生物識(shí)別技術(shù)主要是指通過人類生物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù),，這里的生物特征通常具有唯一的（與他人不同）,、可以測(cè)量或可自動(dòng)識(shí)別和驗(yàn)證、遺傳性或終身不變等特點(diǎn),。所謂生物識(shí)別的核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中,，利用可靠的匹配算法來完成驗(yàn)證與識(shí)別個(gè)人身份的過程。
一,、生物識(shí)別技術(shù)概念
生物識(shí)別技術(shù)的特征分類
生物識(shí)別的涵義很廣,，大致上可分為身體特征和行為特征兩類。
身體特征包括：指紋,、靜脈,、掌型、視網(wǎng)膜,、虹膜,、人體氣味、臉型,、甚至血管,、DNA、骨骼等,；行為特征則包括：簽名,、語音、行走步態(tài)等,。生物識(shí)別系統(tǒng)則對(duì)生物特征進(jìn)行取樣,，提取其唯一的特征轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼，并進(jìn)一步將這些代碼組成特征模板,，當(dāng)人們同識(shí)別系統(tǒng)交互進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí),，識(shí)別系統(tǒng)通過獲取其特征與數(shù)據(jù)庫中的特征模板進(jìn)行比對(duì)，以確定二者是否匹配,，從而決定接受或拒絕該人,。
下表對(duì)五類主要的人體生物特征的自然屬性進(jìn)行了比較
自然屬性虹膜指紋面部DNA靜脈
唯一性因人而異因人而異因人而異親子相近同卵雙胞胎相同唯一性
穩(wěn)定性終身不變終身不變隨年齡段改變終身不變終生不變
抗磨損性不易磨損易磨損較易磨損不受影響不受影響
痕跡殘留不留痕跡接觸時(shí)留有痕跡不留痕跡體液、細(xì)胞中含有不留痕跡
遮蔽情況可戴手套面罩不能戴手套不能戴手套不需接觸
從上表列出的特性可以看出,，某一應(yīng)用領(lǐng)域可能特別需要某種生物特征,，如刑偵應(yīng)用與靜脈、指紋識(shí)別,、親子鑒定與DNA等,。與其他生物特征相比,，虹膜組織更適合于信息安全和通道控制領(lǐng)域。例如,，雖然多種特征都具有因人而異的自然屬性,，但虹膜的重復(fù)率極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他特征,。又如,，容易留痕跡可以給刑偵帶來很大方便，但痕跡易被他人利用來造假,，則不利于信息安全,。再則，虹膜相對(duì)不易因傷受損,，更加大大減少了因外傷而導(dǎo)致無法進(jìn)行識(shí)別的可能性,。而靜脈識(shí)別更完美，精確度可以和虹膜識(shí)別媲美,，無需接觸,，操作方便，適應(yīng)人群廣泛,。
二,、幾種常見的生物特征識(shí)別方式
1.指紋識(shí)別
指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型,。紋線的起點(diǎn),、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn),，稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn),。指紋識(shí)別即指通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來進(jìn)行鑒別。由于每個(gè)人的指紋不同,，就是同一人的十指之間,，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定,。
指紋識(shí)別技術(shù)是目前最成熟且價(jià)格便宜的生物特征識(shí)別技術(shù),。目前來說指紋識(shí)別的技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，我們不僅在門禁,、考勤系統(tǒng)中可以看到指紋識(shí)別技術(shù)的身影,，市場(chǎng)上有了更多指紋識(shí)別的應(yīng)用：如筆記本電腦、手機(jī),、汽車,、銀行支付都可應(yīng)用指紋識(shí)別的技術(shù)。
2.靜脈識(shí)別
靜脈識(shí)別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識(shí)別儀取得個(gè)人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)專用比對(duì)算法提取特征值,，通過紅外線CMOS攝像頭獲取手指靜脈,、手掌靜脈、手背靜脈的圖像,，將靜脈的數(shù)字圖像存貯在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,，將特征值存儲(chǔ)。靜脈比對(duì)時(shí),，實(shí)時(shí)采取靜脈圖,，提取特征值，運(yùn)用先進(jìn)的濾波,、圖像二值化,、細(xì)化手段對(duì)數(shù)字圖像提取特征，同存儲(chǔ)在主機(jī)中靜脈特征值比對(duì),，采用復(fù)雜的匹配算法對(duì)靜脈特征進(jìn)行匹配，從而對(duì)個(gè)人進(jìn)行身份鑒定,，確認(rèn)身份,。全過程采用非接觸式。
3.虹膜識(shí)別
虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀區(qū)域,，在紅外光下呈現(xiàn)出豐富的紋理信息,，如斑點(diǎn)、條紋,、細(xì)絲,、冠狀、隱窩等細(xì)節(jié)特征,。虹膜從嬰兒胚胎期的第3個(gè)月起開始發(fā)育,，到第8個(gè)月虹膜的主要紋理結(jié)構(gòu)已經(jīng)成形。除非經(jīng)歷危及眼睛的外科手術(shù),，此后幾乎終生不變,。
