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生物特征識別技術(shù)

　近年來(lái)，一些發(fā)達國家已把生物特征識別技術(shù)，從研究階段轉向應用階段，我國一些研究機構和企業(yè)也相繼開(kāi)展了這方面的研究開(kāi)發(fā)工作，并陸續推出實(shí)用化的系統和產(chǎn)品，而且競爭十分激烈。這種競爭既是國內的競爭，也是一項國際性的技術(shù)競爭。

　隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，身份的識別和驗證在各個(gè)領(lǐng)域的應用越來(lái)越重要，而且已在社會(huì )的各個(gè)方面日益得到應用。其中，傳統的身份鑒定手段有基于特定持有物的，如身份證、信用卡、鑰匙、工作證等；有基于特定知識的，如口令、密碼、暗語(yǔ)等。在很多場(chǎng)合需要將這兩種方法相結合，如在A(yíng)TM機取款時(shí)，你不僅需要信用卡，還需要知道密碼。

但傳統方法的缺點(diǎn)是，特定持有物或知識易丟失、被盜、遺忘或沒(méi)有攜帶。使用特定知識又存在記憶上的問(wèn)題。人們很難記住復雜的密碼，簡(jiǎn)單的密碼，如生日、電話(huà)號碼等又很容易被猜到或破譯。據估計有25%可以從信用卡的表面看到信用卡的密碼。其次，它與用戶(hù)并不唯一綁定，一旦別人獲得了這些持有物或知識，他將擁有同失主同樣的權利。

　生物特征識別技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應用水平的提高，就為身份的認證和識別提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。所謂生物特征識別（Biometrics）技術(shù)，系指利用人體所固有的生理特征（Physiological characteristics）或行為特征（Behavioral characteristics）來(lái)進(jìn)行個(gè)人身份鑒定。

　生理特征是指對人體某部分進(jìn)行直接測量所獲得的數據。一些代表性的生理特征　　指紋、人像、虹膜、視網(wǎng)膜等；行為特征是對個(gè)人習慣性動(dòng)作的度量，是對人體特征的間接性測量。一些代表性的行為特征包括聲紋、擊鍵習慣、簽名等。生理特征和行為特征的區分是人工給定的，在很多場(chǎng)合，二者之間的界限可能不十分嚴格。而最常用的生物特征識別技術(shù)有指紋、人像、聲紋、虹膜、視網(wǎng)膜、掌形、簽名、擊鍵習慣、掌紋等。還有一些技術(shù)因為使用的不方便或不成熟而缺乏商業(yè)價(jià)值。這些技術(shù)包括DNA、耳型、氣味、手背血管紋路、步態(tài)、指型、手指甲紋理等。與傳統的身份鑒定手段相比，生物特征識別技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

　生物特征是人體所固有的特征，具有隨身性，不易遺忘或丟失，使用方便；生物特征與人體是唯一綁定的，防偽性好，不易偽造或被盜。在很多應用場(chǎng)合，生物特征鑒定技術(shù)具有傳統的身份鑒定手段無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。如指紋考勤，可防止代打卡的情況；又如身份證，如果嵌入指紋，可有效防止身份證的仿制和偽造問(wèn)題。系統盡管有各種各樣的加密算法和手段來(lái)保證網(wǎng)絡(luò )上數據傳遞的安全。但所有的加密算法都是基于密碼的。因此在計算機和網(wǎng)絡(luò )上，密碼代表了幾乎一切的權利。擁有了一個(gè)用戶(hù)的密碼，就擁有了他的全部權限。但密碼最大的問(wèn)題是它與用戶(hù)并不唯一綁定，實(shí)際上我們根本無(wú)法知道密碼輸入者的真實(shí)身份。

　　其次，我們必須記憶愈來(lái)愈多的密碼，如信用卡密碼、開(kāi)機口令、網(wǎng)絡(luò )登錄口令、E-mail賬戶(hù)密碼、電子交易密碼等等，這些密碼的記憶成為一個(gè)問(wèn)題。密碼太復雜，容易遺忘；密碼太簡(jiǎn)單，又容易被盜和破譯。如常使用口令，生日、電話(huà)號碼、人名等密碼。這些密碼的使用隱藏著(zhù)極大的安全隱患，容易被破譯和猜測。

　采用生物特征識別技術(shù)，可不必再記憶和設置密碼，對重要的文件、數據和交易都可以利用它進(jìn)行安全的加密，有效地防止惡意盜用，使用更加方便。利用這項技術(shù)可開(kāi)發(fā)出保證電子商務(wù)安全的重要門(mén)衛——基于生物特征識別技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò )身份鑒別系統：當有人需要訪(fǎng)問(wèn)計算機系統時(shí)，他首先需要將自己的生物特征送到該系統上去驗證，以獲得訪(fǎng)問(wèn)某系統的權

