生物識別技術

所謂生物識別技術就是，通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性，（如指紋、指靜脈、人臉、虹膜等）和行為特徵（如筆跡、聲音、步態等）來進行個人身份的鑑定。

傳統的身份鑑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（如用户名和密碼）但由於主要藉助體外物，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。

生物識別技術比傳統的身份鑑定方法更具安全、保密和方便性。生物特徵識別技術具不易遺忘、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點。 ^[2] 

生物識別技術主要是指通過人類生物特徵進行身份認證的一種技術，人類的生物特徵通常具有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較傳統認證技術存在較大的優勢。

生物識別系統對生物特徵進行取樣，提取其特徵並且轉化成數字代碼，並進一步將這些代碼組成特徵模板。由於微處理器及各種電子元器件成本不斷下降，精度逐漸提高，生物識別系統逐漸應用於商業上的授權控制如門禁、企業考勤管理系統安全認證等領域。用於生物識別的生物特徵有手形、指紋、臉形、虹膜、視網膜、脈搏、耳廓等，行為特徵有簽字、聲音、按鍵力度等。基於這些特徵，人們已經發展了手形識別、指紋識別、面部識別、發音識別、虹膜識別、簽名識別等多種生物識別技術。

全球市場對生物識別產品的需求在2010年將達到71億美元。在未來五年，生物識別設備的綜合性年增長將率將達到21.3%。指紋生物識別是應用最多，也是應用最早的生物識別技術，在2007年到2012年，此項識別技術將繼續是生物識別技術收入主要貢獻者。2007年，其產值為13億美元，預計在2012年將達到27億美元，年增長率將預計為16%。增長的主要原因是指紋識別設備價格的下降以及政府部門對指紋識別設備的推動和依賴。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。其它生物識別技術如虹膜識別、中間件、多峯形性、聲音識別，筆跡識別等的市場規模加在一起為7.29億美金。預計到2012年將達到23億美金，年增長率為26%。從地域來看，由於用户對生物識別設備較高的認可和採用，以及大部分的歐洲國家對生物識別設備的引進使得歐洲成為生物識別設備的主打市場。

中國生物特徵識別行業最早發展的是指紋識別技術，基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究，並掌握了核心技術，產業發展相對比較成熟。而中國對於靜脈識別、人臉識別、虹膜識別等生物認證技術研究的開展則在1996年之後。1996年，現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回國，開闢了基於人的生物特徵的身份鑑別等國際前沿領域新的學科研究方向，開始了中國對靜脈、人臉、虹膜等生物特徵識別領域的研究。

由於人體特徵具有人體所固有的不可複製的獨一性，這一生物密鑰無法複製，失竊或被遺忘，利用生物識別技術進行身份認定，安全、可靠、準確。而常見的口令、IC卡、條紋碼、磁卡或鑰匙則存在着丟失、遺忘、複製及被盜用諸多不利因素。因此採用生物"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。而系統管理員更不必因忘記密碼而束手無策。生物識別技術產品均藉助於現代計算機技術實現，很容易配合電腦和安全、監控、管理系統整合，實現自動化管理。 ^[3] 

現今已經出現了許多生物識別技術，如指紋識別、手掌幾何學識別、虹膜識別、視網膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等，但其中一部分技術含量高的生物識別手段還處於實驗階段。我們相信隨着科學技術的飛速進步，將有越來越多的生物識別技術應用到實際生活中。

實現指紋識別有多種方法。其中有些是仿效傳統的公安部門使用的方法，比較指紋的局部細節；有些直接通過全部特徵進行識別；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。有些設備能即時測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識別技術中，指紋識別是當前應用最為廣泛的一種。

指紋識別對於室內安全系統來説更為適合，因為可以有充分的條件為用户提供講解和培訓，而且系統運行環境也是可控的。由於其相對低廉的價格、較小的體積（可以很輕鬆地集成到鍵盤中）以及容易整合，所以在工作站安全訪問系統中應用的幾乎全部都是指紋識別。 ^[4] 

