生物识别——永恒的身份证

　　在日常生活中，往往会出现这样一些情况：钥匙丢了，进不了门；密码忘了，无法在ATM机上取钱；电脑中的重要资料被他人非法复制了，手机被他人盗用，打了国际长途……这些都给我们造成了很大的麻烦，甚至巨大损失。以上这一切都与身份识别有关。目前，身份识别所采用的方法主要有：根据人们所持有的物品如钥匙、证件、卡等；根据人们所知道的内容如密码和口令。但两者都存在着一些缺陷，物品可能丢失和复制，内容容易遗忘和泄露，使其难以保证身份确认的方便性、结果的惟一性和可靠性。因此，我们亟需一种更加方便、有效、安全的身份识别技术来保障我们的生活，这种技术就是生物识别技术--我们自己的人体就是最安全、最有效的密码和钥匙。

　　1  走近生物识别

　　提起生物识别技术，人们或许感到陌生，但如果说到指纹识别或者是虹膜识别，就不免会想到侦探电影中破案人员依靠现场指纹进行罪犯确认，用指纹代替密码开启保险箱，依靠眼睛对着一个小摄像机来取代钥匙开门等等。这就是被比尔·盖茨称之为21世纪最重要的应用技术之一的生物识别技术，它正在步人我们的生活中。

　　1.1  什么是生物识别

　　生物识别是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案。这些身体特征包括指纹、声音、面部、骨架、视网膜、虹膜和DNA等人体的生物特征，以及签名的动作、行走的步态、击打键盘的力度等个人的行为特征。生物识别的技术核心在于如何获取这些生物特征，并将其转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。

　　1.2  生物识别的起源和发展

　　生物识别的历史可追溯到古代埃及人通过测量人的尺寸来鉴别他们，像这种基于测量人的身体某一部分或者举止的某一方面的识别技术一直延续了几个世纪。而在公元前7000年到公元前 6000年以前，古叙利亚和中国已经开始应用指纹作为身份鉴别。考古发现，在这个时代，一些粘土陶器上留有陶艺匠人的指纹，中国的一些文件上印有起草者的大拇指指纹，在Jercho古城市的房屋中也发现留有砖匠一对大拇指指纹的印记。

　　19世纪初，科学研究发现了指纹的两个重要特征，一是两个不同手指的指纹纹脊的式样不同，另外一个是指纹纹脊的式样终生不改变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用， 1896年阿根廷首次应用，然后是1901年的苏格兰，20世纪初其他国家也相继应用。20世纪60年代，由于计算机可以有效地处理图形，人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。从那时起，自动指纹识别系统AFIS在法律实施方面的研究和应用在世界许多国家展开，FBI在20世纪60年代末期开始使用一种自动识别指纹的设备，到20世纪70年代末期，已经有一定数量的设备开始在美国大范围使用。用于商业的高级生物测定设备最早开始于20世纪70年代，一种叫做Identimat的设备出现了，它通过测量手的形状和手指的长度来用作识别的标志。

　　20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这两项技术的革新，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用，比如代替IC卡。20世纪90年代后期，低价位取像设备的引入及其飞速发展，可靠的比对算法的发现，为个人身份识别应用的增长提供了舞台。

　　第一个介绍测定视网膜的系统出现于20世纪80年代，剑桥大学的JohoDaughman教授开始了虹膜识别的技术的研究。而对于签字与面部的识别技术才刚刚开始。

　　1.3  生物识别的特点

　　生物识别之所以能够作为个人身份鉴别的有效手段，是由它自身的特点所决定的：普遍性、惟一性、稳定性、不可复制性。

　　普遍性--生物识别所依赖的身体特征基本上是人人天生就有的，用不着向有关部门申请或制作。

　　惟一性和稳定性--经研究和经验表明，每个人的指纹、掌纹、面部、发音、虹膜、视网膜、骨架等都与别人不同，且终生不变。

　　不可复制性--随着计算机技术的发展，复制钥匙、密码卡以及盗取密码、口令等都变得越发容易，然而要复制人的活体指纹、掌纹、面部、虹膜、掌纹等生物特征就困难得多。

　　这些技术特性使得生物识别身份验证方法不依赖各种人造的和附加的物品来证明人的自身，而用来证明自身的恰恰是人本身，所以，它不会丢失，不会遗忘，很难伪造和假冒，是一种“只认人、不认物”，方便安全的保障手段。