由此可見(jiàn)，人體生物特征識別技術(shù)是一項實(shí)用性很強的高新技術(shù)，隨著(zhù)社會(huì )信息化的進(jìn)一步發(fā)展，對身份識別認證的要求越來(lái)越高，該項技術(shù)的重要性也日益凸現出來(lái)。但是，既然生物特征識別技術(shù)，涉及到硬件設備，在特征提取算法和匹配識別算法上，是一項技術(shù)難度很大的研發(fā)項目。因此，在生物特征鑒定技術(shù)也不可避免的會(huì )存在一些缺點(diǎn)和問(wèn)題。首先是指紋采集系統不可避免的會(huì )存在一些缺點(diǎn)和問(wèn)題。拒識率即所謂的錯誤拒絕，誤識率即所謂的錯誤接受，錯誤認定了待驗用戶(hù)的身份。因此，除了提高匹配的準確性外，在很多場(chǎng)合要提供補充的方案，以彌補系統的某些不足之處。同傳統的方法相比，生物特征識別技術(shù)，實(shí)際上更加安全可靠；拒識和誤識在傳統的身份鑒定手段中更為常見(jiàn)。以鑰匙為例，我們可能丟失它而不能進(jìn)家門(mén)，這就是拒識；同樣，別人可能拿著(zhù)鑰匙打開(kāi)我們的門(mén)，這就是誤識。密碼等也有同樣的問(wèn)題。

　另外，在價(jià)格上也是一個(gè)問(wèn)題。生物特征識別技術(shù)一般都需要較好的信號采集設備和計算平臺。盡管價(jià)格已有較大程度的下降，但仍然比傳統的手段要昂貴。

 指紋識別技術(shù)的發(fā)展

     指紋識別技術(shù)是通過(guò)計算機實(shí)現的身份識別手段，也是當今應用最為廣泛的生物特征識別技術(shù)。在過(guò)去主要應用于刑偵系統。近幾年來(lái)已逐漸走向民用市場(chǎng)。同時(shí)，民用市場(chǎng)也對指紋識別技術(shù)提出了具有小型化、廉價(jià)的指紋采集設備，高速計算平臺，更高的識別準確率的要求，以滿(mǎn)足各種不同應用的需求。

     據考古發(fā)現，公元前7000—6000年，古代的亞述人和中國人就意識到了指紋的特點(diǎn)，并使用指紋作為身份的象征，19世紀中葉開(kāi)始了對指紋在科學(xué)意義上的研究，并得出兩個(gè)重要結論：一是沒(méi)有任何兩個(gè)手指指紋的紋線(xiàn)形態(tài)一致；二是指紋紋線(xiàn)的形態(tài)終生不變。從而這些研究使一些政府開(kāi)始使用指紋進(jìn)行罪犯鑒別，如阿根廷在1896年，蘇格蘭在1901年，其他一些國家在20世紀初期也紛紛引入指紋技術(shù)鑒定罪犯。20世紀60年代起用計算機自動(dòng)識別指紋，同時(shí)刑偵用的指紋自動(dòng)識別系統（AFIS）逐漸在全球開(kāi)始了廣泛應用。而這時(shí)的指紋采集一般都采用油墨捺印的方式。

　1980年后，隨著(zhù)個(gè)人計算機和光學(xué)指紋采集器的發(fā)明，指紋識別技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入了一些非司法領(lǐng)域，如居民身份證等。1990年以后，廉價(jià)指紋采集器和計算設備的出現，解決了快速準確的匹配算法問(wèn)題，使指紋識別技術(shù)走向了基于個(gè)人的應用。從此，人們對指紋識別技術(shù)的研究,對指紋的性質(zhì)也有了進(jìn)一步的認識。因此，指紋也就是成為當之無(wú)愧的“物證之首選”的應用對象。

  　指紋的特征系指手指表面由交替的“脊”（ridges）和“溝”（valleys）組成的平滑紋理模式，其形成取決于胚胎中形成手指表皮部分的初始環(huán)境，有很強的隨機性。一枚指紋的特征被用來(lái)區分與其他不同的指紋。其中端點(diǎn)和分叉點(diǎn)是最為常用的特征。在算法是都要記錄它們的位置和方向，中心點(diǎn)和三角點(diǎn)在刑偵系統中普遍使用，而在民用系統中并不常用。因為這些應用中所使用的采集器往往面積小，較難完整地采集到中心點(diǎn)和三角點(diǎn)。交叉和小島由于計算機上的困難，在實(shí)際系統中往往不予采用。有人曾提出用汗腺孔來(lái)進(jìn)行指紋識別，但這種方法要求指紋采集設備要有非常高的分辨率，所以在實(shí)際系統中沒(méi)有采用。

