生物特征识别技术探讨

生物特征识别技术探讨王炬城陈金鹰成都理工大学信息科学与技术学院，成都610059【摘要】：生物特征识别作为一种新兴的身份识别技术，以其高稳定、高安全性越来越受到人们的青睐，近年来已成为国内乃至国际研究的热点。在阐述了生物特征识别技术的基本概念的前提下，详细地对几种主流生物特征识别技术进行了分析。并提出了使用多模式的生物特征识别方法来提高生物识别技术的精确度和可靠度的发展趋势。关键词：生物特征识别身份识别一、引言传统的身份鉴别技术主要是依赖于个人识别码和各种电子卡，如IC卡、RFID卡等，但是这些识别码和电子卡在实际的应用中的安全性、方便性、稳定性、唯一性不能得到保障。在信息与网络高速发展的21世纪，传统的身份鉴别方法越来越不能满足人们生活生产的需要，因而生物特征识别技术作为一种新的身份鉴别技术必将在社会生活中占据越来越重要的地位，给人们的生活带来更多的方便。二、生物识别技术的基本概念2.1生物特征识别技术的起源生物特征识别在很久以前就被人们使用过，据说古埃及最早使用生物特征识别技术，他们通过给人身体的某一个特定部位进行测量，并记录下数据，当要证明某个人的身份，就和记录的数据进行比对。在我国古代也用到了生物识别技术，秦汉时期，人们将写好的文书用粘土封口，然后再摁上自己的指纹来作为凭证。到了20世纪末期，近代的生物识别技术开始蓬勃发展，但是由于生物产品在当时是一个高成本产物，因而并没有得到普及，只在一些高安保环境中才使用。随着计算机应用的发展，生物识别技术越来越成熟，生物特征识别产品成本也越来越低，生物特征识别技术已经在刑侦、政府、军队、电信、金融、商业等领域得到了广泛应用。2.2生物识别技术概念及原理生物特征识别就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。人类的指纹、虹膜、视网膜、静脉、脸型、DNA、语音等都具有唯一性，均可以拿来作为鉴定身份的依据。完成整个生物特征技术识别，首先要对生物特征进行取样，这些样品可以是指纹、面相、语音等，其次要经过特征提取系统提取唯一的生物特征，转化成特征代码。再将这一特征代码存入数据库，形成识别数据库。当人们通过生物识别系统进行身份认证的时候，识别系统将获取被认证人的特征，然后通过一种特征匹配算法将被认证人的特征与数据库中的特征代码进行比对，从而决定接受还是拒绝该人。生物特征识别原理如图1所示。输出结果生物特征匹配提取生物特征生成生物特征图像生物特征采集图1生物特征识别原理 2.3生物特征识别技术特点传统的身份识别主要是借助于外物，如开门用钥匙或门禁卡，取款用信用卡和密码，查询工资用账号等。但是这些外物很容易丢失或者遗忘。比如人们的信用卡，密码设置简单了则容易破解，密码设置复杂了则容易忘记；再比如人们钥匙丢了，如果是别有用心的人拿到钥匙，后果将不堪设想。不难看出传统的身份识别很不方便，其安全性更难得到保障，生物特征识别技术就能很好地解决传统身份识别中的不足。它具有以下的特点：（1）不会丢失或遗忘，生物特征是人体固有的特征，与人体是“绑定”在一起的，因此人本身就是一把“钥匙”。（2）安全程度高，由于每个人的生物特征具有与其他人不同的唯—性，所以生物特征识别防伪性能好，不易伪造或盗取。（3）唯一性，每个人都有自己唯一的指纹特征、唯一的基因图谱等等，这种唯一性是生物特征识别的前提条件和必要条件。（4）稳定性，人类的指纹、虹膜等从一出生就不会再改变，因而可以为生物特征识别技术提供精确识别的依据。通过上述分析，容易看出生物特征识别技术有很多优点是传统身份识别技术不具备的。采用生物特征识别技术，人们不必再为丢钥匙进不了门、忘记了密码取不了信用卡里面的钱、别人冒用身份违法等而烦恼了，采用生物特征识别技术可以有效地防止恶意盗用和减少各种刑事案件，提高了社会的稳定。　三、生物特征识别的几种主流技术及应用3.1指纹识别技术指纹，指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线，纹线有规律的排列成不同的纹型。经医学证明，这些纹线的断点、交叉点、组成的图案各不相同，具有永久性和唯一性。在使用指纹识别系统时，首先要通过指纹采集仪对人体的指纹进行采集，获取指纹图像，然后再对指纹图像进行压缩、处理，存入数据库中，作为参照样板。使用时，通过指纹采集仪读取的指纹图像与样板中的指纹信息进行匹配，根据指纹的相似度判断出是否为同一指纹由于指纹的样本易于获取，可以鉴别更多的手指来提高精确度。