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探究生物識別技術未來的發展方向

  • 人臉識別

  人臉識別技術是另一種應用較為廣泛生物識別技術。該技術以人的面部的外觀特徵為分析目標,包括:眼、眉毛、鼻、耳廓、嘴脣、下巴等面部器官的外狀、大小、位置以及它們相互間對應的平面或立體空間關係等。該類外觀特徵的直觀性較好,具有較高的惟一性。

  人臉識別目前又分兩種主要的識別技術,一種是基於對標準視訊影象的識別,通過攝像頭拍攝人體圖形並轉換成數字訊號,再利用計算器對圖形進行人臉圖片抽取和分析以及匹配。視訊影象面部識別是一種常見的身份識別方式,現已被廣泛用於公共安全領域。視訊影象識別容易目標光照影響,同時人體面部與攝像機的成像角度也會顯著影響識別效果。

  另一種人臉識別技術是熱成像技術,主要通過分析面部血液產生的熱輻射來產生面部影象並進行分析。其依據是人體面部各個部位的骨骼與肌肉組織的溫度不同,向外界散發出來的紅外光譜也不同,並且具備個人惟一性,不受外界光照度的影響,在黑暗情況下也能正常使用,並且不易通過化妝來遮蓋及偽造。

  近些年迅速發展起來的另一種解決人臉識別方案是基於主動近紅外影象的多光源人臉識別技術。它可以克服光線變化的影響,已經取得了卓越的識別效能,在精度、穩定性和速度方面的整體系統效能超過三維影象人臉識別。這項技術在近兩三年發展迅速,使人臉識別技術逐漸走向實用化。

  • 語音識別

  語音識別主要是利用人的聲音特點進行身份識別,有文字相關與文字無關兩種。前者基於對預定文字發音的識別,實現較為簡單但容易被模仿;後者可對任意文字發音進行識別,實現難度大但防偽性有較大提高。聲音識別的優點在於它是一種非接觸識別技術,容易為公眾所接受。但聲音會隨音量、音速和音質的變化而影響。比如,一個人感冒時說話和平時說話就會有明顯差異;此外,一個人也可有意識地對自己的聲音進行偽裝和控制,從而給鑑別帶來一定困難;同時,環境噪聲和干擾對語音識別有嚴重影響。因此,語音識別整體的識別率並不高,隨著技術的發展,語言識別率不斷在提高,並在一些領域(如移動終端的語言助手)變為實用,但用於身份識別的場合並不多。

  • 筆跡識別

  筆跡識別主要是透過測量簽字者的字形及不同筆劃間的速度、順序和壓力特徵,對簽字者的身份進行鑑別。利用筆跡鑑定身份在日常生活中已獲得普通應用,如信用卡交易簽名等。筆跡識別系統通常有靜態和動態兩種。靜態系統僅利用筆跡的幾何形狀特徵進行識別,由於筆跡比較容易被模仿,因此靜態方式防偽性較差;動態系統同時利用幾何形狀特徵和運動特徵(如書寫時的加速度、速度、運動軌跡等)進行識別,由於運動特徵無法從寫好的筆跡中獲得難於模仿,因此動態方式具有較強的防偽性。

  •虹膜、視網膜識別

  虹膜是瞳孔周圍有顏色的肌肉組織。研究表明,人的眼虹膜上有很多微小的凹凸起伏和條狀組織,其表面特徵幾乎是唯一的。早在20世紀30年代,人們就提出了利用眼虹膜進行身份識別的設想,但直到近兩年英國劍橋大學科學家多各曼開發出一種新的編碼方式,才使這項技術真正走向實用。虹膜識別的工作過程,與指紋識別  有些類似。科學家先要將掃描的虹膜影象轉換為2048位的數字程式碼,儲存到計算器資料庫中。當進行身份識別時,只需將掃描的待檢測者的虹膜影象,與事先儲存的數字程式碼相對照,即可判明身份。但利用視網膜進行身份識別,需要用鐳射照射眼球后面才能獲得視網膜的特徵影象,不僅裝置複雜昂貴,對眼睛健康也會帶來一定損害。因此,如何利用這一生物特徵進行身份識別,尚有待進一步研究。

  • 指脈識別(靜脈識別)

  指脈識別技術的原理是根據血液中的血紅素有吸收紅外線光的特質,將具紅外線感應度的小型照相機對著手指進行攝影,即可將照著血管的陰影處攝出影象來,然後將血管圖樣進行數字處理,製成血管圖樣影像,並使用複雜的演算法從資料庫中進行匹配,從而對個人進行身份鑑定,確認身份。應技術目前分為手指靜脈識別技術和手背靜脈識別。

  指脈識別技術具有多項重要特點,使它在高度安全性和使用便捷性上遠勝於其它生物識別技術。主要體現在以下幾個方面:

  高度防偽:靜脈隱藏在身體內部,被複制或盜用的機率很小

  簡易便用:使用者心理抗拒性低,受生理和環境影響的因素也低,包括:乾燥面板,油汙,灰塵等汙染,面板表面異常等。

  高度準確:認假率為0.0001%,拒真率為0.01%,註冊失敗率為0%。

  快速識別:原始手指靜脈影像被捕獲並數字化處理,影象比對由日立專有的手指靜脈提取演算法完成,整個過程不到1秒。

  基於上述的這些特點,指脈識別技術快速在許多領域被應用,並幾乎可以應用於所有需要個人資訊識別的領域,讓其身份識別、資訊保密和管理工作提升到一個新的境界。

  生物識別技術的侷限性與發展前景

  生物識別技術有做自己獨特的優勢,但並不是完美無缺.如指紋識別,就面臨指紋膜冒充指紋矇混過關的問題;人面識別,簡單易個容也許就能過關;虹膜識別技術對黑眼睛存在識別難問題,對於盲人和眼疾患者是無能為力;聲音、筆跡也並不難以模仿;靜脈識別也存在易受溫度干擾影響識別率的問題。

  儘管如此,隨著各種生物特徵識別技術的不斷髮展和提高,在全球資訊化、網路化的大背景下,生物特徵識別技術的應用面會越來越廣,深度會不斷深入.首先,在物聯網這個大趨勢下,生物識別技術解決了身份識別這個日常但很重要的問題,精準、快捷的身份識別能力能夠與越來越多的行業應用相結合,並通過網路共享,為人們帶來更加安全、便利的生活;其次,多種生物識別技術的融合,有助於提高身份鑑別的準確性和安全性,使其能夠更加深入應用到對安全性要求較高的行業中;  此外,新型生物技術的不斷髮現(如虹膜識別、DNA識別)與發展,使得生物識別技術除了在傳統的應用市場不斷擴大自己的市場份額外,還能夠不斷在非傳統應用場合開闢新的市場,對社會的發展造成深層次的影響。