生接觸。另外，它有能力實現(xiàn)更高的模板匹配性能。因此，它吸引了各種人的注意。以前，虹膜掃描設(shè)備在操作的簡便性和系統(tǒng)集成方面沒有優(yōu)勢，我們希望新產(chǎn)品能在這些方面有所改進。

　　6.簽名識別

　　簽名識別在應(yīng)用中具有其他生物識別所沒有的優(yōu)勢，人們已經(jīng)習慣將簽名作為一種在交易中確認身份的方法，它的進一步的發(fā)展也不會讓人們覺得有太大不同。實踐證明，簽名識別是相當準確的，因此簽名很容易成為一種可以被接受的識別符。但與其他生物識別產(chǎn)品相比，這類產(chǎn)品目前數(shù)量很少。

　　7.面部識別

　　這是一種相當引人注意的技術(shù)，它的性能也經(jīng)常被誤解。關(guān)于面部識別，經(jīng)常有一些夸張的言論，但實際是很難實現(xiàn)的。比較兩個靜態(tài)圖象是一回事，在人群中發(fā)現(xiàn)和確認某個人的身份而不引起別人的注意，就是完全不同的另一回事了。有些系統(tǒng)宣稱能做到后一點，但它們實際上做的是前一種事，這實際并不是生物識別。從用戶的角度很容易理解面部識別的吸引力，但人們對這種技術(shù)的期望應(yīng)該比較現(xiàn)實。到目前為止，面部識別在實際應(yīng)用中還很少成功。但一旦克服了技術(shù)障礙，它將成為一種重要的生物識別方法。2012年，武漢公安正構(gòu)建一套高精準人像識別系統(tǒng)，建成后能在1秒鐘內(nèi)比對1億次圖像，瞬間可辨認嫌疑人。

　　這套系統(tǒng)主要通過安裝在城市道路路口、兩側(cè)以及公交車上的25萬個視頻探頭進行圖像采集。視頻監(jiān)控將捕捉到的人像，與后臺數(shù)據(jù)中犯罪嫌疑人面部特征進行精確比對，可在幾秒內(nèi)鎖定犯罪嫌疑人。這套系統(tǒng)將在2013年3月投入實戰(zhàn)應(yīng)用[3]。

　　面部識別技術(shù)應(yīng)用在很多領(lǐng)域

　　1、企業(yè)、住宅安全和管理。如人臉識別門禁考勤系統(tǒng)，人臉識別防盜門等。

　　2、電子護照及身份證。

　　3、公安、司法和刑偵。

　　4、自助服務(wù)。

　　5、信息安全。如計算機登錄、電子政務(wù)和電子商務(wù)。

　　8.基因識別

　　隨著人類基因組計劃的開展，人們對基因的結(jié)構(gòu)和功能的認識不斷深化，并將其應(yīng)用到個人身份識別中。因為在全世界60億人中，與你同時出生或姓名一致、長相酷似、聲音相同的人都可能存在，指紋也有可能消失，但只有基因才是代表你本人遺傳特性的、獨一無二、永不改變的指征。據(jù)報道，采用智能卡的形式，儲存著個人基因信息的基因身份證已經(jīng)在我國四川、湖北和香港出現(xiàn)。

　　制作這種基因身份證，首先是取得有關(guān)的基因，并進行化驗，選取特征位點（DNA指紋），然后載入中心的電腦儲存庫內(nèi)，這樣，基因身份證就制作出來了。如果人們喜歡加上個人病歷并進行基因化驗的話，也是可以的。發(fā)出基因身份證后，醫(yī)生及有關(guān)的醫(yī)療機構(gòu)等，可利用智能卡閱讀器，閱讀有關(guān)人的病歷。

　　基因識別是一種高級的生物識別技術(shù)，但由于技術(shù)上的原因，還不能做到實時取樣和迅速鑒定，這在某種程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。

　　除了上面提到的生物識別技術(shù)以外，還有通過氣味、耳垂和其他特征進行識別的技術(shù)。但它們目前還不能走進日常生活。

　　9.靜脈識別

　　靜脈識別，使用近紅外線讀取靜脈模式，與存儲的靜脈模式進行比較，進行本人識別的識別技術(shù)。工作原理，是依據(jù)人類手指中流動的血液可吸收特定波長的光線，而使用特定波長光線對手指進行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學特征，將實現(xiàn)對獲取的影像進行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特征，再將得到的手指靜脈特征信息與事先注冊的手指靜脈特征進行比對，從而確認登錄者的身份。