　指紋采集器，目前常用的指紋采集設備有三種，光學(xué)式、硅芯片式、超聲波式。其中，光學(xué)指紋采集器是最早的指紋采集器，是使用最為普遍的，也

光學(xué)指紋采集器具有使用時(shí)間長(cháng)；對溫度等環(huán)境因素的適應能力強；分辨率較高的優(yōu)點(diǎn)。但是由于受光路限制，無(wú)畸變型采集器尺寸較大。通常有較嚴重的光學(xué)畸變；采集窗口表面往往有痕跡遺留現象。CCD器件可能因壽命老化，有降低圖像質(zhì)量等缺陷。

硅芯片式指紋采集器出現于90年代末。大部分硅芯片測量手指表面與芯片表面的直流電容場(chǎng)。這個(gè)電容場(chǎng)經(jīng)A/D轉換后成為灰度數字圖像。但Authentec公司的芯片可以測量手指真皮層的交流電容。其優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量較好；尺寸較小，容易集成到其他設備中去。其缺點(diǎn)是耐用性和環(huán)境適應性差，尤其在一些較惡劣的環(huán)境下，抗靜電能力、抗腐蝕能力、抗壓力等方面的不足；圖像面積小，可能降低識別的準確性，并導致用戶(hù)使用的不方便?？傊?，硅芯片采集器現在尚不成熟，但可能是未來(lái)的方向。

　超聲波式指紋采集器：可能是最準確的指紋采集器。目前，在技術(shù)上尚不成熟，這種采集器發(fā)射超聲波，根據經(jīng)過(guò)手指表面，采集器表面和空氣的回波來(lái)測量反射距離，從而可以得到手指表面凹凸不平的圖像。超聲波可以穿透灰塵和汗漬等，從而得到優(yōu)質(zhì)的圖像。由于該產(chǎn)品尚未大量使用，因此，很難準確評價(jià)它的性能。然而一些實(shí)驗性的應用指出，這種采集器具有優(yōu)越的性能。它吸收了光學(xué)采集器和硅芯片采集器的長(cháng)處，如圖像面積大，使用方便，耐用性好的優(yōu)點(diǎn)等。

　指紋識別過(guò)程：具有登記過(guò)程和識別兩過(guò)程，用戶(hù)需要先采集指紋，然后計算機系統自動(dòng)進(jìn)行特征提取，提取后的特征將作為模板保存在數據庫或其他指定的地方。在識別或驗證階段，用戶(hù)首先要采集指紋，然后計算機系統自動(dòng)進(jìn)行特征提取，提取后的待驗特征將與數據庫中的模板進(jìn)行比對，并給出比對結果。在很多場(chǎng)合，用戶(hù)可能要輸入其他的一些輔助信息，以幫助系統進(jìn)行匹配，如帳號、用戶(hù)名等。這是個(gè)通用過(guò)程，對所有的生物特征識別技術(shù)都適用。

　指紋識別技術(shù)的評價(jià)標準：主要是拒登率（FTE）、拒識率（FRR）、誤識率（FAR）、相等錯誤率（EER）。盡管不少指紋驗證技術(shù)的提供廠(chǎng)商，通常宣稱(chēng)他們的產(chǎn)品可以達到的指標為FRR<0.01%，FAR<0.001%。但從公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和權威性的測試看，這樣的指標很難達到。

2000年8月，公安部一所組織了一次測試，涉及國內外20多家單位參加，測試結果和排名未對外正式公布。漢王的指標為FTE=0.54%，EER=1.82%，位居前列，并獲準向其提供指紋識別技術(shù)。在技術(shù)上達到當時(shí)國際先進(jìn)水平，達到實(shí)用化水平。

　行業(yè)標準：標準對行業(yè)至關(guān)重要，標準的出現意味著(zhù)技術(shù)的成熟和廣泛應用的開(kāi)始。在美國，FBI和NIST等機構曾制定了大量的指紋技術(shù)標準，這些標準包括指紋圖像的壓縮標準、指紋圖像和特征數據的公共交換格式標準等。為廣泛開(kāi)展應用，我國公安部也制定了一系列指紋技術(shù)標準，這些標準涵蓋了圖像壓縮、數據交換格式、網(wǎng)絡(luò )傳輸規范、采集技術(shù)規范等。而這些標準都是針對刑偵系統的。它對民用指紋系統有很好的參考作用，但很難直接應用到身份驗證的民用系統中。

