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    迎接生物识别时代的到来(图)

    放大字体  缩小字体 发布日期:2013-12-09  浏览次数:9932
    核心提示:  所谓生物特征识别,是指通过计算机将人体所固有的生理特征或行为特征收集并进行处理,来进行个人身份鉴定的技术。生理特征与


      所谓生物特征识别,是指通过计算机将人体所固有的生理特征或行为特征收集并进行处理,来进行个人身份鉴定的技术。生理特征与生俱来,多为先天性的;行为特征则是习惯使然,多为后天形成。科学家将生理和行为特征统称为生物特征,常见的生物特征包括指纹、掌纹、虹膜、脸像、声音、笔迹等。  

      目前,国外许多高新技术公司正在试图用眼睛虹膜、指纹、面貌特征等取代人们手中的信用卡或密码,并且已经开始在机场、银行和各种电子器具上进行了实际应用。美国一家高技术公司研制出的虹膜识别系统已经应用在美国得克萨斯州联合银行的三个营业部内。储户来办理银行业务,无需银行卡,更没有回忆密码的烦恼。他们在取款机上取钱时,一台摄像机首先对用户的眼睛进行扫描,然后将扫描图像转化成数字信息与数据库中的资料核对,以对用户的身份进行检验。日本三菱电机公司不久前将“指纹认证装置”微型化,并内置于公司将要推出的手机中。在使用者打电话时只要用手指触摸手机的传感器部位,手机就能马上识别出指纹是否与使用者事先登记的指纹一致。如果与事先登记的指纹不相符合,电话就不能接通。这使手机用户再也不必担心手机被人盗用了。  

      生物识别技术最有前途的应用领域或许是在电子商务领域。预计,到2002年,全球通过入门网站达成的贸易额将达5万亿美元。此外,预计到2005年,全球因特网用户将达到7.65亿,与此同时,网络黑客的破坏活动也会层出不穷。鉴于生物识别的可靠性,未来人们在网上购物或交易时,需首先在生物识别仪上进行身份认证,可以保证网络管理机构有效地监督网络交易的参与者,并大大减少不法分子对网络交易的破坏活动。  

      美国前总统克林顿曾签署了电子签名法案,使电子签名在美国获得与普通书面签名一样的法律地位,从而进一步方便了企业和消费者在网上做生意。而这项法案的签署,同时也促使美国各大生物技术公司加紧开发保证电子签名安全的技术,其中主要包括验证个人身份的加密数字代码装置和附加在计算机上的指纹或虹膜检查设施等。 

      基于生物特征的身份鉴别技术的研究伴随着这一应用的发展越来越深入,逐渐自成系统。椐科学家介绍,能够用来鉴别身份的生物特征应该具有以下特点。广泛性:每个人都应该具有这种特征;惟一性:每个人拥有的特征应该各不相同;稳定性:所选择的特征应该不随时间变化而发生变化;可采集性:所选择的特征应该便于测量。 

      实际的应用还给基于生物特征的身份鉴别系统提出了更多的要求,如:性能要求,所选择的生物统计特征能够达到多高的识别率;对于资源的要求,识别的效率如何;可接受性,使用者在多大程度上愿意接受所选择的生物统计特征系统;安全性能,系统是否能够防止被攻击;是否具有相关的、可信的研究背景作为技术支持;提取的特征容量、特征模板是否占用较小的存储空间;价格是否为用户所接受;是否具有较高的注册和识别速度;是否具有非侵犯性。  

      遗憾的是,到目前为止,还没有任何一种单项生物特征可以满足上述全部要求。基于各种不同生物特征的身份鉴别系统各有优缺点,分别适用于不同的范围。但对于不同的生物特征身份鉴别系统,应有统一的评价标准。  

      目前,一些用于身份鉴别的生物统计特征主要有声纹、指纹、脸像、虹膜、笔迹、步态、红外温谱图等,另外还有一些生物特征可以用于身份鉴别,包括耳形、DNA、视网膜、手形、掌纹、体味、足迹等。  

      迄今为止,还没有哪一个单项生物特征能达到完美无缺的要求。另外,每种生物特征都有自己的适用范围。比如,有些人的指纹无法提取特征,患白内障的人虹膜会发生变化等。在对安全有严格要求的应用领域中,人们往往需要融合多种生物特征来实现高精度的识别系统。数据融合是一种通过集成多知识源的信息和不同专家的意见以产生一个决策的方法,将数据融合方法用于身份鉴别,结合多种生理和行为特征进行身份鉴别,提高鉴别系统的精度和可靠性,这无疑是身份鉴别领域发展的必然趋势。  