　　1.4  生物识别的种类

　　(1)指纹

　　指纹在我国古代就被用来代替签字画押，证明身份。大致可分为“弓”、“箕”、“斗”3种基本类型，具有各人不同，终身不变的特性。指纹识别是目前最成熟、最方便、可靠、无损伤和价格便宜的生物识别技术解决方案，已经在许多行业领域中得到了广泛的应用。

　　优点：第一是专一性强，复杂程度高。指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的充分特征。第二是可靠性高。如果我们想要增加可靠性，我们只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，最多可以多达10个，而每一个指纹都是独一无二的，并且用户将手指与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。第三是速度快、使用方便。扫描指纹的速度很快，使用非常方便。第四是设备小、价格低。指纹采集头更加小型化，可以很容易地与其他设备相结合，并且随着电子传感芯片的快速发展，其价格也会更加低廉。

　　缺点：某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。此外，由于现在的指纹鉴别技术都可不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据，每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。

 
　　(2)掌纹

　　手掌几何学是基于这样一个事实：几乎每个人的手的形状都是不同的，而且这个手的形状在人达到一定年龄之后就不再发生显着变化。当用户把他的手放在手形读取器上时，一个手的三维图像就被捕捉下来。接下来，对手指和指关节的形状和长度进行测量。

　　根据用来识别人的数据的不同，手形读取技术可划分为下列 3种范畴：手掌的应用，手中血管的模式以及手指的几何分析。映射出手的不同特征是相当简单的，不会产生大量数据集。但是，即使有了相当数量的记录，手掌几何学不一定能够将人区分开宋，这是因为手的特征是很相似的。与其他生物识别方法相比较，手掌几何学不能获得最高程度的准确度。当数据库持续增大时，也就需要在数量上增加手的明显特征来清楚地将人与模板进行辨认和比较。

　　(3)眼睛

　　分析眼睛的复杂和独特特征的生物识别技术主要包括了虹膜识别技术、视网膜识别技术和角膜识别技术。

　　虹膜是环绕着瞳孔的一层有色的细胞组织。每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。虹膜扫描安全系统在发现虹膜时，就开始聚焦，捕捉到虹膜样本后由软件来对所得数据与储存的模板进行比较。想通过眨眼睛来欺骗系统是不行的。

　　虹膜识别比较便于用户使用，可靠性好，用户与设备之间也无需物理的接触；但其设备尺寸较大，并且因聚焦的需要而采用的摄像头很昂贵，黑眼睛极难读取，此外还需要一个比较好的光源。

　　视网膜是眼睛底部的血液细胞层。视网膜扫描是采用低密度的红外线去捕捉视网膜的独特特征，血液细胞的惟一模式就因此被捕捉下来。某些人认为视网膜是比虹膜更为惟一的生物特征。

　　视网膜识别的优点就在于它是一种极其固定的生物特征，因为它是“隐藏”的，故而不可能受到磨损、老化等影响；使用者也无需和设备进行直接的接触；同时它是一个最难欺骗的系统，因为视网膜是不可见的，故而不会被伪造。另一方面，视网膜识别也有一些不完善的，如：视网膜技术可能会给使用者带来健康的损坏，设备投入较为昂贵，识别过程的要求也高，因此角膜扫描识别在普遍推广应用上具有一定的难度。

