可信身份認(rèn)證技術(shù)講座（一）
生物特征識(shí)別技術(shù)介紹
一、生物特征識(shí)別概述：
身份識(shí)別是人類(lèi)社會(huì)生活的一個(gè)最基本問(wèn)題，每一個(gè)人，每一天都會(huì)遇到，無(wú)處不在。早在3000多年前，人類(lèi)就開(kāi)始使用機(jī)械鑰匙，這是最早的身份識(shí)別技術(shù)。隨著近代電子科技的發(fā)展，密碼、條形碼、磁條卡、射頻卡、證件走進(jìn)了人們的生活，但這類(lèi)身份識(shí)別技術(shù)都是通過(guò)“what you have?”或者“What you know”來(lái)實(shí)現(xiàn)，其易被偽造、丟失、遺忘，且不方便、不安全，不能真正認(rèn)證到人本身。于是最新一代的身份識(shí)別技術(shù)——生物特征識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是利用人類(lèi)固有的生理或行為特征來(lái)識(shí)別與驗(yàn)證身份的技術(shù)，具體包括：
(1)生理特征：指紋、人臉、掌紋、掌形、虹膜、視網(wǎng)膜，靜脈、耳廓。
(2)行為特征：簽字、步態(tài)、語(yǔ)音、按鍵力度等。
基于這些特征，人們已經(jīng)發(fā)展了指紋識(shí)別、掌紋識(shí)別、掌形識(shí)別、人臉識(shí)別、發(fā)音識(shí)別、虹膜識(shí)別、靜脈識(shí)別、簽名識(shí)別等多種生物識(shí)別技術(shù)。生物特征識(shí)別技術(shù)被列為21世紀(jì)對(duì)人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)革命性影響的十大技術(shù)之一，微軟比爾?蓋茨曾經(jīng)預(yù)言：生物識(shí)別技術(shù)，將成為21世紀(jì)未來(lái)幾年IT產(chǎn)業(yè)的重要革新。
生物特征識(shí)別技術(shù)是目前最為方便、安全的身份識(shí)別技術(shù)，它辨識(shí)的是人身的固有特征，不需要身外的其他標(biāo)識(shí)物。隨著近代科技的發(fā)展，這些新型的身份識(shí)別方式不斷走入人們的日常生活，其帶來(lái)方便和安全的同時(shí)，也帶來(lái)了對(duì)傳統(tǒng)物理識(shí)別方式的沖擊和思考，下面就當(dāng)前生物特征識(shí)別技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，做一個(gè)分析。
二、比較：
1、指紋識(shí)別技術(shù)：
通過(guò)分析指紋的特征，如嵴、谷和終點(diǎn)、分叉點(diǎn)或分歧點(diǎn)，從而抽取特征值，通過(guò)指紋特征值的比對(duì)來(lái)確認(rèn)人的身份。指紋識(shí)別技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛、價(jià)格最低廉的一種生物特征識(shí)別技術(shù)，它是一種接觸性的識(shí)別技術(shù)，采集比較穩(wěn)定，但指紋采集頭常常容易損壞，尤其是使用人數(shù)多的場(chǎng)景下，或許幾個(gè)月就得更換一次指紋采集頭。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大約5%左右的人，由于指紋磨損，或者指紋比較淺，是不能使用指紋識(shí)別的，因此，這就大大制約了指紋識(shí)別的應(yīng)用領(lǐng)域。
2、虹膜：
虹膜，一種在眼睛瞳孔內(nèi)織物狀的各色環(huán)狀物，每一個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的基于像冠、水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、凹點(diǎn)、射線(xiàn)、皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)。虹膜識(shí)別技術(shù)就是基于這些特征進(jìn)行比對(duì)來(lái)確定一個(gè)人的身份的，理論上來(lái)講虹膜識(shí)別的精度較高，但虹膜識(shí)別需要分辨率比較高的攝像頭，以及合適的光學(xué)條件，成本也比較高。因此，其應(yīng)用主要集中在高端市場(chǎng)，市場(chǎng)應(yīng)用面較窄。
3、人臉識(shí)別：
在現(xiàn)實(shí)生活中，人與人之間的辨認(rèn)不是通過(guò)指紋、掌紋、虹膜等等，而是通過(guò)對(duì)人面部(人臉)的識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，在眾多的生物特征識(shí)別技術(shù)中，人臉識(shí)別技術(shù)最具有吸引力，它最直觀(guān)、最自然，符合人的認(rèn)知規(guī)律，它具有如下特點(diǎn)：
非接觸，用戶(hù)接受度高。人臉識(shí)別技術(shù)使用攝像頭作為識(shí)別信息的獲取裝置，以非接觸方式，自動(dòng)獲取人臉，并完成人臉識(shí)別過(guò)程。
直觀(guān)性突出。人臉識(shí)別技術(shù)所使用的依據(jù)是人的面部圖像，而人臉無(wú)疑是肉眼能夠判別的最直觀(guān)的信息源，“以貌取人”符合人的認(rèn)知規(guī)律。同時(shí)也方便后期人工確認(rèn)，且具再利用等明顯優(yōu)勢(shì)。
