生物識別技術(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）、可以測量或可自動識別和驗(yàn)證、遺傳性或終身不變等特點(diǎn)。所謂生物識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，存儲于計(jì)算機(jī)中，利用可靠的匹配算法來完成驗(yàn)證與識別個人身份的過程。
一、生物識別技術(shù)概念
生物識別技術(shù)的特征分類
生物識別的涵義很廣，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、語音、行走步態(tài)等。生物識別系統(tǒng)則對生物特征進(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)人們同識別系統(tǒng)交互進(jìn)行身份認(rèn)證時，識別系統(tǒng)通過獲取其特征與數(shù)據(jù)庫中的特征模板進(jìn)行比對，以確定二者是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。
下表對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很大方便，但痕跡易被他人利用來造假，則不利于信息安全。再則，虹膜相對不易因傷受損，更加大大減少了因外傷而導(dǎo)致無法進(jìn)行識別的可能性。而靜脈識別更，度可以和虹膜識別媲美，無需接觸，操作方便，適應(yīng)人群廣泛。
二、幾種常見的生物特征識別方式
1.指紋識別
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)。指紋識別即指通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來進(jìn)行鑒別。由于每個人的指紋不同，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。
指紋識別技術(shù)是目前zui成熟且價格便宜的生物特征識別技術(shù)。目前來說指紋識別的技術(shù)應(yīng)用，我們不僅在門禁、考勤系統(tǒng)中可以看到指紋識別技術(shù)的身影，市場上有了更多指紋識別的應(yīng)用：如筆記本電腦、手機(jī)、汽車、銀行支付都可應(yīng)用指紋識別的技術(shù)。
2.靜脈識別
靜脈識別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識別儀取得個人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)比對算法提取特征值，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。靜脈比對時，實(shí)時采取靜脈圖，提取特征值，運(yùn)用的濾波、圖像二值化、細(xì)化手段對數(shù)字圖像提取特征，同存儲在主機(jī)中靜脈特征值比對，采用復(fù)雜的匹配算法對靜脈特征進(jìn)行匹配，從而對個人進(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個月起開始發(fā)育，到第8個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。
虹膜識別通過對比虹膜圖像特征之間的相似性來確定人們的身份，其核心是使用模式識別、圖像處理等方法對人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配，從而實(shí)現(xiàn)自動的個人身份認(rèn)證。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的測試結(jié)果表明：虹膜識別是各種生物特征識別方法中錯誤率zui低的。從普通家庭門禁、單位考勤到銀行保險柜、金融交易確認(rèn)，應(yīng)用后都可有效簡化通行驗(yàn)證手續(xù)、確保安全。如果手機(jī)加載“虹膜識別”，即使丟失也不用擔(dān)心信息泄露。機(jī)場通關(guān)安檢中采用虹膜識別技術(shù)，將縮短通關(guān)時間，提高安全等級。
4.視網(wǎng)膜識別
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。視網(wǎng)膜識別的優(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；使用者也無需和設(shè)備進(jìn)行直接的接觸；同時它是一個zui難欺騙的系統(tǒng)，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜是不可見的，故而不會被偽造。另一方面，視網(wǎng)膜識別也有一些不完善的，如：視網(wǎng)膜技術(shù)可能會給使用者帶來健康的損壞，這需要進(jìn)一步的研究；設(shè)備投入較為昂貴，識別過程的要求也高，因此角膜掃描識別在普遍推廣應(yīng)用上具有一定的難度。
5.面部識別
面部識別是根據(jù)人的面部特征來進(jìn)行身份識別的技術(shù)，包括標(biāo)準(zhǔn)視頻識別和熱成像技術(shù)兩種。
標(biāo)準(zhǔn)視頻識別是透過普通攝像頭記錄下被拍攝者眼睛、鼻子、嘴的形狀及相對位置等面部特征，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行身份識別。視頻面部識別是一種常見的身份識別方式，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)生的熱輻射來產(chǎn)生面部圖像。與視頻識別不同的是，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)識別
手掌幾何學(xué)識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進(jìn)行識別，的產(chǎn)品還可以識別三維圖象。作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學(xué)識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用戶人數(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別項(xiàng)目中的技術(shù)。
7.DNA識別
人體內(nèi)的DNA在整個人類范圍內(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，除了對同卵雙胞胎個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)無法正確的對這類人群進(jìn)行鑒別。
8.聲音和簽字識別
聲音和簽字識別屬于行為識別的范疇。聲音識別主要是利用人的聲音特點(diǎn)進(jìn)行身份識別。聲音識別的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種非接觸識別技術(shù)，容易為公眾所接受。但聲音會隨音量、音速和音質(zhì)的變化而影響。比如，一個人感冒時說話和平時說話就會有明顯差異。再者，一個人也可有意識地對自己的聲音進(jìn)行偽裝和控制，從而給鑒別帶來一定困難。簽字是一種傳統(tǒng)身份認(rèn)證手段?，F(xiàn)代簽字識別技術(shù)，主要是透過測量簽字者的字形及不同筆劃間的速度、順序和壓力特征，對簽字者的身份進(jìn)行鑒別。簽字與聲音識別一樣，也是一種行為測定，因此，同樣會受人為因素的影響。
9.親子鑒定（基因識別）
由于人體約有30億個核苷酸構(gòu)成整個染色體系統(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人具有*相同的30億個核苷酸的組成序列，這就是人的遺傳多態(tài)性。盡管遺傳多態(tài)性的存在，但每一個人的染色體必然也只能來自其父母，這就是DNA親子鑒定的理論基礎(chǔ)。
三、生物特征識別在中國的發(fā)展?fàn)顩r
我國生物特征識別行業(yè)zui早發(fā)展的是指紋識別技術(shù)，基本與國外同步，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)展相對比較成熟。而我國對于人臉識別、虹膜識別、掌形識別等生物認(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、模式識別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的譚鐵牛入選中科院的“百人計(jì)劃”，辭去英國雷丁大學(xué)的終身教職務(wù)回國，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，開始了我國對人臉、虹膜、掌紋等生物特征識別領(lǐng)域的研究。目前，中科院自動化研究所是我國的生物特征識別認(rèn)證科研機(jī)構(gòu)，在人臉識別、虹膜識別、指紋識別、掌紋識別等領(lǐng)域均已取得了國內(nèi)或的研究成果。以國內(nèi)*科研單位、高校的生物特征識別科研成果為依托，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別領(lǐng)域的高新技術(shù)公司慢慢發(fā)展起來，帶動著行業(yè)的發(fā)展。
自2003年后，生物特征識別行業(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，中國生物特征識別行業(yè)開始誕生了一批在細(xì)分市場具有領(lǐng)導(dǎo)優(yōu)勢的企業(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。以中科院自動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別產(chǎn)業(yè)化方面積極探索，于2006年10月研發(fā)出國內(nèi)*款嵌入式網(wǎng)絡(luò)化虹膜識別儀，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、銀晨科技在人臉識別等技術(shù)上都取得了水平。
我國《信息安全技術(shù)虹膜識別系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T20979-2007）國家標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會審查批準(zhǔn)，將于2007年11月1日正式實(shí)施。這是我國生物特征識別領(lǐng)域的*個國家標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)的制定對我國生物特征識別產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義。這是我國生物識別行業(yè)的*個標(biāo)準(zhǔn)。
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