　　(4)面部

　　面部识别系统是通过分析面部特征的惟一形状、模式和位置来辨识人。其采集处理的方法主要是标准视频和热成像技术。标准视频技术通过一个标准的摄像头摄取面部的图像或者一系列图像，在面部被捕捉之后，一些核心点被记录，例如眼睛、鼻子和嘴的位置，以及它们之间的相对位置，然后形成模板。热成像技术通过分析由面部的毛细血管的血液产生的热线来产生面部图像，与视频摄像头不同，热成像技术并不需要在较好的光源条件下，因此即使在黑暗情况下也可以使用。

　　面部这项生物识别技术的吸引力在于它能够人机交互，用户不需要和设备直接的接触。但相对来说，这套系统可靠性较差，使用者面部的位置与周围的光环境都可能影响系统的精确性，并且设备十分昂贵，只有比较高级的摄像头才可以有效高速地捕捉面部图像，设备的小型化也比较困难。此外，面部识别系统对于人体面部的头发、饰物、变老以及其他的变化，需要通过人工智能来得到补偿，机器知识学习系统必须不断地将以前得到的和现在的得到的图像进行对比，以改进核心数据和弥补微小的差别。鉴于以上各种因素，此项技术在推广应用上还存在着一定的困难。

　　(5)语音

　　语音识别主要包括了两个方面：语言和声音。声音识别是对基于生理学和行为特征的说话者嗓音和语言学模式的运用，它与语言识别不同在于不对说出的词语本身进行辨识，而是通过分析语音的惟一特性例如发音的频率，来识别出说话的人。声音辨识技术使得人们可以通过说话的嗓音来控制能否出入限制性的区域。举例来说，通过电话拨人银行、数据库服务、购物或语音邮件，以及进入保密的装置。语言识别要对说话的内容进行识别，主要可用于信息输人、数据库检索、远程控制等方面。现在身份识别方面更多的是采用声音识别。

　　声音识别也是一种非接触的识别技术，用户可以很自然地接受，使用方便。但由于非人性化的风险、远程控制和低准确度，它并不可靠；并且声音的变化范围大(如音量、速度和音质等方面)直接会影响采集与比对的精确度，一个患上感冒的人有可能被错误地拒认从而无法使用该声音识别系统。同时随着数字化技术的发展，音频数字处理技术很可能欺骗声音识别系统，其安全性受到了挑战。

　　(6)签名

　　签名识别，也被称为签名力学辨识，它是建立在签名时的力度上的。它分析的是笔的移动，例如加速度、压力、方向以及笔划的长度，而非签名的图像本身。签名识别和声音识别一样，是一种行为测定学。签名力学的关键在于区分出不同的签名部分，有些是习惯性的，而另一些在每次签名时都不同。

　　签名作为身份认证的手段已经用了几百年了，应用范围从独立宣言到信用卡都可见到，是一种能很容易被大众接受而且是一种公认的较为成熟的身份识别技术。然而，签名辨识的问题仍然存在于获取辨识过程中使用的度量方式以及签名的重复性。签名系统已被控制在某种方式上去接受变量。但是，如果不降低接受率，它就无法持续地衡量签名的力度。因为签名的速度不快，我们也无法在Internet上方便使用它。

 
　　(7)DNA

　　人体内的DNA在整个人类范围内具有惟一性(除了双胞胎可能具有同样结构的DNA外)和永久性。因此，除了对双胞胎个体的鉴别可能失去它应有的功能外，这种方法具有绝对的权威性和准确性。DNA鉴别方法主要根据人体细胞中DNA分子的结构因人而异的特点进行身份鉴别。这种方法的准确性优于其他任何身份鉴别方法，同时有较好的防伪性。然而，DNA的获取和鉴别方法(DNA鉴别必须在一定的化学环境下进行)限制了DNA鉴别技术的实时性；另外，某些特殊疾病可能改变人体DNA的结构组成，系统无法正确地对这类人群进行鉴别。