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徵來進行識別，高級的產品還可以識別三維圖象。作為一種已經確立的方法，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用户人數比較多，或者用户雖然不經常使用，但使用時很容易接受。如果需要，這種技術的準確性可以非常高，同時可以靈活地調整生物識別技術性能以適應相當廣泛的使用要求。手形讀取器使用的範圍很廣，且很容易集成到其他系統中，因此成為許多生物識別項目中的首選技術。

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。現今，雖然已經有一些聲音識別產品進入市場，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，它使用的步驟也比較複雜，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將取得重大進展。

視網膜識別使用光學設備發出的低強度光源掃描視網膜上獨特的圖案。有證據顯示，視網膜掃描是十分精確的，但它要求使用者注視接收器並盯着一點。這對於戴眼鏡的人來説很不方便，而且與接受器的距離很近，也讓人不太舒服。所以儘管視網膜識別技術本身很好，但用户的接受程度很低。因此，該類產品雖在20世紀90年代經過重新設計，加強了連通性，改進了用户界面，但仍然是一種非主流的生物識別產品。

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

簽名識別在應用中具有其他生物識別所沒有的優勢，人們已經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品相比，這類產品現今數量很少。

隨着人類基因組計劃的開展，人們對基因的結構和功能的認識不斷深化，並將其應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、永不改變的指徵。據報道，採用智能卡的形式，儲存着個人基因信息的基因身份證已經在中國四川、湖北和香港出現。

製作這種基因身份證，首先是取得有關的基因，並進行化驗，選取特徵位點（DNA指紋），然後載入中心的電腦儲存庫內，這樣，基因身份證就製作出來了。如果人們喜歡加上個人病歷並進行基因化驗的話，也是可以的。發出基因身份證後，醫生及有關的醫療機構等，可利用智能卡閲讀器，閲讀有關人的病歷。

基因識別是一種高級的生物識別技術，但由於技術上的原因，還不能做到實時取樣和迅速鑑定，這在某種程度上限制了它的廣泛應用。

除了上面提到的生物識別技術以外，還有通過氣味、耳垂和其他特徵進行識別的技術。但它們現今還不能走進日常生活。

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。工作原理，是依據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徵，將實現對獲取的影像進行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特徵，再將得到的手指靜脈特徵信息與事先註冊的手指靜脈特徵進行比對，從而確認登錄者的身份。

靜脈識別系統就是首先通過靜脈識別儀取得個人靜脈分佈圖，從靜脈分佈圖依據專用比對算法提取特徵值，通過紅外線 CCD攝像頭獲取手指、手掌、手背靜脈的圖像，將靜脈的數字圖像存貯在計算機系統中，將特徵值存儲。靜脈比對時，實時採取靜脈圖，提取特徵值，運用先進的濾波、圖像二值化、細化手段對數字圖像提取特徵，同存儲在主機中靜脈特徵值比對，採用複雜的匹配算法對靜脈特徵進行匹配，從而對個人進行身份鑑定，確認身份。

在巨大的市場發展形勢面前，將靜脈識別產品嵌入到門禁控制系統中的新一代門禁控制產品正隨着前些年的鋪墊而日趨成熟。為了謀求門禁系統的智能化發展和趕上門禁市場飛速發展的列車，國內擁有靜脈識別技術的企業整裝待發，謀求爆破式發展。在此基礎上開發適合中國市場的系列產品，併成功應用到監獄、計劃生育、煤礦、信息安全、金融、教育、社保等行業或部門。而與此同時，眾多門禁企業也正以引入“靜脈”為門禁市場開闢藍海。

步態識別，使用攝像頭採集人體行走過程的圖像序列，進行處理後同存儲的數據進行比較，來達到身份識別的目的。中科院自動化所已經進行一定研究。 步態識別作為一種生物識別技術,具有其它生物識別技術所不具有的獨特優勢,即在遠距離或低視頻質量情況下的識別潛力,且步態難以隱藏或偽裝等。 步態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、特徵提取與處理和識別分類三個階段。

