生物特征识别技术综述

随身携带 ” ，随时随地可 #）“ 用。 随着我们逐渐迈入数字时代， 生物特征的身份鉴定技术愈加显示 出它的价值。以美国为例，基于这 项技术的产业规模已经达到数十亿 美元。在美国，每年约有上亿美元 的福利款被人以假冒的身份领取； 据 &’()*+,’+- 公司估计，每年约有 价值四亿五千万美元的信用卡诈骗 案发生，其中就包括利用丢失和被 盗的信用卡的犯罪，如果销售场所 可以准确地鉴别持卡人的身份就会 大大减少这种诈骗案的发生；由于 造 使用盗窃来的身份识别码 . /01 2 ， 成移动电话通讯的损失高达十亿美 元；据估计，利用可靠的方法鉴别 比较大规模的应用， 在很多国家， 政 府采用法律规定的方式来保证生物 识别技术的应用。 如在美国， %66 以 爱国者法案、 后，# 个相关的法案 （ 边境签证法案、 航空安全法案 ） 都要 求必须采用生物识别技术作为法律 实施保证。 总体上来说， 应用已经进 入了以政府及应用为主的阶段，其 他主要的应用领域包括： 机场、 旅客控制 政府部门 个人使用 （ 门禁、 考勤 ） 法律执行 消费者管理系统 金融管理服务系统 计算机登录管理 医疗保健系统 而在国内， 经过十多年的发展， 生物识别核心算法有了比较大的发 展，但是距离国外优秀的算法仍旧 有一定差距。 因此， 很多厂商采用集 成国外的算法的方式开发自己的产 品。而硬件采集设备与国外的差距 更大，国内还没有形成能提供比较 完善、成熟的外围硬件核心产品的 设备供应商。国际市场上主要的采 集设备的供应都由国外的几大设备 供应商如： 7898)’:;*+(<=’， 3>)?*=@
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中国安防产品信息
#""$ 年第 % 期
生物特征识别 门禁系统专题
上。在这方面，中科院自动化所生 物特征认证与测评中心的研究也走 在了世界的前沿。与国家 “ ($# 计 划”支持的三维动画课题相结合， 自动化所生物认证中心，组建了以 谭铁牛、田捷为核心的博士研究团 队。 在应用技术层面上，生物特征 识别技术与 )* 卡技术的结合是+&& 以后的技术发展趋势， 在现阶段， 现 有的数据库技术无法解决在极大尺 度下的生物特征识别技术应用。于 是，人们采取一种稍加变通的方法 实现特定的用途。 即： 结合 )* 卡， 将 生物特征存入到 )* 卡中， 通过对比 或卡号所代表的）特征将 )* 卡中 （ 从而达 &： , 算法转化为 &- & 算法， 到减小运算量的目的。 总体来说，生物识别技术整体 上蓬勃发展， 新的算法、 新的工具、 新的硬件、新的识别技术层出不 穷。中国的生物识别核心技术在以 中科院自动化所生物特征认证与测 评中心的推动下，站在了世界的科 研前沿。但应用技术的发展与国际 上的整体发展还有比较大的差距。 应用技术难题 与传统的密码、钥匙、证卡技 术相比，生物识别技术的本质原理 不是一个 &"". 识别的技术，它是 通过概率匹配实现的识别技术。而 一般的数据库查找是确定内容搜索 的技术。这种确定内容查找的数据 库技术经过近百年的发展，已经有 了各种各样优秀、有效的算法实现 大数据库上的迅速查找。而以概率 匹配为特点的生物识别要在传统的 数据库技术上实现，所要求的计算 量比传统的数据库匹配技术的计算 量要高 ! / # 个数量级 （ &"" / &""" 倍）。同时，随着数据库的线性增 大，其 &： , 算法的计算量也线性 增大，而生物识别技术最有效的应 用是在全尺寸数据库上的应用。比 如全球的人口都有统一的生物特征 数据库。而目前的数据库技术要实 现在如此大尺寸的数据库上的查找 还基本上不可能。这也是生物特征 识别技术发展的一个技术瓶颈。 先天缺陷 在另一方面，生物特征识别技 术的唯一性既是这个技术的优点， 也是这个技术的缺陷，一旦这个特 征被伪造，系统就将在所有层面上 失去效力， 同时， 这种失效是无法弥 补的失效。如果是密码技术的话， 一旦一个密码被伪造，就可以重新 设定一个新的密码，整个系统可以 在新的密码体系下良好运行。所以 唯一性是生物特征识别技术先天的 优点， 也是它先天的缺陷。 以指纹识别技术为例， 从 !""" 年开始， 在德国、 日本、 美国、 英国等 国家都有人宣布，他们成功地发明 了新型的材料以及工艺过程可以很 方便的采集到人们留在任何地方的 指纹，并使用伪造的指纹成功地使 得原有的系统失效。这就让人们对 生物特征识别这个系统的安全性产 生了本质的疑问。 解决方法 为了既避免生物识别技术的缺 点， 又利用生物识别技术的优点， 通 过外围方法提高识别系统的防伪性 能是一条可行的途径。 对指纹识别系统来说，可以通 过同时测量指纹的温度、湿度、压 力、 弹性等进行伪造特征的鉴别， 虹 膜可以通过眼皮识别、虹膜动态识 别等技术鉴别造假的虹膜，而面像 则可以通过三维面部特征的处理提 高面像识别的防伪性。 另外一条途径是通过探索新的 技术方向实现防伪。比如前面所提 到的颅骨识别， 与虹膜一样， 由于颅 骨属于人体内部结构，伪造的成本 很高， 难度很大， 作假的可能性几乎 不存在。但开发新的识别方法的推 广、 应用产品的成型、 用户普遍接受 需要经历一个很长的时间段，其前 景更加难以预测。
