生物識別技術(shù)原理解析

　　所謂生物識別技術(shù)，是指采用每個人獨(dú)一無二的生物特征來驗證用戶身份的技術(shù)，又稱生物特征認(rèn)證。"從理論上說，生物特征認(rèn)證是最可靠的身份認(rèn)證方式，因為它直接使用人的物理特征來表示每一個人的數(shù)字身份，不同的人具有不同的生物特征，因此幾乎不可能被仿冒和復(fù)制。"生物識別技術(shù)主要是通過可測量的身體或行為等生物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù);而生物特征是指唯一的可以測量或可自動識別和驗證的生理特征或行為方式。邵宇介紹，生物特征分為身體特征和行為特征兩類。身體特征包括：指紋、掌型、視網(wǎng)膜、虹膜、人體氣味、臉型、手的血管、骨骼和DNA等;行為特征包括：簽名、語音、行走步態(tài)等。

　　接下來，針對生物識別技術(shù)大體原理和分析，邵宇將目前較常見和較成熟的六種生物識別技術(shù)一一解剖分析。

　　一、指紋識別技術(shù)

　　指紋是人與生俱來的身體特征，大約在14歲以后，每個人的指紋就已經(jīng)定型。指紋具有"固定性"，不會因人的繼續(xù)成長而改變。指紋也具有"唯一性"，不同的兩個人不會具有相同的指紋，自從1888年英國著名人類學(xué)家葛彌登、佛蘭雪所發(fā)表實(shí)驗報告，以科學(xué)方法證明此特性以來，世界各國先后設(shè)立了指紋儲藏柜，經(jīng)歷六十多年，還未發(fā)現(xiàn)完全相同的指紋卡。

　　早在公元前7000-6000年，古代的亞述人和中國人就意識到了指紋的特點(diǎn)，并使用指紋作為身份的象征，19世紀(jì)中葉開始了對指紋在科學(xué)意義上的研究。20世紀(jì)60年代起用計算機(jī)自動識別指紋，同時刑偵用的指紋自動識別系統(tǒng)(AFIS)逐漸在全球開始了廣泛應(yīng)用。而這時的指紋采集一般都采用油墨捺印的方式。1980年后，隨著個人計算機(jī)和光學(xué)指紋采集器的發(fā)明，指紋識別技術(shù)開始進(jìn)入了一些非司法領(lǐng)域，如居民身份證等。1990年以后，廉價指紋采集器和計算設(shè)備的出現(xiàn)，解決了快速準(zhǔn)確的匹配算法問題，使指紋識別技術(shù)走向了基于個人的應(yīng)用。從此，人們對指紋識別技術(shù)的研究，對指紋的性質(zhì)也有了進(jìn)一步的認(rèn)識?，F(xiàn)在，指紋識別已經(jīng)發(fā)展到了活體識別技術(shù)階段，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在安全、考勤、計算機(jī)信息身份驗證各個領(lǐng)域。

　　指紋識別主要有擷取、演算、傳送、驗證等過程，其原理如下：

　?、贁X取(capture)：首先利用指紋掃描儀，將指紋的圖形及其它相關(guān)特征擷取下來。剛獲得的圖像有很多噪聲。這主要由于工作和環(huán)境引起的;比如，手指被弄臟，手指有刀傷、疤、痕、干燥、濕潤或撕破等。然后對其進(jìn)行圖像增強(qiáng)，減弱噪聲，增強(qiáng)脊和谷的對比度。并為處理指紋圖像所涉及的操作設(shè)計一個適合、匹配的濾鏡和恰當(dāng)?shù)拈y值。

　　②演算(algorithm)：將圖形及相關(guān)特征，運(yùn)用程序運(yùn)算及統(tǒng)計，找出該指紋具有所謂"人人不同且終身不變特性"的相關(guān)特征點(diǎn)，并將之?dāng)?shù)字化，該數(shù)字化之?dāng)?shù)據(jù)自然仍具有指紋"人人不同且終身不變"的特性。

　　③傳送(transmit)：將數(shù)字化的指紋特征在計算機(jī)上運(yùn)用各種方式傳送，不論采用何種傳送方式或加解密方式，均仍保留該特有的特性。

　　④驗證(verify)：傳送過來的數(shù)據(jù)再經(jīng)程序運(yùn)算、驗證其與數(shù)據(jù)庫中的比對資料的相似程度，達(dá)到一定程度以上的統(tǒng)計相似度，即可代表這是由本人傳送過來的指紋數(shù)據(jù)。

　　故只要符合上述原理，中間無任何種轉(zhuǎn)換上的漏失，且在一定的比對值以上，均可確認(rèn)是本人的指紋。

　　下面描繪的是生物識別系統(tǒng)使用過程。

　　(1)捕捉選定生物特征;

　　(2)處理生物特征、提取和注冊生物特征模板;

　　(3)在本機(jī)信息庫、中央信息庫或在如智能卡的便攜式令牌內(nèi)存儲模板;

　　(4)現(xiàn)場掃描選定的生物特征;

　　(5)處理生物特征和提取生物特征模板;

　　(6)掃描獲得的生物特征模板同存儲的生物特征模板匹配;

　　(7)為應(yīng)用提供匹配得分;

　　(8)記錄系統(tǒng)使用的相關(guān)安全審計線索。

　　科學(xué)證明，這些紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)是各不相同的，具有唯一性和永久性，這是支持指紋生物識別技術(shù)的重要科學(xué)依據(jù)。指紋的識別通常使用對比識別法，就是通過指紋采集儀把手指的特征點(diǎn)(斷點(diǎn)，分叉點(diǎn)，孤立點(diǎn))用復(fù)雜的指紋計算方法，把初始采集的特征點(diǎn)換算為計算機(jī)可以識別的加密二進(jìn)制文件，存入計算機(jī)。在每次身份認(rèn)證時，只要把新采集下的指紋和計算機(jī)內(nèi)的指紋文件相互對比，就能在極短時間內(nèi)完成任何人的身份識別認(rèn)證。

　　指紋識別技術(shù)有：便于獲取實(shí)用性強(qiáng)、可靠性易于增加、掃描指紋的速度很快而方便、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。以亞略特的產(chǎn)品為例，指紋識別技術(shù)類產(chǎn)品系列就包括：指紋門鎖、`指紋考勤機(jī)、指紋保險柜、指紋鼠標(biāo)、指紋采集儀、指紋U盤、指紋硬盤、網(wǎng)絡(luò)指紋認(rèn)證平臺系統(tǒng)等。