虹膜識(shí)別通過對(duì)比虹膜圖像特征之間的相似性來確定人們的身份，其核心是使用模式識(shí)別,、圖像處理等方法對(duì)人眼睛的虹膜特征進(jìn)行描述和匹配,，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的個(gè)人身份認(rèn)證。英國國家物理實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果表明：虹膜識(shí)別是各種生物特征識(shí)別方法中錯(cuò)誤率最低的,。從普通家庭門禁,、單位考勤到銀行保險(xiǎn)柜、金融交易確認(rèn),，應(yīng)用后都可有效簡化通行驗(yàn)證手續(xù),、確保安全。如果手機(jī)加載“虹膜識(shí)別”，即使丟失也不用擔(dān)心信息泄露,。機(jī)場(chǎng)通關(guān)安檢中采用虹膜識(shí)別技術(shù),，將縮短通關(guān)時(shí)間，提高安全等級(jí),。
4.視網(wǎng)膜識(shí)別
視網(wǎng)膜是眼睛底部的血液細(xì)胞層,。視網(wǎng)膜掃描是采用低密度的紅外線去捕捉視網(wǎng)膜的獨(dú)特特征，血液細(xì)胞的唯一模式就因此被捕捉下來,。視網(wǎng)膜識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)就在于它是一種極其固定的生物特征,，因?yàn)樗?ldquo;隱藏”的，故而不可能受到磨損,，老化等影響,；使用者也無需和設(shè)備進(jìn)行直接的接觸；同時(shí)它是一個(gè)最難欺騙的系統(tǒng),，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜是不可見的,，故而不會(huì)被偽造。另一方面,，視網(wǎng)膜識(shí)別也有一些不完善的,，如：視網(wǎng)膜技術(shù)可能會(huì)給使用者帶來健康的損壞，這需要進(jìn)一步的研究,；設(shè)備投入較為昂貴,，識(shí)別過程的要求也高，因此角膜掃描識(shí)別在普遍推廣應(yīng)用上具有一定的難度,。
5.面部識(shí)別
面部識(shí)別是根據(jù)人的面部特征來進(jìn)行身份識(shí)別的技術(shù),，包括標(biāo)準(zhǔn)視頻識(shí)別和熱成像技術(shù)兩種。
標(biāo)準(zhǔn)視頻識(shí)別是透過普通攝像頭記錄下被拍攝者眼睛,、鼻子,、嘴的形狀及相對(duì)位置等面部特征，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),，再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行身份識(shí)別,。視頻面部識(shí)別是一種常見的身份識(shí)別方式，現(xiàn)已被廣泛用于公共安全領(lǐng)域,。熱成像技術(shù)主要透過分析面部血液產(chǎn)生的熱輻射來產(chǎn)生面部圖像,。與視頻識(shí)別不同的是，熱成像技術(shù)不需要良好的光源,，即使在黑暗情況下也能正常使用,。
6.手掌幾何學(xué)識(shí)別
手掌幾何學(xué)識(shí)別就是通過測(cè)量使用者的手掌和手指的物理特征來進(jìn)行識(shí)別，高級(jí)的產(chǎn)品還可以識(shí)別三維圖象,。作為一種已經(jīng)確立的方法,，手掌幾何學(xué)識(shí)別不僅性能好,，而且使用比較方便。它適用的場(chǎng)合是用戶人數(shù)比較多,，或者用戶雖然不經(jīng)常使用,，但使用時(shí)很容易接受。
如果需要,，這種技術(shù)的準(zhǔn)確性可以非常高,，同時(shí)可以靈活地調(diào)整性能以適應(yīng)相當(dāng)廣泛的使用要求。手形讀取器使用的范圍很廣,，且很容易集成到其他系統(tǒng)中,，因此成為許多生物特征識(shí)別項(xiàng)目中的首選技術(shù)。
7.DNA識(shí)別
人體內(nèi)的DNA在整個(gè)人類范圍內(nèi)具有唯一性（除了同卵雙胞胎可能具有同樣結(jié)構(gòu)的DNA外）和永久性,。因此,，除了對(duì)同卵雙胞胎個(gè)體的鑒別可能失去它應(yīng)有的功能外，這種方法具有絕對(duì)的權(quán)威性和準(zhǔn)確性,。DNA鑒別方法主要根據(jù)人體細(xì)胞中DNA分子的結(jié)構(gòu)因人而異的特點(diǎn)進(jìn)行身份鑒別,。這種方法的準(zhǔn)確性優(yōu)于其它任何身份鑒別方法，同時(shí)有較好的防偽性,。然而,，DNA的獲取和鑒別方法（DNA鑒別必須在一定的化學(xué)環(huán)境下進(jìn)行）限制了DNA鑒別技術(shù)的實(shí)時(shí)性；另外,，某些特殊疾病可能改變?nèi)梭wDNA的結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)無法正確的對(duì)這類人群進(jìn)行鑒別,。
8.聲音和簽字識(shí)別