      虹膜识别  

      到目前为止,虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的。每个人虹膜的结构各不相同,并且这种独特的虹膜结构在人的一生中几乎不发生变化。这个观点有两方面的依据:第一个依据来自于临床观察。眼科学家和解剖学家经过大量的观察发现,虹膜具有独特的结构,即便对于同一个人,左眼和右眼的虹膜区别也是十分明显的。经过进一步持续的观察,科学家们发现,自童年以后,虹膜在人的一生中所发生的变化十分微小。支持这一观点的第二个证据来自发育生物学。科学家发现,尽管虹膜的基本结构是由内在的遗传基因决定的,但是,外界环境却对虹膜独特的细微结构起着决定性作用。这种外部环境是指在生命初期虹膜形成之前的胚胎发育环境。因此,自然界不可能出现完全相同的两个虹膜。发育生物学家通过大量观察发现,当虹膜发育完全以后,它在人的一生中是稳定不变的,因而具有稳定性。另外,由于虹膜的外部有透明的角膜将其与外界相隔离,因此,发育完全的虹膜不易受到外界的伤害而产生变化。  

      指纹识别  

      指纹是指人类手指上的条状纹路,它们的形成依赖于胚胎发育时的环境。“没有两个完全相同的指纹”这一观点已经得到公认。指纹识别已经有了很长一段历史。目前,全球范围内都建立了指纹鉴定机构以及罪犯指纹数据库,指纹鉴定已经被官方所接受,成为司法部门有效的身份鉴定手段。  

      作为最传统、最成熟的生物鉴定方式,指纹有以下两个突出的优点:稳定性指纹具有很强的相对稳定性。从胎儿在6个月时指纹完全形成到人死后尸体腐烂,指纹的纹线类型、结构、统计特征的总体分布等始终没有明显变化。独特性指纹具有明显的独特性。至今还找不出两个指纹完全相同的人。由于皮肤表皮上的纹路是在胎儿6个月时形成的,因此,同卵双胞胎的指纹也是不相同的。不仅人与人之间不同,就是同一个人的十指指纹也有明显的区别。  

      随着指纹识别技术的发展以及产品产业化的推进,不但广泛应用于人们已经熟知的公安、破案、保安、金融等领域以及笔记本电脑和手机等设备中,还将走入居民身份证。  

      红外温谱图  

      人的身体各个部位都在向外散发热量,而这种散发热量的模式就是一种每人都不同的生物特征。通过红外设备可以获得反映身体各个部位的发热强度的图像,这种图像称为温谱图。拍摄温谱图的方法和拍摄普通照片的方法类似,因此,可以用人体的各个部位来进行鉴别。温谱图的另一个应用是吸毒检测,因为人体服用某种毒品后,其温谱图会显示特定的结构。目前,已经有温谱图身份鉴别产品问世,但是由于红外测温设备价格昂贵,使该技术不能得到广泛的应用。  

      步态识别  

      步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。尽管步态不是每个人都不相同的,但是它也提供了充足的信息来识别人的身份。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与脸像识别类似,具有非侵犯性和可接受性。但是,由于序列图像的数据量较大,因此步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。  

      语音识别  

      中国科学院自动化研究所日前推出一项高科技成果:用语音而不是用遥控器控制电视机、电风扇、空调等家用电器,使行动不便的人及盲人免除难以按键之苦。该所以模式识别国家重点实验室为技术支撑,研究和制造出“智能家居的中央语音控制器”,它能使家电听懂人的语言,并能按照人的语音命令开机或关机。它能在家庭范围内对电视机、电风扇、空调等家电随时随地进行语音控制,不必使用遥控器,给人们生活带来极大的便利。  

      笔迹识别  

      随着计算机技术和网络技术的发展与普及,笔迹鉴别技术的应用领域更为宽广,突破了原有的应用范畴,比如,计算机登录、信息网入网、信用卡签字、电子商务等。从身份识别的角度看,笔迹是一种稳定的行为特征,笔迹的获取具有非侵犯性(或非接触性),易为人所接受。  

      计算机笔迹鉴别主要分为在线(on-line)和离线(off-line)两类。离线笔迹鉴别的对象是写在纸上的字符,通过扫描仪和摄像机转化为计算机能处理的信号;而在线的笔迹鉴别则通过专用的数字板或数字仪实时采集书写信号,它不仅可以采集到笔迹序列并转化成图像,而且可以记录书写的压力、速度等信息,可为笔迹鉴别提供更丰富的信息。

     
     
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