由于指纹识别方便性好，扫描速度快，指纹采集头更加小型化，价格更低廉等的优点，指纹识别技术已经广泛地应用在人们的生活中，并得到认可。例如办公大楼的指纹门禁卡，办公室的指纹考勤机等等，为了保护一些机密的文件，指纹识别技术也在计算机领域得到了广泛的应用，如指纹键盘锁、指纹U盘等。3.2虹膜识别技术虹膜是人眼瞳孔和眼白之间的环状组织，位于眼角膜之后水晶体之前，虹膜因其颜色含色素的多少与分布不同而不同。据临床医学观察，人的虹膜两岁左右就发育成熟，以后都维持在这个稳定的状态。与其他生物特征识别技术相比，不同虹膜信息匹配的概率要低得多，因此，虹膜识别是当前生物特征识别技术应用领域中较为精确的一种。虹膜识别系统使用单色成像技术与软件相结合的方法获取虹膜数字化信息，验证时扫入的信息与预先存入的样板信息进行比对，达到身份识别的目的。虹膜识别系统因其采集方便，准确性高等特点，已经大规模的应用在各行各业中。美国“Iriscan”研制出的虹膜识别系统已经在美国得克萨斯州联合银行的三个营业部内得到应用。储蓄客户无需银行卡也可以方便地取钱，当他们在 取款机上取钱时，一台单色摄像机首先对用户的眼睛进行扫描，获取虹膜图像，然后将图像转化成数字信息与数据库中的信息进行匹配，来进行用户身份的确定。虹膜识别技术还可以用来寻找被拐卖的儿童，只要那些被拐卖的儿童的虹膜与数据库中的比对就可以识别他们的真实身份，找到他们的父母。 3.3声音识别技术人类的心理、行为特征等语音参数都会反映在人的语音波形中，声音识别就是通过分析使用者声音的物理特性来进行身份识别的一种技术。在使用时，首先通过话筒录入使用者的语音，然后通过数字信号处理器等技术手段，提取出使用者的声音特征信息并保存在数据库中，应用时将采集的语音与数据库中的特征信息进行比对，然后得出身份判断结果。声音识别在生活中也用的相当广泛，例如语音拨号、声控玩具等等。3.4面部识别技术面部识别又称为人脸识别，面相识别等，人脸识别技术采用区域特征分析算法，并利用计算机图像处理技术从摄像机获取的视频中提取人脸的特征点，再利用生物统计学的原理进行分析。使用时，利用已建成的人脸特征模板与被检测人的面部进行特征分析，然后根据相似度来确定是否为同一个人。在实际生活中，面部识别技术也为人们的生活提供了很大的便利，例如北京奥运会期间，运动员不需要门卡，也不需要钥匙，只需面朝门静立一会，然后房间的门就自动打开了，这里就运用了人脸识别技术。在公安侦查工作中，人脸识别技术也应用得相当广泛。四、生物特征识别技术的发展前景虽然生物特征识别技术相比传统的身份识别技术已经是一个社会的进步，但是生物特征识别技术也不是一个毫无瑕疵的身份识别技术，例如在使用指纹识别的过程中，人们可以使用指纹膜来进行指纹欺骗，而在考勤机上日积月累的指纹印痕也可能被不法分子盗取，复制。虹膜识别虽然是生物识别技术中精确度较高的识别技术，但它对于盲人却是无能为力的。面部识别技术在身份识别过程中对于那些整过容的人来说就更显得无能为力了。每一种生物识别技术都有自己的优点和缺陷，因此采取多种模式的生物特征识别技术来达到提高生物特征识别系统的准确度、可靠性和身份识别的安全性将是身份鉴别领域未来发展的必然趋势。五、结束语生物特征识别技术是目前最为方便和安全的识别技术，它不需要随身携带钥匙，它也不需要花精力去记住复杂的密码和用户名。在生物特征识别技术中，人的身体本身就是一把独一无二的“钥匙”，它不易伪造、丢失、假冒。在20世纪末兴起的生物特征识别技术，终将以其优越的安全性、方便性、可靠性，在将给人们的生活带来更多的便利。参考文献[1]生物识别技术[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/2f82531da300a6c30c229fee.html.[2]生物特征识别技术综述[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/44927091daef5ef7ba0d3c66.html.[3]荣海泓，席志红.生物特征身份鉴别技术应用及发展趋势.[J].现代电子技术，2004（10）.[4]方昱春，王展.YourNewKey_生物特征识别技术[J].自然杂志，2007年第29卷第4期.[5]林珊.谈谈生物识别技术[J].科技信息，2011年第13期.联系人：王炬城 联系电话：15882269739 地址：成都市成华区二仙桥东三路一号