　　(8)其他

　　除了以上介绍的几种生物识别技术以外，现在开发和研究中的还有通过静脉、耳朵形状、按键节奏、身体气味、行走步态等的识别技术。

　　1.5  生物识别的支撑--高科技

　　生物识别既然早已为人所知，但为什么各种各样生物识别技术在近年来才得以迅速发展呢?其关键在于现代信息技术为其提供了非常雄厚的技术支持。当今信息技术已超越了摩尔定律，成几何级数发展，各种先进的图像处理技术、计算机技术、网络技术得到了广泛的应用，从而使得基于数字信息技术的现代生物识别系统迅速发展起来。所有的生物识别系统都包括如下几个处理过程：采集、解码、比对和匹配。生物图像的采集包括了高精度的扫描仪、摄像机等光学设备，以及基于电容、电场技术的晶体传感芯片、超声波扫描设备、红外线扫描设备等。在数字信息处理方面，高性能、低价格的数字信号处理器(DSP)已开始大量地应用于民用领域，其对于系统所采集的信息进行数字化处理的功能也越来越强。在比对和匹配技术方面，各种先进的算法技术不断地开发成功，大型数据库和分布式网络技术的发展使得生物识别系统的应用得以顺利实现。

　　一个优秀的生物识别系统要求能实时迅速有效地完成其识别过程，但不同的生物识别系统的采集方式和以及计算机处理算法等都不一样。下面以较为成熟的指纹识别系统为例来介绍一下生物识别系统的关键技术。

　　(1)指纹图像的采集

　　光学录入技术：最成熟也是最古老的指纹录人技术。只要将手指放在一个台板(通常是用加膜的玻璃制成)上，就能完成手指图像的录入。在过去几年中，这种设备已经变得越来越小，价格也越来越便宜了。光学录入设备的生产厂家大约有50家。

　　超声波录人技术：已经存在多年，但它的应用范围始终不是十分广泛。手指在放在玻璃台板上，超声波扫描开始时会听到蜂鸣声并感觉到震动。由于使用了声波，因此在录入图像时，手指不必直接接触台板。

　　芯片录入技术：基于芯片的传感器，面积只有一枚邮票那么大，使用者直接将手指放在硅芯片的表面来完成指纹图像的录人。

　　(2)解码

　　当通过上述3种方式得到一幅指纹图像后，接下来就是对图像的解码，这就需要对图像特征进行提取、分析。指纹基本特征就是如嵴、谷和终点、分叉点或分歧点。平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约7个特征，我们的10个手指产生最少4 900个独立可测量的特征点，足以确认指纹识别的可靠性。

　　(3)比对和匹配

　　当指纹图像的特征值被提取后，就可依照特征值与数据库中原来存储的指纹图像特征进行比对和匹配。当然在这过程中，快速可靠的算法是一个关键，如何对于残缺图像进行匹配以及伤疤等处理都要依赖于算法技术。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题，而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得我们可以制造相当小的指纹图像读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术已经非常实用。

　　其他生物识别的过程与上述指纹识别系统的过程基本是一致的，区别在于：

　　①采集设备不同。每种生物识别技术所需的采集设备是不同的，如视网膜识别就需要红外线扫描仪，面部识别需要高精度的摄像机，声音识别需要高分辨率的麦克风等等。因此，采集设备的精度、分辨率及可靠性等各种性能指标都是直接影响识别效果的重要因素。

　　②提取的特征点不同。每种生物识别技术都会根据不同的识别对象而确定不同的特征类型，如静脉识别和视网膜识别都是提取不同部位的血管分布等特征，声音识别提取的不同频率等。所以特征类型的选取也是决定该生物识别系统识别效率高低的一个方面。

