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方兴未艾的生物识别技术

2007-10-16

本报记者王玲实习生孟雪

我国第一套生物认证出入境通关系统

    我国自主研制的指纹识别系统已经投入生产。

    日常生活中，无论我们到银行取钱、在网上交易，还是注册网络服务、刷卡消费，都需要身份的识别。查看身份证、输入密码等传统的身份识别方式不仅繁琐还难免受到证件伪造、密码破解等手段的威胁。但令人欣喜的是，近年来不断发展的生物识别技术正被越来越多地应用于身份识别，从而更有效地保护我们的安全和隐私。

    基于生物特征  惟一而且稳定
    打开手掌，仔细观察，我们可以看到人的手指上有很多纹路，这些纹路有一定的方向、并有一些交叉，纹路的断点和交叉汇集在一起，就形成了一个指纹区别于其他指纹的特征。这些特征是识别人身份的重要依据。指纹识别技术就是通过对指纹进行采集、分析后，与模板库中存储的指纹对比，自动、准确地鉴别出个人身份的。

    利用指纹进行身份识别只是生物识别技术的一种。生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。手形、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓、签字、声音等都是人的生物特征，它们都具有惟一性和稳定性。基于这些特征，人们已经发展了手形识别、人脸识别、虹膜识别、发音识别等多种生物识别技术。

    中科院自动化研究所生物识别与安全技术研究中心主任李子青介绍，人类利用生物特征识别的历史十分悠久，可追溯到古埃及人通过测量人体各部位的尺寸来进行身份鉴别。我国古代也有按手印做契约的例子，这些都是生物识别技术的雏形。现代生物识别技术始于上世纪70年代中期，由于早期的识别设备比较昂贵，因而仅限于安全级别要求较高的领域。现在，随着微处理器及各种电子元器件成本不断降低、精度逐渐提高，生物识别系统逐渐应用于商业上的授权控制，如门禁、企业考勤管理系统安全认证等领域。

    “利用生物识别技术进行身份识别，过程方便、快捷，而且大大提高了安全系数。”李子青说，生物识别技术认定的是人本身，首先通过采集系统对个人的生物特征进行取样，提取其惟一的特征并且转化成数字代码，再将这些代码组成特征模板，存储在数据库中。当人们与识别系统交互进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝。

    由于每个人的生物特征都具有与其他人不同的惟一性，以及在一定时期内不变的稳定性，所以与传统的身份识别手段相比，基于生物特征识别的生物识别技术不易伪造或假冒、不易遗忘或丢失，非常安全、可靠和准确。同时，生物识别技术产品借助于现代计算机技术实现，很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。

    各具优势特色   互补以期完善
    近几年来，生物识别技术的发展可谓百花齐放。指纹识别、虹膜识别、人脸识别等利用人体生物特征的各种生物识别技术除了都具有惟一性的特点外，又各自有其独特的优点和缺点。李子青指出，目前任何一种生物识别方式都做不到完美，这就需要各种技术在不断发展的同时互为补充。

    指纹识别技术是一项研究最早、应用最广泛的生物识别技术，它具有样本采集方便、采集仪小型化、识别系统成本较低等特点。中科院自动化研究所复杂系统与智能科学试验室杨鑫博士说，每个人的指纹都是固定的，不会随着年龄的增长或身体健康程度的变化而变化，用指纹识别技术进行身份鉴定可以保证准确率。“如果想增加可靠性，只需登记更多的指纹，最多可达到10个，这样就构成了多重口令，能有效地提高安全性。”当然，由于有的人手脱皮、出汗或干体力活，大概5%至10%的人没有指纹或指纹特征很少。“外力大小、指压方位不一样，也会使指纹产生变形，这些情况都会影响指纹识别的可靠性。”在这种情况下，我们就要利用其他生物识别技术进行身份识别，例如人脸识别技术。

    人脸识别技术是非接触的，人脸图像可以通过直接、自然的方式获取，而不需要用户与设备直接接触。因此，人脸识别直接、友好、方便，易于被用户所接受。人脸识别技术的进一步完善依赖于提取特征和比对技术的提高，而采集图像的设备比其技术要昂贵得多。但是，当人的面部发生变化时，人脸识别准确率会受到影响，对于长相十分相像的双胞胎，人脸识别技术也有些无能为力。