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%66 以后高速增长的市场
%66 事件是生物特征认证技术
在全球发展的一个转折点。 %66 以 后，生物识别技术的重要性被全球 各国政府更加清楚地认识到。传统 的身份鉴别技术在面临反恐任务时
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逐渐普及的生物特征 认证技术
在国外，经过 #" 多年的发展，
生物特征认证技术的软硬件相对比 较成熟，已经产生了比较有规模的 技术成熟、有实力的厂商。生物识 别技术的产品在主流社会中开始了
心算法到外围硬件采集设备都在不 断的演进、升级的过程中，原有的 一些技术、算法、硬件随着相关技 术的不断进步不断突破原有的技术 框架，提出新的解决方案。在
#""" 年前后，国际 国内有一种看
法，甚至部分权威人士也认为指纹 识别算法经过多年的发展已经到达 了一个极限，不可能再有更多的发 展了。但是， $ 年以后的今天，当 我们回头再看这样的言论，让我们 不禁 想起 ()/ 在最 初推 出计 算机 的时候认定：全球的计算机需求量 不会超过 + 0 ’" 台；以及比尔盖茨 在 最 初 将 123 的 基 本 内 存 定 为
’#- 左右，与面像识别占有差不多
的份额。 而在中国，由于技术的不成 熟，#""# 年的整体市场中，指纹识 其 别的市场占有超过 &.- 的份额。 他识别技术的市场基本没有启动。 这也充分说明了与国际上正在高 速增长的市场相比，中国的市场， 是一个潜力更大，具有更高增长可 能性的市场。同时， 中国 ’$ 亿人口 的国家规模就决定了中国也是未 来全球最大的生物特征认证技术 市场。
门禁系统专题 生物特征识别
生物特征识别技术综述
% 何杰
中科院自动化所生物特征认证与测评中心
网络技术 #* 世纪是信息技术、 的世纪，也是人类摆脱传统的技术 束缚，越来越自由的世纪。在这个 以信息、 自由为特点的世纪里， 生物 特征认证技术， 作为 #$ 世纪末期才 开始蓬勃发展的高新技术，必将在 社会生活中占据越来越重要的位 置，从根本上改变人类的生活方 式。 虹膜、 指纹、 +,- 这些人体本身 的特点， 将逐步取代现有的密码、 钥 匙，成为人们习惯的生活方式，同 时，最大限度的保证个人资料的安 全，最大限度的防止各种类型的刑 事、 经济犯罪活动。
B*+8-8A<C、 DE0、 /’=’(<=8A 等公 )*A，
司把持。 同时，国内的应用处于发展初 期， 应用主要分布在比较分散、 自发 性的企业级应用上。 !""! 年总体约 为 !F G 亿 的 市 场 中 （ 终端市场总 量） ，超过 H"I 的产品都用于低端 的考勤、 门禁上。在行业应用上， 警 用系统 . 3J0K 2 的市场超过了 H"I ， 其他的应用分布在金融单位、社保 系统、 政府部门等应用领域。 在地区 应用上，也随经济的发展呈现出不 同的特点。 总体来说， 北京、 上海、 广 东既是经济发展的领导地区，也是 生物识别市场应用的主体。 # 个地 区 加起 来的 应用 占了 超过 $"I 的 市场容量。
#""# 年开始就 在人力、物 力、财
力上进行了大量的投入，对面像识 别进行重点研究。国内的 (; 业龙 头：联想集团也开始与中科院自动 化所合作在三维成像的面像识别上 进行前期研究。 除了指纹、 虹膜、 面像的研究高 速发展以外，国际国内的研究机构 对其他一些生物特征识别技术的研 究也从来没有停止过。 声纹识别因为其容易采集、非 侵犯性、可以用于公用通信线路监 听的特点而受到国家安全部门的重 视。签字体识别因可以与现在的金 融体系在一定程度上结合而在一定 的程度内有其生命力。业界对诸如 掌纹、 掌型、 耳型、 视网膜、 步 1<:、 态、中间件等识别技术的研究也在 继续向前推进。也有部分研究人员 从事诸如指型、 静脉、 体味、 打字习 惯等其它生理特征的研究。 最近国际上出现了一种新的识 别技术：颅骨识别。这可以说是一 项全新的识别技术，与传统基于二 维图像的识别技术不同，颅骨识别 需要在三维的空间上对识别对象进 行处理。由此导致以前的很多在二 维识别对象处理上很有效的数理工 具无法应用在这个新的识别技术
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什么是生物特征认证 技术？
网络信息化时代的一大特征就
是身份的数字化和隐性化 3 如何准 确鉴定一个人的身份，保护信息安 全是当今信息化时代必须解决的一 个关键社会问题。信用卡号、 银行帐 号、 身份证号、 网络登录号， 我们可能 被生活中越来越多的需要记忆的密 码搅得心烦意乱。如何不用记忆这 些密码而又不用担心自己身份无法 认定呢？正在悄然兴起的生物特征 识别技术正好可以解决上述问题。