　　靜脈識別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識別儀取得個人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)專用比對算法提取特征值，通過紅外線CCD攝像頭獲取手指、手掌、手背靜脈的圖像，將靜脈的數(shù)字圖像存貯在計算機系統(tǒng)中，將特征值存儲。靜脈比對時，實時采取靜脈圖，提取特征值，運用先進的濾波、圖像二值化、細化手段對數(shù)字圖像提取特征，同存儲在主機中靜脈特征值比對，采用復(fù)雜的匹配算法對靜脈特征進行匹配，從而對個人進行身份鑒定，確認身份。

　　在巨大的市場發(fā)展形勢面前，將靜脈識別產(chǎn)品嵌入到門禁控制系統(tǒng)中的新一代門禁控制產(chǎn)品正隨著前些年的鋪墊而日趨成熟。為了謀求門禁系統(tǒng)的智能化發(fā)展和趕上門禁市場飛速發(fā)展的列車，國內(nèi)擁有靜脈識別技術(shù)的企業(yè)整裝待發(fā)，謀求爆破式發(fā)展。凌佳科技有限公司在2009年就引進其全球獨有的手指靜脈技術(shù)，成立了國內(nèi)唯一一家日立手指靜脈技術(shù)研發(fā)中心，在此基礎(chǔ)上開發(fā)適合中國市場的系列產(chǎn)品，并成功應(yīng)用到監(jiān)獄、計劃生育、煤礦、信息安全、金融、教育、社保等行業(yè)或部門。而與此同時，眾多門禁企業(yè)也正以引入“靜脈”為門禁市場開辟藍海。

　　10.步態(tài)識別

　　步態(tài)識別，使用攝像頭采集人體行走過程的圖像序列，進行處理后同存儲的數(shù)據(jù)進行比較，來達到身份識別的目的。中科院自動化所已經(jīng)進行一定研究。步態(tài)識別作為一種生物識別技術(shù),具有其它生物識別技術(shù)所不具有的獨特優(yōu)勢,即在遠距離或低視頻質(zhì)量情況下的識別潛力,且步態(tài)難以隱藏或偽裝等。步態(tài)識別主要是針對含有人的運動圖像序列進行分析處理,通常包括運動檢測、特征提取與處理和識別分類三個階段。

　　但是制約其發(fā)展還存在很多問題，比如拍攝角度發(fā)生改變，被識別人的衣著不同，攜帶有不同的東西，所拍攝的圖像進行輪廓提取的時候會發(fā)生改變影響識別效果。但是該識別技術(shù)卻可以實現(xiàn)遠距離的身份識別在主動防御上有突出的性能。如果能突破現(xiàn)有的制約因素，在實際應(yīng)用中必定有用武之地。

　　人物識別

　　人物識別，又叫人臉識別，或稱人像識別，運用人工智能領(lǐng)域內(nèi)先進的生物識別技術(shù)，特指利用分析比較人物視覺特征信息進行身份鑒別的計算機技術(shù)。人物識別概述廣義的人物識別實際包括構(gòu)建人物識別系統(tǒng)的一系列相關(guān)技術(shù)，包括人物圖像采集、人物定位、人物識別預(yù)處理、身份確認以及身份查找等；而狹義的人物識別特指通過人物進行身份確認或者身份查找的技術(shù)或系統(tǒng)。

　　人物識別的應(yīng)用

　　2010年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被定義為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并獲得各級政府的大力扶持。"十二五"規(guī)劃出臺后，物聯(lián)網(wǎng)成為最耀眼的產(chǎn)業(yè)明星。

　　作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的重要組成部分，生物特征識別技術(shù)的應(yīng)用處在行業(yè)快速增長階段。在本次評選活動中也受到了更多關(guān)注。生物特征識別技術(shù)近年來在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速，全球生物識別市場根據(jù)不同的應(yīng)用主要可分為以下幾個方面：電子門禁控制與考勤管理、計算機終端的進入控制、政府及司法部門(人臉識別系統(tǒng)或指紋識別系統(tǒng))、消費者或商家用于買賣交易及其他多種應(yīng)用。[4]7應(yīng)用生物識別的簽證應(yīng)用

