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明确生物识别的与或关系 明晰未来新兴趋势
时间:2014-9-20 10:51:46发布出处:

[导读]目前主流单项技术有指纹、人脸、虹膜和静脉(静脉属于新应用技术);多重生物识别技术的核心结构原理,是“与”的关系还是“或”的关系?两者的区别在于如何分析和判断这些特征值。

       每个人的身体和行为中都隐藏着一些与众不同的信息,而生物识别技术就是利用计算机和高科技仪器,采集图像,转换成图形、语音、视频等多媒体,从中提取出个人独一无二的特征,形成数值存进数据库。

  多生物特征解决方案的潜在好处是能延伸到人体进入控制区域从而获取敏感数据。这样,就能使生物特征识别系统更安全,入侵者用人造物或模仿品来同时骗过多生物特征基本上是不可能的,而个人在某项特征不便时亦可灵活调换。

  多重生物识别是指将多种生物识别技术进行整合应用,其性能表现、可靠性和安全程度比单项技术更高。基于单项技术的特点和优势是有局限性的,而通过不同的采集设备获取各种生物特征数据,然后通过各自独立的识别算法或统一的融合算法集成为一个完整系统,来验证该特征值是否与数据库中预存的模板相匹配,完成识别验证过程。这样能够让使用者在识别时拥有多种选择,比采用单一生物识别技术具有更高的安全性。

  多重生物识别的“与”和“或”

  目前主流单项技术有指纹、人脸、虹膜和静脉(静脉属于新应用技术);多重生物识别技术的核心结构原理,是“与”的关系还是“或”的关系?两者的区别在于如何分析和判断这些特征值。

  如果是“或”的关系,就是建立多重生物识别系统软件平台后,通过不同的采集器获取各种生物特征数据,例如指纹图像、人脸图像等,然后通过各自独立的数学方程式(即所谓的“识别算法”)来决定这个指纹或人脸是否与数据库中预存的模板相匹配。分别使用不同的生物识别算法处理不同的生物特征,各自分别得出独立的结果(如用指纹识别算法分析指纹,用人脸识别算法分析人脸图像,各自得出指纹比对和人脸比对的判断结果)。如果通过其中一种识别算法未能得到明确的识别结果,可以再用另外一种算法进行确认。

  如果是“与”的关系,即所谓的“融合生物识别技术”(fusedbiometrics),这是多重生物识别技术领域的最新趋势。融合生物识别系统也通过各种独立的或多种采集方式合而为一的采集器,来采集不同的生物特征(如指纹、人脸图像、虹膜等),然后将采集到的各种不同的生物特征,用所谓的融合算法统一处理,根据多重生物识别技术的综合判断得出最终的识别结果。这样的处理方式和结果更快速、准确率更高,并且系统可扩展性更好,最终使整个系统达到新的安全高度。

  多种生物识别技术的性能PK

  目前,指纹识别、人脸识别、虹膜识别是主流的生物识别方式,而静脉识别则作为一种新的识别方式具有更高的安全性。在这几类识别方式中,其优劣性如何?相比之下孰优孰劣呢?性能PK将揭示其中的奥秘。

  指纹识别:应用范围最广、成熟度高

  指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。由于每个人的指纹不同,就是同一人的十指之间,指纹也有明显区别,因此可用于身份鉴定。

  我们二代身份证应用的指纹识别技术它的优势就是应用比较方便,应用时间长,认知度高,但就像很多电影的情节一样,指纹是一种很容易被窃取和复制的特征,安全性较低。此外,指纹特征的稳定性较差,脱皮、表皮茧子,干湿状态都会影响指纹的应用,二代身份证采集过程中像农民、工人等群体会出现大量无法采集的问题。由于指纹到处能留下痕迹,对公安刑侦较为有利,但由于容易复制,也为反刑侦带来了便利。

  人脸识别:方便采集

  人脸识别技术是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术,包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、记忆存储和比对辨识,达到识别不同人身份的目的。人脸技术是目前受关注比较多的生物识别技术,人脸图像也更方便采集,但由于人脸是三维的,受光线、表情、胖瘦、毛发,运动影响很大,同时由于也是表面特征,容易被伪造复制,用于做身份识别、刑侦时稳定性及安全性较低,如果技术有所突破,在公共安全等领域应用广泛。

  虹膜识别:比较精确

  虹膜技术是利用人眼睛虹膜的纹理特征进行身份识别的一种识别技术。虹膜是人眼中瞳孔内的织物状各色环状物,每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。据称,没有任何两个虹膜是一样的。虹膜识别从技术指标上来说是比较精确的一种,但在使用上需要通过红外光或可见光照射眼睛取得图像,使用者配合程度低,有较高的心理排斥性,因此不适用于身份证这样的大人群应用。此外,目前市场上出现的美瞳等产品能改变虹膜的特征,比较容易复制。虹膜识别技术目前已经在我国煤矿工人考勤、监狱犯人管理、银行金库门禁、边境安检通关、军队安保系统、考生身份验证等领域实现应用。