識(shí)別速度快，不易被察覺(jué)。與其它生物識(shí)別技術(shù)相比，人臉識(shí)別屬于一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，一秒時(shí)間內(nèi)可以識(shí)別好幾次。不被察覺(jué)的特點(diǎn)對(duì)于識(shí)別方法也很重要，這會(huì)使該識(shí)別方法不令人反感，并且因?yàn)椴蝗菀滓鹑说淖⒁舛蝗菀妆黄垓_。
不易仿冒。人臉識(shí)別技術(shù)要求識(shí)別對(duì)象必須親臨識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)，他人無(wú)法仿冒。人臉識(shí)別技術(shù)所獨(dú)具的活性判別能力，保證了他人無(wú)法以非活性的照片、木偶、蠟像乃至人頭欺騙識(shí)別系統(tǒng)。
應(yīng)用領(lǐng)域廣。除了目前指紋識(shí)別的所有應(yīng)用領(lǐng)域外，人臉識(shí)別還可以應(yīng)用到各種人臉視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)的人臉檢測(cè)，以及未來(lái)的機(jī)器人，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
另外，人臉識(shí)別具有自然性不被察覺(jué)性的雙重優(yōu)點(diǎn)。自然性，是指該識(shí)別方式同人類(lèi)(甚至其他生物)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別時(shí)所利用的生物特征相同，人類(lèi)也是通過(guò)觀(guān)察比較人臉來(lái)區(qū)分和確認(rèn)某個(gè)人的。另外，具有自然性的識(shí)別還有語(yǔ)音識(shí)別、體形識(shí)別等，而指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等都不具有自然性，因?yàn)槿祟?lèi)或者其他生物并不通過(guò)此類(lèi)生物特征區(qū)別個(gè)體。不被察覺(jué)的特點(diǎn)對(duì)于一種識(shí)別方法也很重要，這會(huì)使該識(shí)別方法不令人反感，并且因?yàn)椴蝗菀滓鹑说淖⒁舛蝗菀妆黄垓_。人臉識(shí)別具有這方面的特點(diǎn)，它完全利用可見(jiàn)光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識(shí)別或者虹膜識(shí)別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線(xiàn)采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺(jué)，從而有可能被偽裝欺騙。
4、視網(wǎng)膜特征：
每個(gè)人的視網(wǎng)膜圖紋也都是不同的。視網(wǎng)膜血管分布具有唯一性，視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)在人的一生中是穩(wěn)定的，誤識(shí)率低于百萬(wàn)分之一。
（1）、視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：
a.視網(wǎng)膜識(shí)別的可靠性高；
b.視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)的準(zhǔn)確性高；
c.視網(wǎng)膜是不可見(jiàn)的，不易偽裝，有效防止生物欺騙。
（2）、視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)的缺點(diǎn)是：
a.采集設(shè)備昂貴，成本高，采集過(guò)程較復(fù)雜；
b.有眼睛疾病的不適合使用視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)；
c.采集視網(wǎng)膜圖案時(shí)，要求有較近的距離和靜止注視采集設(shè)備；
d.視網(wǎng)膜靜脈圖像不夠穩(wěn)定，視網(wǎng)膜識(shí)別系統(tǒng)的拒識(shí)率較高；
e．視網(wǎng)膜采集設(shè)備對(duì)人的眼睛有一定的傷害。
5、DNA：
DNA 是脫氧核糖核酸的英文縮寫(xiě)，DNA存在于一切有核的動(dòng)物和植物中，生物的全部遺傳信息都貯存在DNA分子里。核苷酸的總數(shù)達(dá)30億左右，如隨機(jī)查兩個(gè)人的DNA圖譜，其完全相同的概率僅為三千億分之一，這一概率遠(yuǎn)低于目前世界人口總數(shù)的倒數(shù)，所以其認(rèn)定個(gè)人的價(jià)值可看作是100%。
識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：
a.可以對(duì)嫌疑人父母兄妹做樣品檢驗(yàn)，間接認(rèn)定罪犯；
b.為案件的偵查、嫌疑人的排查提供方向，節(jié)約大量的時(shí)間、警力和財(cái)力，使DNA 成為真正意義上的“物證之首”；
c.采集的檢材少，如脫落的表皮和毛發(fā)等。
識(shí)別技術(shù)的缺點(diǎn)是：對(duì)雙胞胎無(wú)法使用DNA技術(shù)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別。
6、簽名特征：
簽名筆跡特征含有生物特征、心理特征和社會(huì)語(yǔ)言學(xué)特征。簽名主要是通過(guò)生物特征中的行為特征表現(xiàn)出來(lái)的，不能完全排除心理特征和社會(huì)語(yǔ)言學(xué)特征的跡象。
簽名識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：