　　③在计算机处理方面，各种生物识别系统的算法都不同，就是指纹识别中，采用不同的扫描方式所采用的算法也不同。另一方面，大型的生物识别系统都牵涉到数据库技术和网络技术，成千上万的采集样本存储不可能在同一个服务甚至同一个地方，怎样快速地在异地网络上检索、比对、匹配所采集的样本特征是一个重要的技术关键。

　　2  生物识别的现状

　　现今生活中，生物识别技术已经不在是一种想像中的、深不可测的高科技，只能在科幻电影或军事国防、公安刑侦及其他机要部门中出现；相反，它越来越多地出现在我们普普通通的日常生活中。

 
　　2.1  产品

　　生物识别发展到现在，已经成为一个庞大的家族了。它在公安、国防、金融、保险、医疗卫生、计算机管理等领域均发挥了重要作用。出现了专业研制生产生物识别产品的公司，所开发的产品种类丰富，除传统的公安自动指纹识别系统(AFIS)及门禁系统外，还出现了指纹键盘、指纹鼠标、指纹手机、虹膜自动取款机、面部识别的支票兑付系统等。以下介绍几种国外正在研制开发或已经投入使用的生物识别产品。

　　2.1.1  指纹识别系统

　　指纹识别芯片：Thomson-CSF专用半导体公司制造的指纹识别芯片，利用了热成像技术。只要把手指从计算机芯片上掠过，该芯片就能读取手指上的热图像，从而产生三幅指纹图。同样，朗讯技术公司的子公司Veridicom公司制造的一种芯片，是利用数千只感应电容来感应手指发出的电荷，从而产生一幅指纹图。

　　由西门子公司开发的指尖传感器，满足了低制造成本的要求，这是广泛应用生物识别手段的前提。开发该项新传感技术的多功能工作组包括了来自公司总部和奥地利分部的多方面的科学家、开发家和市场营销专家。通过集中西门子公司的全部技术专长，该工作组在短短7个月时间里就研制出该系统的第一套模型。西门子公司广泛的业务范围(包括半导体、信息和通信、计算机、汽车系统等)，使该项新传感技术的应用前景非常光明。据估计，到2003年，此类传感系统的市场销售额将达到20亿～30亿德国马克，总产量有望达到1亿～1.5亿套。

　　指纹鼠标：德国电子巨人西门子在亚洲电信2000展上推出了一款名叫“ID Mouse”的鼠标，使用者可以驱动鼠标从PC或者笔记本电脑中得到信息。通过轻敲位于鼠标上端的指尖传感器，鼠标驱动查找已经被输入“PC”系统的模块并进行对比。一旦指纹被识别，使用者就可以启动 PC的操作系统。为了安全起见，如果长时间不动鼠标，它将自动启动屏幕保护程序，直到使用者再次触摸ID鼠标为止。这个鼠标在0.25平方英寸的触摸芯片上有65000个传感系统，可以捕捉指纹的细节。这个系统非常灵敏，甚至用户的手有伤口它都能准确地辨别出来。

　　加拿大多伦多的ING Direct公司是个有3年历史的在线金融服务机构，该公司决定采用指纹鉴别技术来确认用户的身份。 ING Direct公司的用户不需要用纸、笔，他们只是坐在家里利用 PC机完成认证过程。认证的关键在于一种由SecuGen Corp公司出品的特殊鼠标，这种鼠标在按键中装有一个内置的指纹扫描仪，对新装备有特殊爱好的用户也可以尝试另一种新型的鼠标，它的形状是一个小棍子，同样装有指纹扫描仪。将这种鼠标与安全软件结合在一起使用，用户就可以建立自己识别的标志，进入自己的银行账户。ING Direct公司2000年年初在7个国家内为自己的 500余名日本用户配置了生物鼠标，同时加强了宣传和引导力量。

