生物識(shí)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*的（與他人不同）、可以測(cè)量或可自動(dòng)識(shí)別和驗(yàn)證、遺傳性或終身不變等特點(diǎn)。所謂生物識(shí)別的核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中，利用可靠的匹配算法來(lái)完成驗(yàn)證與識(shí)別個(gè)人身份的過程。
一、生物識(shí)別技術(shù)概念
生物識(shí)別技術(shù)的特征分類
生物識(shí)別的涵義很廣，大致上可分為身體特征和行為特征兩類。
身體特征包括：指紋、靜脈、掌型、視網(wǎng)膜、虹膜、人體氣味、臉型、甚至血管、DNA、骨骼等；行為特征則包括：簽名、語(yǔ)音、行走步態(tài)等。生物識(shí)別系統(tǒng)則對(duì)生物特征進(jìn)行取樣，提取其*的特征轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)一步將這些代碼組成特征模板，當(dāng)人們同識(shí)別系統(tǒng)交互進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)通過獲取其特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征模板進(jìn)行比對(duì)，以確定二者是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。
下表對(duì)五類主要的人體生物特征的自然屬性進(jìn)行了比較
自然屬性虹膜指紋面部DNA靜脈
*性因人而異因人而異因人而異親子相近同卵雙胞胎相同*性
穩(wěn)定性終身不變終身不變隨年齡段改變終身不變終生不變
抗磨損性不易磨損易磨損較易磨損不受影響不受影響
痕跡殘留*跡接觸時(shí)留有痕跡*跡體液、細(xì)胞中含有*跡
遮蔽情況可戴手套面罩不能戴手套不能戴手套不需接觸
從上表列出的特性可以看出，某一應(yīng)用領(lǐng)域可能特別需要某種生物特征，如刑偵應(yīng)用與靜脈、指紋識(shí)別、親子鑒定與DNA等。與其他生物特征相比，虹膜組織更適合于信息安全和通道控制領(lǐng)域。例如，雖然多種特征都具有因人而異的自然屬性，但虹膜的重復(fù)率極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他特征。又如，容易留痕跡可以給刑偵帶來(lái)很大方便，但痕跡易被他人利用來(lái)造假，則不利于信息安全。再則，虹膜相對(duì)不易因傷受損，更加大大減少了因外傷而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行識(shí)別的可能性。而靜脈識(shí)別更，度可以和虹膜識(shí)別媲美，無(wú)需接觸，操作方便，適應(yīng)人群廣泛。
二、幾種常見的生物特征識(shí)別方式
1.指紋識(shí)別
指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)，稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)。指紋識(shí)別即指通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行鑒別。由于每個(gè)人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。
指紋識(shí)別技術(shù)是目前zui成熟且價(jià)格便宜的生物特征識(shí)別技術(shù)。目前來(lái)說(shuō)指紋識(shí)別的技術(shù)應(yīng)用，我們不僅在門禁、考勤系統(tǒng)中可以看到指紋識(shí)別技術(shù)的身影，市場(chǎng)上有了更多指紋識(shí)別的應(yīng)用：如筆記本電腦、手機(jī)、汽車、銀行支付都可應(yīng)用指紋識(shí)別的技術(shù)。
2.靜脈識(shí)別
靜脈識(shí)別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識(shí)別儀取得個(gè)人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)比對(duì)算法提取特征值，通過紅外線CMOS攝像頭獲取手指靜脈、手掌靜脈、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。全過程采用非接觸式。
3.虹膜識(shí)別
虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀區(qū)域，在紅外光下呈現(xiàn)出豐富的紋理信息，如斑點(diǎn)、條紋、細(xì)絲、冠狀、隱窩等細(xì)節(jié)特征。虹膜從嬰兒胚胎期的第3個(gè)月起開始發(fā)育，到第8個(gè)月虹膜的主要紋理結(jié)構(gòu)已經(jīng)成形。除非經(jīng)歷危及眼睛的外科手術(shù)，此后幾乎終生不變。
