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(jìn)行身份認(rèn)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(rèn)證技術(shù)較傳統(tǒng)認(rèn)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(jìn)行取樣，提取其唯一的特征并且轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)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(rèn)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。基于這些特征，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(dá)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(dá)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(xiàn)者。2007年，其產(chǎn)值為13億美元，預(yù)計在2012年將達(dá)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(dá)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(dá)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(rèn)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(jìn)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(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計

　　學(xué)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(jìn)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(biāo)識物品（如鑰匙、證件、ATM卡等）和身份標(biāo)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(biāo)識物品和標(biāo)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(jìn)行身份認(rèn)定，安全、可靠、準(zhǔn)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(jìn)了銀行，他既沒帶銀行卡，也沒有回憶密碼就徑直提款，當(dāng)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(zhǔn)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(xué)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(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)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(xì)節(jié)；有些直接通過全部特征進(jìn)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(dāng)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(xùn)，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(xué)識別

　　手掌幾何學(xué)識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進(jìn)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(xué)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(zhǔn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行中，我們相信聲音識別技術(shù)將取得重大進(jìn)展。

　　4.視網(wǎng)膜識別

　　視網(wǎng)膜識別使用光學(xué)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(jì)90年代經(jīng)過重新設(shè)計，加強了連通性，改進(jìn)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(dāng)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(jìn)。

　　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(xí)慣將簽名作為一種在交易中確認(rèn)身份的方法，它的進(jìn)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(dāng)準(zhǔn)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(dāng)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(rèn)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(zhǔn)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行識別的技術(shù)。但它們目前還不能走進(jìn)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(jìn)行比較，進(jìn)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(jìn)行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學(xué)特征，將實現(xiàn)對獲取的影像進(jìn)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(jìn)行比對，從而確認(rèn)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(jìn)的濾波、圖像二值化、細(xì)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(jìn)行匹配，從而對個人進(jìn)行身份鑒定，確認(rèn)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(jìn)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(lán)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(jìn)行處理后同存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來達(dá)到身份識別的目的。中科院自動化所已經(jīng)進(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(rèn)以及身份查找等；而狹義的人物識別特指通過人物進(jìn)行身份確認(rèn)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(jìn)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(jìn)行身份認(rèn)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(hù)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(dāng)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(hù)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yuǎn)距離識別，從對靜止的人識別到對運動的人進(jìn)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?fù)?dān)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(dāng)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(zhǔn)的定向廣告；想要進(jìn)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(rèn)證技術(shù)研究的開展則在1996年之后。1996年，現(xiàn)任中國科學(xué)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(xué)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(xué)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。