但是制約其發展還存在很多問題，比如拍攝角度發生改變，被識別人的衣着不同，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生改變影響識別效果。但是該識別技術卻可以實現遠距離的身份識別在主動防禦上有突出的性能。如果能突破現有的制約因素，在實際應用中必定有用武之地。

人物識別，又叫人臉識別，或稱人像識別，運用人工智能領域內先進的生物識別技術，特指利用分析比較人物視覺特徵信息進行身份鑑別的計算機技術。人物識別概述 廣義的人物識別實際包括構建人物識別系統的一系列相關技術，包括人物圖像採集、人物定位、人物識別預處理、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或系統。

人物識別的應用

2010年，物聯網產業被定義為戰略性新興產業，並獲得各級政府的大力扶持。"十二五"規劃出台後，物聯網成為最耀眼的產業明星。

作為物聯網技術中的重要組成部分，生物特徵識別技術的應用處在行業快速增長階段。在本次評選活動中也受到了更多關注。 生物特徵識別技術2001年起在全球範圍內發展迅速，全球生物識別市場根據不同的應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(人臉識別系統或指紋識別系統)、消費者或商家用於買賣交易及其他多種應用。 ^[5] 

人臉識別技術應用在很多領域

1、企業、住宅安全和管理。如人臉識別門禁考勤系統，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。

5、信息安全。如計算機登錄、電子政務和電子商務。

生物識別技術可廣泛用於政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務、安全防務。例如，一位儲户走進了銀行，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，一台攝像機對該用户的眼睛掃描，然後迅速而準確地完成了用户身份鑑定，辦理完業務。而該營業部所使用的正是現代生物識別技術中的“虹膜識別系統”。美國9.11事件後，反恐怖活動已成為各國政府的共識，加強機場的安全防務十分重要。

生物識別技術主要是指通過人類生物特徵進行身份認證的一種技術，這裏的生物特徵通常具有獨一的（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域應用。最新消息，為了順應形勢發展需要，中國將應用生物識別技術適時引入生物簽證。生物技術在簽證領域的應用，不僅提高了簽證頒發工作的質量和水平，也提升了簽證的防偽性能。相關業內人士表示，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變革勢在必行。
　　生物識別簽證是當前世界簽證技術發展的新趨勢。特別是在“9·11”事件後，美、英、法等國家在為本國公民簽發具有生物特徵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引入簽證領域，利用人體面相、指紋等生物特徵具有安全、保密等特點，在頒發簽證或入出境邊防檢查過程中採集和存儲生物特徵信息數據，通過有效比對，更加準確、快捷地鑑別出入境人員身份。現今，相關的配套法規已在討論、制定之中，相關的技術、研發工作也已開始準備。中國的生物識別簽證值得期待。 ^[6] 

“打卡”應用是利用了生物識別的虹膜識別技術。據統計，該技術現今已在礦山安全生產、監獄犯人管理、銀行金庫門禁等眾多領域實現應用。只要將雙眼對準屏幕，機器就記下了虹膜特徵密碼，就完成了註冊環節；在此後的識別環節，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，現今已經在中國煤礦工人考勤、監獄犯人管理、銀行金庫門禁、邊境安檢通關、軍隊安保系統、考生身份驗證等領域實現應用。而中科院自主研發的虹膜識別產品則已被20多個省市的近百萬用户註冊使用，每天完成幾十億次虹膜比對，佔據了國內虹膜識別市場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，然後發展到針對大量人羣的識別，虹膜識別的發展已經清晰描繪了科技研究路線圖。暢想一下未來生物識別技術無孔不入的生活：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，視頻監控會立即發出報警聲；網上購物，只要看一下攝像頭，就能實現資金的支付和流動；登陸社交網絡，可以瞬間找出同一張臉出現網絡好友圈中的所有照片；超市老闆根據人臉分析結果，就能統計當天光顧的客户數量和年齡分佈，用以分析銷售情況，廣告商也能據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。 ^[7]