虹膜識(shí)別通過對(duì)比虹膜圖像特征之間的相似性來(lái)確定人們的身份，其核心是使用模式識(shí)別、圖像處理等方法對(duì)人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的個(gè)人身份認(rèn)證。英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果表明：虹膜識(shí)別是各種生物特征識(shí)別方法中錯(cuò)誤率zui低的。從普通家庭門禁、單位考勤到銀行保險(xiǎn)柜、金融交易確認(rèn)，應(yīng)用后都可有效簡(jiǎn)化通行驗(yàn)證手續(xù)、確保安全。如果手機(jī)加載“虹膜識(shí)別”，即使丟失也不用擔(dān)心信息泄露。機(jī)場(chǎng)通關(guān)安檢中采用虹膜識(shí)別技術(shù)，將縮短通關(guān)時(shí)間，提高安全等級(jí)。
4.視網(wǎng)膜識(shí)別
視網(wǎng)膜是眼睛底部的血液細(xì)胞層。視網(wǎng)膜掃描是采用低密度的紅外線去捕捉視網(wǎng)膜的*特征，血液細(xì)胞的*模式就因此被捕捉下來(lái)。視網(wǎng)膜識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)就在于它是一種極其固定的生物特征，因?yàn)樗?ldquo;隱藏”的，故而不可能受到磨損，老化等影響；使用者也無(wú)需和設(shè)備進(jìn)行直接的接觸；同時(shí)它是一個(gè)zui難欺騙的系統(tǒng)，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜是不可見的，故而不會(huì)被偽造。另一方面，視網(wǎng)膜識(shí)別也有一些不完善的，如：視網(wǎng)膜技術(shù)可能會(huì)給使用者帶來(lái)健康的損壞，這需要進(jìn)一步的研究；設(shè)備投入較為昂貴，識(shí)別過程的要求也高，因此角膜掃描識(shí)別在普遍推廣應(yīng)用上具有一定的難度。
5.面部識(shí)別
面部識(shí)別是根據(jù)人的面部特征來(lái)進(jìn)行身份識(shí)別的技術(shù)，包括標(biāo)準(zhǔn)視頻識(shí)別和熱成像技術(shù)兩種。
標(biāo)準(zhǔn)視頻識(shí)別是透過普通攝像頭記錄下被拍攝者眼睛、鼻子、嘴的形狀及相對(duì)位置等面部特征，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行身份識(shí)別。視頻面部識(shí)別是一種常見的身份識(shí)別方式，現(xiàn)已被廣泛用于公共安全領(lǐng)域。熱成像技術(shù)主要透過分析面部血液產(chǎn)生的熱輻射來(lái)產(chǎn)生面部圖像。與視頻識(shí)別不同的是，熱成像技術(shù)不需要良好的光源，即使在黑暗情況下也能正常使用。
6.手掌幾何學(xué)識(shí)別
手掌幾何學(xué)識(shí)別就是通過測(cè)量使用者的手掌和手指的物理特征來(lái)進(jìn)行識(shí)別，的產(chǎn)品還可以識(shí)別三維圖象。作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學(xué)識(shí)別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場(chǎng)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(shí)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(shí)可以靈活地調(diào)整性能以適應(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，因此成為許多生物特征識(shí)別項(xiàng)目中的技術(shù)。
7.DNA識(shí)別
人體內(nèi)的DNA在整個(gè)人類范圍內(nèi)具有*性（除了同卵雙胞胎可能具有同樣結(jié)構(gòu)的DNA外）和*性。因此，除了對(duì)同卵雙胞胎個(gè)體的鑒別可能失去它應(yīng)有的功能外，這種方法具有的性和準(zhǔn)確性。DNA鑒別方法主要根據(jù)人體細(xì)胞中DNA分子的結(jié)構(gòu)因人而異的特點(diǎn)進(jìn)行身份鑒別。這種方法的準(zhǔn)確性優(yōu)于其它任何身份鑒別方法，同時(shí)有較好的防偽性。然而，DNA的獲取和鑒別方法（DNA鑒別必須在一定的化學(xué)環(huán)境下進(jìn)行）限制了DNA鑒別技術(shù)的實(shí)時(shí)性；另外，某些特殊疾病可能改變?nèi)梭wDNA的結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)無(wú)法正確的對(duì)這類人群進(jìn)行鑒別。
8.聲音和簽字識(shí)別