    “我们可以利用虹膜识别技术辨别长相酷似的双胞胎。”中科院自动化研究所模式识别国家重点试验室孙哲南博士说，在红外光源的照射下，虹膜纹理显现出一些类似于斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等细节特征。虹膜识别就是根据不同人眼虹膜图像间存在的细微差异来辨别人的身份。全世界找不到虹膜特征完全相同的两个人，即使双胞胎、同一人的左右眼也不一样。所以虹膜被科学家测评为识别精度最高的生物特征。

    基于人脑视觉认知机理，中科院自动化研究所开发了鲁棒高效的虹膜识别新技术，已经进行了产业化并出口美国。孙哲南博士说：“目前，我们在虹膜图像获取、处理、分析和识别等方面都进行了系统研究，拥有完全自主知识产权的虹膜识别系统，整体水平居于世界前列。我们利用自主研发的虹膜采集设备建立了世界上最大的共享虹膜图像数据库，国际上已有来自70个国家和地区的2000多家科研机构申请使用。”

    应用前景广阔   研发速度加快
    随着科技的发展，生物识别技术的应用已经不是什么新鲜事了。尤其是在公安刑侦领域，生物识别技术的应用已十分普遍。据了解，我国几乎每个刑侦队和派出所都建立了指纹库，将罪犯10个指头的指纹资料存储在模板数据库中。如果犯罪分子再次作案，就可以通过提取犯罪现场指纹进行比对来确定犯罪嫌疑人。

    近年来，生物识别技术已经逐渐从法律、公安刑侦领域的应用，推广到民用市场，离人们的生活越来越近。原来只有在电影里看到的场景，出现在我们身边了。一些办公场所或政府机关开始采用生物自动识别技术进行门禁管理和考勤，人们只要按下指纹或面对屏幕几秒钟，就可以轻松准确地得到身份确认，从而进入办公室了。

    有关专家指出，指纹识别、虹膜识别、人脸识别等生物识别技术即将成为钥匙和密码卡的终结者，更加方便人们的日常生活。德国的一些超市已经推出了一款新型的指纹付账系统。事先将个人银行信息，大拇指、食指的指纹进行关联注册，指纹就能在结账时发挥信用卡的作用了，顾客只需将拇指轻轻地在指纹识别器上一扫，就能完成支付，而且扫描仪能够识别指纹真假，不必担心出现伪造指纹的情况。

    在国际通关中，虹膜识别已是身份验证的主要手段。阿姆斯特丹的一家机场运行其自动虹膜识别过境项目服务已经有5年多了，乘客只要盯着镜头看一下就能完成入境手续，在大多数情况下，处理时间不超过10秒钟。在我国，虹膜识别技术已被用在了矿井人员安全监测等方面。孙哲南博士说，由于工作原因，矿工的脸和手都比较容易沾染灰尘，这给指纹识别和人脸识别两种方法带来了困难，而采用虹膜识别的方式就比较合适。

    从全球来看，生物识别技术在出入境、机场安检、电子护照以及智能身份证等方面正得到广泛应用。我国的第二代身份证也就生物识别预留了空间；早在2004年4月10日，国际民用航空组织(ICAO)已经要求将含有持证人信息、虹膜、指纹等特定生物信息的IC芯片嵌入电子护照；欧盟各国也达成协议，赞成实行签证指纹识别程序；英国有超过350家指纹图书馆提供指纹借阅图书服务。

    谈到生物识别技术的发展前景，李子青充满信心。他说，生物识别技术的发展前景不可限量。随着数字化、信息化社会的迈进，人们对生物识别技术的了解和认识将逐渐增加，生物识别技术的市场需求会越来越大，而生物识别技术和识别系统的性能也将在不断发展中日益完善，更好地服务大众。

    相关链接
    生物识别的3种主要方式

    指纹识别
    指纹是指手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但是，它蕴涵大量的信息。这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，在信息处理中将它们称作“特征”，依靠特征的惟一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹特征和预先保存的指纹特征，验证他的真实身份。

    人脸识别
    广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等；而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。

    系统输入一般是

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