a.使用簽名作為身份識(shí)別的方法，有良好的心理基礎(chǔ)，易于接受；
b.靜態(tài)簽名應(yīng)用普及，方便、快速，幾乎沒(méi)有成本；
c.動(dòng)態(tài)簽名不易模仿，即行為動(dòng)力學(xué)特征不易模仿和被盜。
簽名識(shí)別技術(shù)的缺點(diǎn)是：
a.動(dòng)態(tài)簽名的設(shè)備成本較高；
b.靜態(tài)簽名易于模仿和偽造；
c.靜態(tài)簽名的自動(dòng)識(shí)別、誤判率較高；
d.受書(shū)寫(xiě)工具、心情、心理等影響，產(chǎn)生不穩(wěn)定
7、語(yǔ)音識(shí)別：
語(yǔ)音識(shí)別是一種行為特征識(shí)別技術(shù)，聲音識(shí)別設(shè)備不斷地測(cè)量、記錄語(yǔ)音的波形和變化。而語(yǔ)音識(shí)別基于將現(xiàn)場(chǎng)采集到的語(yǔ)音同登記過(guò)的語(yǔ)音模板進(jìn)行精確的匹配。語(yǔ)音識(shí)別也是一種非接觸的識(shí)別技術(shù)，用戶(hù)可以很自然地接受，但語(yǔ)音識(shí)別的穩(wěn)定性較差，容易被欺騙，因此，目前還沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用階段。
8、生物特征識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
從市場(chǎng)應(yīng)用的角度而言，對(duì)于指紋、虹膜、人臉、聲音等幾種生物特征識(shí)別技術(shù)，它們的目標(biāo)市場(chǎng)基本重合，因此存在相互競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，根據(jù)國(guó)際生物識(shí)別集團(tuán)(IBG)最新權(quán)威報(bào)告顯示，在各種生物特征識(shí)別技術(shù)中，自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)(AFIS)和實(shí)時(shí)掃描所占份額最大，為38.3%；指紋識(shí)別占到28.4%(自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)(AFIS)和實(shí)時(shí)掃描，是指在公安、刑偵、機(jī)場(chǎng)、安檢等行業(yè)應(yīng)用的指紋識(shí)別系統(tǒng)；指紋識(shí)別，是指其他指紋識(shí)別的民用市場(chǎng) 。)人臉識(shí)別占到11.4%；虹膜識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、靜脈識(shí)別和掌形識(shí)別各占8.0%、3.0%、2.4%和1.8%。
其中一個(gè)突出的市場(chǎng)變化就是，經(jīng)過(guò)短短三年時(shí)間，我國(guó)人臉識(shí)別技術(shù)的市場(chǎng)份額從零增長(zhǎng)到16%，指紋識(shí)別的市場(chǎng)份額則從98%下降到82%，充分顯示了人臉識(shí)別技術(shù)不斷替代指紋識(shí)別的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。
9、未來(lái)發(fā)展：
隨著各種生物特征識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，在全球信息化、網(wǎng)絡(luò)化的大背景下，生物特征識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用面會(huì)越來(lái)越廣，深度會(huì)不斷深入，并將呈現(xiàn)三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：
(1)、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)，生物特征識(shí)別解決了人類(lèi)社會(huì)日常生活中一個(gè)基本的身份識(shí)別問(wèn)題，今后，這種身份認(rèn)證的結(jié)果會(huì)越來(lái)越多地和各種行業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)得以信息共享，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“身份識(shí)別 物聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展趨勢(shì)。
(2)、融合趨勢(shì)，各種生物特征識(shí)別技術(shù)有各自的優(yōu)點(diǎn)，也有各自的短處，對(duì)于一些安全性要求較高的特殊行業(yè)應(yīng)用，就需要幾種生物特征識(shí)別技術(shù)的融合應(yīng)用，以進(jìn)一步提高身份識(shí)別的整體安全性。
(3)、人臉識(shí)別快速發(fā)展趨勢(shì)，人臉識(shí)別技術(shù)作為一種最晚走向大規(guī)模商用的生物特征識(shí)別技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展速度很快，除了在傳統(tǒng)的應(yīng)用市場(chǎng)不斷擴(kuò)大自己的市場(chǎng)份額外，在一些非傳統(tǒng)的應(yīng)用市場(chǎng)，也將顯示出良好的跨界應(yīng)用的市場(chǎng)前景。
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