  指静脉识别:安全性高

  指静脉识别技术是一种新的生物特征识别技术,它利用手指内的静脉分布图像来进行身份识别。医学研究发现,当用近红外线照射手指时,静脉中流动的血红蛋白会吸收近红外线从而形成血管的影像,通过传感器可以获取手指静脉的图像,并经算法处理形成特定的指静脉特征模板。经过医学验证,每个人的手指静脉血管影像都不一样,形成的模板是一种独特的生物特征,可用于进行身份的识别。

  指静脉识别技术区别于指纹、虹膜、人脸等其它生物识别技术,在于其生物特征载体静脉血管位于手指内部,除非是复制一根活体手指,否则流动的血液形成的血管图像通过普通的技术手段很难获取及被复制,是非表皮特征、非接触技术、安全、高效、方便的。在当今众多生物识别技术中,指静脉技术是安全级别及技术指标是最高的,使用习惯和指纹类似,其广泛的应用及在大部分领域补充或替代指纹技术,将是未来身份识别的趋势。

  识别系统的新兴趋势

  基于多模态或多生物特征融合的解决方案代表了一个新兴趋势,某些应用会比单一方法的识别系统具有更好的技术性能。

  国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)已经联合公布了《信息技术—生物特征—多模态和其他多生物特征融合》,该方案能融合多种生物指令,以保证在一种生物特征失真的情况下,仍能顺利识别。新的ISO/IECTR24722:2007不但包含了目前就多模态和多生物特征融合做法的描述和分析,它还研讨了需求、可能的路径和标准化来支持多生物特征识别系统,以提高其通用性和实用性。这项最新的ISO/IEC技术报告提供了多模态和其他多生物识别系统的总的概述,并给出了关于多生物特征融合的一个参考——生物特征识别系统需要一种以上的生物模态。

  多生物特征解决方案的潜在好处是能延伸到人体进入控制区域从而获取敏感数据。这样,就能使生物特征识别系统更安全,入侵者用人造物或模仿品来同时骗过多生物特征基本上是不可能的,而个人在某项特征不便时亦可灵活调换。

  目前,由中科院自动化所自主研发的多模态生物识别系统集成了虹膜、人脸、指纹和身份证识别技术,在人机交互、识别精度、应用接口等方面取得重要创新。该系统具有以下技术特点:

  安全性高:融合虹膜/人脸/指纹多模态生物识别和二代身份证验证机制,确保识别的准确性;

  识别精度:>99.9%;

  响应时间:<2秒;

  数据规模:每套系统默认最高注册用户数量5000人,可以升级到100万人;

  使用便捷:友好的人机交互界面,触摸屏操作,实时显示虹膜、人脸、指纹等特征;

  一机多用:一台设备同时具有身份注册、身份识别、信息查询、统计报表等功能;

  网络通讯:通过TCP/IP协议实现多设备的互联互通,注册信息可以实现所有终端同步更新。

  多方推进生物识别的发展应用

  我国生物识别产业,尤其是指纹识别技术领域,已进入成熟发展期,2013年国内市场规模约为30亿人民币,技术、产品和应用日渐普及。相较国外大部分应用都在政府和公共服务领域的重大型项目,国内市场超过90%均是小型商业部门应用,未来仍有巨大发展空间。

  然而,我们必须清醒地看到,目前国内生物识别市场相对单一,过于集中在指纹识别技术,而生物识别包括多重生物识别的发展应用,仍需多方合力推进。

  一是政府和行业组织的推动才能促进生物识别领域产业化。政府出于国家安全考虑,实施的生物识别护照、国民身份证计划等政策将很大程度上对生物识别技术的研发设计、普及应用起到推波助澜的作用,同时,国际生物识别和鉴定协会、生物识别联盟、生物识别应用程序接口联盟等行业组织在行业标准制定、交流培训、协调政府与产业界等方面也不容忽视。

  二是自动识别技术相互整合。自动识别技术相互整合是未来的重要发展方向,如生物识别技术与其他的新兴自动识别技术(射频卡、智能卡、二维条形码、RFID等)未来都有进行结合的可能,而各单一生物技术核心共享,完善多重生物识别技术,也将大大扩大生物识别技术的应用范围。目前,欧美发达国家的厂商都把注意力投向了复杂大系统、多重生物识别技术融合的中高端产品及应用。

  三是行业内并购重组联盟化发展。近年来,全球的生物识别技术主要企业有计划地频繁地堆同行企业进行并购、重组,目的在于获得多种技术,用以开发多重生物识别融合产品,减少竞争对手的同时获得更大的市场份额。目前,全球规模以上的生物识别技术企业仅有20家左右,预计未来行业内并购重组仍将继续,寡头化发展明显。

  多重生物识别技术不仅将给人类社会发展带来新的应用和体验,“身体密码”也将改变我们现有的生活模式。

  随着多重生物识别技术的不断发展,钥匙、密码或许已无必要存在,到家只要你给一个眼神,家门就为你打开;去银行取款,无需带卡,也不必担心账号被盗;家中来了陌生人,视频监控会立即发出报警声;网上购物,只要看一下摄像头,就能实现资金的支付和流动;登陆社交网络,可以瞬间识别网络好友;也不用担心盗窃等犯罪活动,无处不在的摄像头能快速“揪出”坏分子,让生活变得轻松自在。


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