   一些國際組織已經(jīng)開(kāi)始制定一些標準，以推動(dòng)指紋技術(shù)更廣泛的開(kāi)展應用。典型的如BioAPI Consortium，它已經(jīng)制定了一些有關(guān)的標準（生物特征識別技術(shù)的應用開(kāi)發(fā)接口標準，

 BioAPI），以推動(dòng)生物特征驗證技術(shù)在計算機操作系統、網(wǎng)絡(luò )和電子商務(wù)等方面的應用?？赡軐Σ煌膽枚夹枰胁煌膶?zhuān)業(yè)性標準。目前還缺乏完善的標準來(lái)支持不同類(lèi)型的應用.

指紋識別技術(shù)

  生物特征識別是一種計算機識別技術(shù)，可根據指紋、虹膜、掌紋、臉型、DNA等生物特征，通過(guò)多指紋識別算法，在較短時(shí)間內完成對任

  由于人體指紋具有不變性和唯一性，所以指紋識別技術(shù)成為應用最廣泛的識別技術(shù)。因此，采用指紋識別技術(shù)進(jìn)行身份驗證是安全可靠的系統，它可以取代傳統的基于密碼、鑰匙和證件的安全系統，而且不需記憶密碼，無(wú)需攜帶證件，指紋就是身份證明。近年來(lái)，在世界范圍指紋識別技術(shù)的應用以爆炸性速度增長(cháng)，如上海正推行的社會(huì )保險指紋身份驗證系統，香港推行的指紋特征的電子身份證等,而且向更廣闊的領(lǐng)域開(kāi)展應用。

　指紋識別技術(shù)，主要用于個(gè)人身份鑒定，可廣泛用于考勤、門(mén)禁控制、PC登錄認證、私人數據安全、電子商務(wù)安全、網(wǎng)絡(luò )數據安全、身份證件、信用卡、機場(chǎng)安全檢查，刑事偵破與罪犯緝捕等。目前已推出新一代指紋考勤系統、滾動(dòng)指紋采集系統等，并已得到一定程度的應用。特別是指紋考勤系統，充分體現了現代先進(jìn)的管理思想，利用指紋進(jìn)行考勤不僅解決了出勤和嚴格了上下班制度問(wèn)題，而且考勤系統推向市場(chǎng)以來(lái)，在一些用戶(hù)中產(chǎn)生良好反響，指紋考勤制度的推行，取得了比較好的經(jīng)濟效益，凡使用指紋考勤機的單位都認為，指紋考勤制度的推行，不僅建立了好的上下班秩序，而且樹(shù)立了先進(jìn)管理理念，解決了多年來(lái)采用其它考勤方式，所沒(méi)有解決的弊端問(wèn)題，大大顯示了指紋考勤的威力和其優(yōu)越性。

　隨著(zhù)指紋識別技術(shù)的成熟并產(chǎn)業(yè)化，可廣泛用于“金盾工程”、銀行、證券、高考身份驗證、社會(huì )養老保險身份驗證、指紋門(mén)禁鎖等領(lǐng)域，它的推廣將具有很大社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，具有廣闊的市場(chǎng)應用前景。

指紋識別技術(shù)的應用

  指紋識別屬于生物特征的一種，通過(guò)攝像頭提取指紋圖像，輸入計算機，再通過(guò)一系列復雜的圖像處理和模式識別算法對指紋進(jìn)行識別，完成身份證過(guò)程，可廣泛用于上下班指紋考勤，安全保密，防偽認證，公安刑事偵破、指紋門(mén)禁、銀行、社會(huì )養老保險以及凡是需要用于身份認證的單位和部門(mén)。由于信息技術(shù)的發(fā)展，所面臨的金融安全、刑事偵察破案的要求等多方面的需要。傳統的以密碼為特征的身份認證技術(shù)越來(lái)越滿(mǎn)足不了這些行業(yè)安全性的要求，在這種情況下，采用生物識別技術(shù)進(jìn)行身份認證，是我國實(shí)施安全保密措施的必然要求。通過(guò)建立人體生物特征數據庫，在公安、金融、軍隊等行業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始采用這項技術(shù)，從而保障國家經(jīng)濟、軍事、國防、保密部門(mén)的安全以及公民財產(chǎn)、人身安全不受侵犯。