　　指纹手机：网络时代日新月异的新技术，赋予了小小的手机太多的内容：打电话，上网浏览甚至购物和中央控制，所以仅靠手机本身的密码和SIM卡锁，是不能保障用户的安全的。试想利用手机购物，可能你的个人资料和信用卡资料将保存在手机中，一旦手机丢失或者被盗用，后果将十分严重。所以不少手机厂商在集成各种功能的同时，也在手机安全性上大作文章，最新的技术是个人指纹识别。

　　最早的指纹识别手机是1998年西门子推出的SLl0手机，其将“Fingertip”指纹辨认技术移植在 SLl0上作模拟试用。手机机身前面及后面都装有一个跟SIM卡大小相若的金属片指纹感应器。机主除可预先输入本身的指纹样本，更可加入最多59个其他使用者的指纹。而“其他使用者”须经机主指纹作授权，方能将指纹记录在案，并且每位用户都有个别的使用权限。此外，每个使用者最多可储存10只手指指纹，每只手指最多可储存60个指纹样本。现在，西门子指纹手机在细小如SIM卡指纹感应器上集成了6.5万个微型感应器，侦察指纹速度可达每秒百分之一毫米。

　　南韩一家名为Pass 21的公司，以三星的SGH-A100样本机，成功示范了一次指纹手机的转账服务。该手机暂定名为Pass-Phone，以指纹代替传统的数字密码，在手机上作银行转账。此外，手机更可凭指纹认证，上网作购物及收发电子邮件的通行许可，防止黑客攻击。

　　三菱也宣布推出指纹手机。手机内同样装有金属感应器式的指纹辨认装置，相比旧式的密码或IC卡辨认率，指纹辨认的错误几率不到o.1％。

　　法国Sagem也在2000年电信展中展出一款指纹手机，名为MC 959ID，在电池背面装嵌有指纹感应器。

　　指纹识别的汽车：西门子公司研制出了有指纹识别技术的汽车。采用了此项技术的汽车不仅门锁装置不再需要钥匙，同时还具有根据指纹及预储的信息自动调整汽车驾驶员的座椅高度、前后距离、各个反光镜位置及自动接通车载电话等功能。

　　PC身份验证设备：Sony公司发行了一种新型的指纹鉴定设备，这个系统在设计上超过了以往的密码式安全鉴定系统和现有的其他高级安全模式。Sony公司的这款FIU-700指纹鉴定设备和信用卡差不多大小，它通过检验用户的指纹来判定是否准许用户进人网络、计算机或者是其他独立的应用程序。这个附加的设备是通过USB端口连接到计算机上的，同时它还可以在Win-dows 98或者是Windows 2000界面下工作。其设计主要着眼于一些需要高级保护的部门，包括在电子商务、医疗保健、法律公司以及防务部门中使用；并且还将扩大到更多的应用中，特别是在电子商务、互联网和保险等领域。

　　2.1.2  虹膜识别系统

　　自动收款机：美国NCR公司制造的“明星”终端机利用了先进的虹膜生物识别技术，它还能够通过红外信号同笔记本电脑和移动电话进行通讯，并可以向你的电脑实时传送所需的数据。要启动这个系统，只要进入工作间，把双脚放到带有压力传感器的脚踏板上，让系统仔细观察好自己的眼睛。一旦发现你的虹膜与所存储的虹膜相符，“明星”就会呼叫你的名字，开始自动启动你经常要求的操作，这是因为在巨大的档案库里存储了每位客户提出过的种种要求。这种新型自动提款机已经在加拿大的皇家银行试用了。

　　日本冲电气工业公司开发研制了虹膜识别产品。在1998年2月长野冬奥会滑雪射击比赛项目的枪支管理室上进行了试用，通过对600多名选手的进出进行识别，取得了圆满成功。以消费者为主要服务对象的金融公司武富士，1999年3月开始在东京神田店的现金自动存取机上使用虹膜认证系统。在该店签约者中有近半数的人进行了虹膜登记，试用结果未出现特别故障。武富士今年夏天又把这一技术推广到大阪、名古屋的6个店铺。据说，登记时间只需1分钟，使用时只要2秒钟。这种方法可防止第三者的盗用、伪造，同时也省却了忘记密码的烦恼。