聲音和簽字識(shí)別屬于行為識(shí)別的范疇,。聲音識(shí)別主要是利用人的聲音特點(diǎn)進(jìn)行身份識(shí)別。聲音識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種非接觸識(shí)別技術(shù),，容易為公眾所接受,。但聲音會(huì)隨音量、音速和音質(zhì)的變化而影響,。比如,，一個(gè)人感冒時(shí)說話和平時(shí)說話就會(huì)有明顯差異。再者,，一個(gè)人也可有意識(shí)地對(duì)自己的聲音進(jìn)行偽裝和控制,，從而給鑒別帶來一定困難。簽字是一種傳統(tǒng)身份認(rèn)證手段?，F(xiàn)代簽字識(shí)別技術(shù),，主要是透過測(cè)量簽字者的字形及不同筆劃間的速度、順序和壓力特征,，對(duì)簽字者的身份進(jìn)行鑒別,。簽字與聲音識(shí)別一樣，也是一種行為測(cè)定，因此,，同樣會(huì)受人為因素的影響,。
9.親子鑒定（基因識(shí)別）
由于人體約有30億個(gè)核苷酸構(gòu)成整個(gè)染色體系統(tǒng)，而且在生殖細(xì)胞形成前的互換和組合是隨機(jī)的,，所以世界上沒有任何兩個(gè)人具有完全相同的30億個(gè)核苷酸的組成序列,，這就是人的遺傳多態(tài)性。盡管遺傳多態(tài)性的存在,，但每一個(gè)人的染色體必然也只能來自其父母,，這就是DNA親子鑒定的理論基礎(chǔ)。
三,、生物特征識(shí)別在中國的發(fā)展?fàn)顩r
我國生物特征識(shí)別行業(yè)最早發(fā)展的是指紋識(shí)別技術(shù),，基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究,，并掌握了核心技術(shù),，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)比較成熟。而我國對(duì)于人臉識(shí)別,、虹膜識(shí)別,、掌形識(shí)別等生物認(rèn)證技術(shù)研究的開展則在1996年之后。1996年,，現(xiàn)任中國科學(xué)院副秘書長,、模式識(shí)別國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的譚鐵牛入選中科院的“百人計(jì)劃”，辭去英國雷丁大學(xué)的終身教職務(wù)回國,，開辟了基于人的生物特征的身份鑒別等國際前沿領(lǐng)域新的學(xué)科研究方向,，開始了我國對(duì)人臉、虹膜,、掌紋等生物特征識(shí)別領(lǐng)域的研究,。目前，中科院自動(dòng)化研究所是我國最具權(quán)威的生物特征識(shí)別認(rèn)證科研機(jī)構(gòu),，在人臉識(shí)別,、虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別,、掌紋識(shí)別等領(lǐng)域均已取得了國內(nèi)或國際領(lǐng)先的研究成果,。以國內(nèi)頂級(jí)科研單位、著名高校的生物特征識(shí)別科研成果為依托,，北京中科虹霸,、北京行者、中科奧森,、北京數(shù)字指通,、北大高科,、杭州中正生物認(rèn)證有限公司、上海銀晨科技,、道肯奇等一批生物特征識(shí)別領(lǐng)域的高新技術(shù)公司慢慢發(fā)展起來,，帶動(dòng)著行業(yè)的發(fā)展。
自2003年后,，生物特征識(shí)別行業(yè)步入成長期,，主要特征有：產(chǎn)品體系已建立，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善,，行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)量激增（全球目前從業(yè)公司已上千家）,，產(chǎn)品成本已大幅度下降，技術(shù)已獲得客戶廣泛認(rèn)可,，各領(lǐng)域應(yīng)用漸趨普及,，行業(yè)體系也已成型。
在此階段,，中國生物特征識(shí)別行業(yè)開始誕生了一批在細(xì)分市場(chǎng)具有領(lǐng)導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的企業(yè),，如北京艾迪沃德指紋科技（IDworld）、北大高科,、中控電子在科刑偵和社保指紋門鎖指紋考勤等領(lǐng)域,，都取得了一定優(yōu)勢(shì)。以中科院自動(dòng)化所科研成果為依托的北京中科虹霸科技有限公司在虹膜識(shí)別產(chǎn)業(yè)化方面積極探索,，于2006年10月研發(fā)出國內(nèi)第一款嵌入式網(wǎng)絡(luò)化虹膜識(shí)別儀,，其性能達(dá)到國際領(lǐng)先。部分企業(yè)在技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域也取得突破,，如亞略特,、銀晨科技在人臉識(shí)別等技術(shù)上都取得了領(lǐng)先水平。
我國《信息安全技術(shù)虹膜識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T20979-2007）國家標(biāo)準(zhǔn),，經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)審查批準(zhǔn)，將于2007年11月1日正式實(shí)施,。這是我國生物特征識(shí)別領(lǐng)域的第一個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn),，這一標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)我國生物特征識(shí)別產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的意義。這是我國生物識(shí)別行業(yè)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),。 （生物谷Bioon.com）
