| | | 2017年07月22日 星期六
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经济观察

科学家和商业机构都在尝试把人本身变成密码,生物识别技术各有神通

谁最靠谱,谁将胜出


    ■本报记者 唐玮婕

    指纹识别

    应用广泛,有局限性

    每个人的指纹都有几个独一无二可测量的特征点,包括嵴、谷和终点、分歧点等,每个特征点都有大约七个特征,人们的十个手指产生最少4900个独立可测量的特征。指纹识别技术通过分析指纹可测量的特征点,从中抽取特征值,然后进行认证。

    上世纪90年代以前,指纹识别技术在国内基本上仅应用于刑侦领域,满足执法部门刑事侦察与法院身份鉴定的专项需要。

    随着计算机图像处理和模式识别理论及大规模集成电路技术的不断发展与成熟,近年来指纹自动识别系统发生了质的飞跃。采集设备体积缩小,识别速度提高,设备及使用成本以及对运行环境的要求逐步降低,指纹采集的速度和方便性都得到提高。目前,在所有生物识别技术中,指纹识别是应用最为广泛的一种,在消费电子、安防等领域早已遍地开花。

    目前,指纹图像采集的技术主要为射频指纹识别技术。射频传感器技术是通过传感器本身发射出微量射频信号,穿透手指的表皮层去控测里层的纹路,以获得最佳的指纹图像。因此对干手指、汗手指、脏手指等困难手指的通过率可高达99%。与此同时,目前的指纹敏感器只对人的真皮皮肤有反应,这从根本上杜绝了人造指纹的问题,防伪能力今非昔比。

    当然,指纹识别技术也有一定的局限性。除了千分之八左右的误识率之外,由于某些人或某些群体的指纹特征少,甚至无指纹,导致难以成像;脱皮、有伤痕等低质量指纹则存在识别困难、识别率低的问题。而对于一些手上老茧较多的体力劳动者等特殊人群来说,识别的困难也会更大。

    声纹识别

    成本低廉,适用要求严格

    所谓声纹,是指用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱。人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程,人在讲话时使用的发声器官———舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面,每个人的差异很大,所以任何两个人的声纹图谱都有差异。与此同时,由于每个人的发音器官都不尽相同,因此在一般情况下,人们能区别不同的人的声音或判断是否是同一人的声音。

    声纹识别设备的工作原理,就是不断地测量、记录声音的波形和变化,以此将现场采集到的声音与之前记录的声音模板进行精准匹配。它非常适合远程身份确认,只需要一个麦克风或电话、手机就可以通过网路实现远程登录。

    不过,声纹识别的缺点也十分明显,比如同一个人的声音具有易变性,易受身体状况、年龄、情绪等的影响;不同的麦克风和信道对识别有影响。此外,这一技术对环境的要求非常高,噪音对识别有干扰,多人说话的情形下,人的声纹特征不易提取等。

    尽管如此,与其他生物特征相比,声纹识别的应用有一些特殊的优势,包括蕴含声纹特征的语音获取方便、自然,声纹提取可在不知不觉中完成,因此使用者的接受程度也高;获取语音的识别成本低廉,使用简单,一个麦克风即可,在使用通讯设备时更无需额外的录音设备;声纹辨认和确认的算法复杂度低。

    人脸识别

    使用便捷,尚不稳定

    人脸识别,指基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术,它借助摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行辨识。

    人脸识别系统的研究始于上世纪60年代,80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高,真正进入初级的应用阶段则在90年代后期,并且以美国、德国和日本的技术应用为主。自动人脸识别的经典流程分为三个步骤:人脸检测、面部特征点定位、特征提取与分类器设计。

    人脸识别系统集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术,同时需结合中间值处理的理论与实现,是生物特征识别的最新应用,其核心技术的实现,展现了弱人工智能向强人工智能的转化。该技术成功的关键,在于是否拥有尖端的核心算法,使识别结果具有实用化的识别率和识别速度。

    如今,人脸识别技术的应用已经不仅限在安全、商务场所中,它已经以各种智能家居产品的形式逐步渗透到平常百姓家。但该技术依然存在不稳定性,人可以通过脸部的变化产生很多表情,而在不同观察角度,人脸的视觉图像也相差很大。另外,人脸识别还受光照条件、口罩、墨镜等遮盖物、年龄等多方面因素的影响。

    虹膜识别

    安全性高,技术难度大

    虹膜是眼睛外部调节瞳孔大小、控制进入眼睛光线数量的肌肉,它是基于褪黑素数量形成的眼睛的有色部分。虹膜识别技术是通过拍摄人眼的虹膜来进行身份的确认,是一项基于生物特征的身份认证技术。

    相对于其他生物识别技术而言,虹膜识别误识率和拒真率已经达到了零几率的识别水平,而虹膜识别又属于非接触式的识别,识别过程方便高效。另外,虹膜是每个人独有的,具有不可复制的唯一性,目前来说它的安全等级最高。

    不过,物联网时代,人们在移动终端上使用虹膜识别技术,还有一定的局限性。比如虹膜识别产品的价格较高,而且实现起来很复杂,对采集到的虹膜图像要求极高。虹膜的拒真率 (相同结构图,而被算法识别为不同) 高,当出现拒真的情况后,很难人为判断识别对像的虹膜是真是假。

    静脉识别

    识别快速,成本较高

    静脉识别是通过指静脉识别仪取得个人手指静脉分布图,将特征值存储。比对时,实时采取静脉图,提取特征值进行匹配,从而对个人进行身份鉴定。如今的静脉识别兼具四大特点:高度防伪、简便易用、快速识别及高度准确。

    重要的一点是,指静脉识别的特征已被国际公认具有唯一性,在其拒真率低于万分之一的情况下,其识假率(不同结构图,而被算法识别为相同)可低于十万分之一。不过,目前静脉识别功能在市场推广中,成绩并不理想,它也同样有着难以规避的缺点:例如,人的手背静脉可能随着年龄和生理的变化而发生变化;由于采集方式受自身特点的限制,产品难以小型化;采集设备有特殊要求,设计相对复杂,制造成本居高不下等。

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