聲音和簽字識(shí)別屬于行為識(shí)別的范疇。聲音識(shí)別主要是利用人的聲音特點(diǎn)進(jìn)行身份識(shí)別。聲音識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種非接觸識(shí)別技術(shù)，容易為公眾所接受。但聲音會(huì)隨音量、音速和音質(zhì)的變化而影響。比如，一個(gè)人感冒時(shí)說(shuō)話和平時(shí)說(shuō)話就會(huì)有明顯差異。再者，一個(gè)人也可有意識(shí)地對(duì)自己的聲音進(jìn)行偽裝和控制，從而給鑒別帶來(lái)一定困難。簽字是一種傳統(tǒng)身份認(rèn)證手段。現(xiàn)代簽字識(shí)別技術(shù)，主要是透過測(cè)量簽字者的字形及不同筆劃間的速度、順序和壓力特征，對(duì)簽字者的身份進(jìn)行鑒別。簽字與聲音識(shí)別一樣，也是一種行為測(cè)定，因此，同樣會(huì)受人為因素的影響。
9.親子鑒定（基因識(shí)別）
由于人體約有30億個(gè)核苷酸構(gòu)成整個(gè)染色體系統(tǒng)，而且在生殖細(xì)胞形成前的互換和組合是隨機(jī)的，所以世界上沒有任何兩個(gè)人具有*相同的30億個(gè)核苷酸的組成序列，這就是人的遺傳多態(tài)性。盡管遺傳多態(tài)性的存在，但每一個(gè)人的染色體必然也只能來(lái)自其父母，這就是DNA親子鑒定的理論基礎(chǔ)。
三、生物特征識(shí)別在中國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)生物特征識(shí)別行業(yè)zui早發(fā)展的是指紋識(shí)別技術(shù)，基本與國(guó)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(duì)比較成熟。而我國(guó)對(duì)于人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、掌形識(shí)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)任副秘書長(zhǎng)、模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的譚鐵牛入選中科院的“百人計(jì)劃”，辭去英國(guó)雷丁大學(xué)的終身教職務(wù)回國(guó)，開辟了基于人的生物特征的身份鑒別等前沿領(lǐng)域新的學(xué)科研究方向，開始了我國(guó)對(duì)人臉、虹膜、掌紋等生物特征識(shí)別領(lǐng)域的研究。目前，中科院自動(dòng)化研究所是我國(guó)的生物特征識(shí)別認(rèn)證科研機(jī)構(gòu)，在人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別等領(lǐng)域均已取得了國(guó)內(nèi)或的研究成果。以國(guó)內(nèi)*科研單位、高校的生物特征識(shí)別科研成果為依托，北京中科虹霸、北京行者、中科奧森、北京數(shù)字指通、北大高科、杭州中正生物認(rèn)證有限公司、上海銀晨科技、道肯奇等一批生物特征識(shí)別領(lǐng)域的高新技術(shù)公司慢慢發(fā)展起來(lái)，帶動(dòng)著行業(yè)的發(fā)展。
自2003年后，生物特征識(shí)別行業(yè)步入成，主要特征有：產(chǎn)品體系已建立，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)量激增（目前從業(yè)公司已上千家），產(chǎn)品成本已大幅度下降，技術(shù)已獲得客戶廣泛認(rèn)可，各領(lǐng)域應(yīng)用漸趨普及，行業(yè)體系也已成型。
在此階段，中國(guó)生物特征識(shí)別行業(yè)開始誕生了一批在細(xì)分市場(chǎng)具有領(lǐng)導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)，如北京艾迪沃德指紋科技（IDworld）、北大高科、中控電子在科刑偵和社保指紋門鎖指紋考勤等領(lǐng)域，都取得了一定優(yōu)勢(shì)。以中科院自動(dòng)化所科研成果為依托的北京中科虹霸科技有限公司在虹膜識(shí)別產(chǎn)業(yè)化方面積極探索，于2006年10月研發(fā)出國(guó)內(nèi)*款嵌入式網(wǎng)絡(luò)化虹膜識(shí)別儀，其性能達(dá)到。部分企業(yè)在技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域也取得突破，如亞略特、銀晨科技在人臉識(shí)別等技術(shù)上都取得了水平。
我國(guó)《信息安全技術(shù)虹膜識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T20979-2007）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)審查批準(zhǔn)，將于2007年11月1日正式實(shí)施。這是我國(guó)生物特征識(shí)別領(lǐng)域的*個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)我國(guó)生物特征識(shí)別產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義。這是我國(guó)生物識(shí)別行業(yè)的*個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
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