　　生物識別技術(shù)主要是指通過人類生物特征進行身份認證的一種技術(shù)，這里的生物特征通常具有唯一的（與他人不同）、可以測量或可自動識別和驗證、遺傳性或終身不變等特點，包括了指紋識別、靜脈識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、DNA識別等。其中，指紋識別、靜脈識別、虹膜識別、面部識別廣為安防領(lǐng)域應(yīng)用。最新消息，為了順應(yīng)形勢發(fā)展需要，中國將應(yīng)用生物識別技術(shù)適時引入生物簽證。生物技術(shù)在簽證領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅提高了簽證頒發(fā)工作的質(zhì)量和水平，也提升了簽證的防偽性能。相關(guān)業(yè)內(nèi)人士表示，要在確保維護國家和公民安全的同時，做好保障正常人員出入境工作，簽證載體和可識別信息的技術(shù)變革勢在必行。

　　生物識別簽證是當前世界簽證技術(shù)發(fā)展的新趨勢。特別是在“9·11”事件后，美、英、法等國家在為本國公民簽發(fā)具有生物特征信息的電子護照的同時，開始對外國公民實行生物識別簽證。這一技術(shù)正在為越來越多的公眾所接受。所謂生物識別簽證，就是將生物識別技術(shù)引入簽證領(lǐng)域，利用人體面相、指紋等生物特征具有唯一性、安全、保密等特點，在頒發(fā)簽證或入出境邊防檢查過程中采集和存儲生物特征信息數(shù)據(jù)，通過有效比對，更加準確、快捷地鑒別出入境人員身份。目前，相關(guān)的配套法規(guī)已在討論、制定之中，相關(guān)的技術(shù)、研發(fā)工作也已開始準備。中國的生物識別簽證值得期待。

　　生物識別的“打卡”應(yīng)用

　　“打卡”應(yīng)用是利用了生物識別的虹膜識別技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，該技術(shù)目前已在礦山安全生產(chǎn)、監(jiān)獄犯人管理、銀行金庫門禁等眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。只要將雙眼對準屏幕，機器就記下了虹膜特征密碼，就完成了注冊環(huán)節(jié)；在此后的識別環(huán)節(jié)，帶眼睛的人員便可無需再摘下眼鏡，只要對準屏幕一瞅，不到一秒，機器就完成了比對識別，身份信息與“打卡”時間立即顯示在屏幕上。

　　這一虹膜識別技術(shù)，目前已經(jīng)在我國煤礦工人考勤、監(jiān)獄犯人管理、銀行金庫門禁、邊境安檢通關(guān)、軍隊安保系統(tǒng)、考生身份驗證等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。而中科院自主研發(fā)的虹膜識別產(chǎn)品則已被20多個省市的近百萬用戶注冊使用，每天完成幾十億次虹膜比對，占據(jù)了國內(nèi)虹膜識別市場70%的份額。

　　從近距離識別到遠距離識別，從對靜止的人識別到對運動的人進行識別，然后發(fā)展到針對大量人群的識別，虹膜識別的發(fā)展已經(jīng)清晰描繪了科技研究路線圖。暢想一下未來生物識別技術(shù)無孔不入的生活：鑰匙已無必要存在，只要你給一個眼神，家門就能為你打開；去銀行取款，無需帶卡，刷臉即可，也不必擔心賬號被盜；家中來了陌生人，視頻監(jiān)控會立即發(fā)出報警聲；網(wǎng)上購物，只要看一下攝像頭，就能實現(xiàn)資金的支付和流動；登陸社交網(wǎng)絡(luò)，可以瞬間找出同一張臉出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)好友圈中的所有照片；超市老板根據(jù)人臉分析結(jié)果，就能統(tǒng)計當天光顧的客戶數(shù)量和年齡分布，用以分析銷售情況，廣告商也能據(jù)此提供更為精準的定向廣告；想要進行盜竊等犯罪活動的人也得好好掂量掂量，不存在偽造身份的可能，還有無處不在的攝像頭能快速“揪出”壞分子[5]。

　　發(fā)展

　　我國生物特征識別行業(yè)最早發(fā)展的是指紋識別技術(shù)，基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究，并掌握了核心技術(shù)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對比較成熟。而我國對于靜脈識別、人臉識別、虹膜識別等生物認證技術(shù)研究的開展則在1996年之后。1996年，現(xiàn)任中國科學院副秘書長、模式識別國家重點實驗室主任的譚鐵牛入選中科院的“百人計劃”，辭去英國雷丁大學的終身教職務(wù)回國，開辟了基于人的生物特征的身份鑒別等國際前沿領(lǐng)域新的學科研究方向，開始了我國對靜脈、人臉、虹膜等生物特征識別領(lǐng)域的研究。