 
　　2.1.3  手形识别系统

　　先进生物测定学有限公司(ABI)是专门从事LiveGrip技术开发的生物识别技术公司，该技术专门用以鉴别个人身份确保安全。Live Grip使用红外线扫描人手的基本结构，并妥善保存用于个人身份鉴别。

　　2.1.4  面部识别系统

　　美国南加州大学和德国宝深大学开发了一套称为“Mugshot”的电脑软件，它把要找的人的面貌先扫描并储存在电脑里，然后通过电脑的“眼睛”--摄像机在流动的人群中，自动寻找并分析影像，从而辨认出那些已经储存在电脑中的人的脸孔。

　　澳大利亚科学及工业研究组织(CSIRO)的科学家研制出一套自动化脸孔辨认系统，可以从储存的智能卡或者电脑资料库中调出事先储存的人脸图像和真人的脸孔进行比较，在半秒之内辨认出这个人的身份。这套系统只采用普通的个人电脑和一个普通摄像机作为硬件。科学家指出，这套系统的精确度达95％，假如再加上一套声音辨认系统，可以把精确度提高至更高的水平。

　　一种新的面部识别技术正在英国伦敦的几家大型商场进行试用。这种面部识别技术通过摄像机扫描繁忙购物中心的人流，所有路过者的面部同时还被转换成数字代码，并由电脑进行处理。如果收集到的面部代码和电脑中事先存储的几十个当地罪犯相吻合，警报声就会在控制中心响起，管理人员将复查电脑的发现并通知警方。

　　面部识别可以用在办公室大门和电梯中，它是企业级的解决方案。美国的佩罗尔先生牌支票兑付机装有面部识别系统，使用方便。台湾星创科技推出的“FACE ON 2000”面部识别系统，使用者可以结合个人电脑、摄影仪，自行制作专属的身份档案，由于采用的是独特的特征识别技术，即使未来变胖、变瘦，换了发型，乃至戴上眼镜伪装，仍然能够被识别出来。

　　2.1.5  声音识别系统

　　美国Veritel公司的声音鉴定(Voice Check)软件既包括客户端软件，又包括服务器端软件，客户可在此基础上自己组建系统。它目前在Windows 2000高级服务器上运行的服务器软件，正在被移植到Linux和Unix操作系统，价格是4 995美元另加1美元/1000个用户的注册费。该服务器软件可以通过电话、个人数字助理(PDA)和互联网进行声音鉴定，已经被BP Amoco和电子数据系统(EDS)等公司采用。

　　2.1.6  复合生物识别系统

　　在德国汉诺威举办的异国计算机博览会上，一种通过扫描人体脸部特征、嘴唇运动和分辨声音的准许进入系统引起了观众的极大兴趣。这一系统是由柏林一家名为“对话交流系统”的公司设计的，它很像科幻片中出现的情形。用户在一个摄像机镜头前亮相并自报家门，几秒钟之内，计算机将扫描进去的人的面部特征、嘴唇运动和声音进行处理，如果所有数据与预先存入的数据相吻合，计算机则放行，否则用户不能进入网络操作。

　　2.2  市场

　　据统计，1999年生产指纹识别系统的商业公司有80家、掌纹 2家、眼睛3家、面部12家、签名15家、声音32家、击键节奏1家。近几年来，生物识别产业的交易量飞速增长。

　　根据纽约的调研咨询公司International Biometric Group的市场报告统计分析，1999年依靠生物识别技术所取得的利税中，指纹识别占34%，掌纹识别占26%，面部识别占15％，声音识别和眼睛识别各占11％，签名识别占3％。1999年非全自动指纹识别生物识别技术行业的利税总共为5.84亿美元。2000年生物识别市场的硬件和软件的总收人为11亿美元，比上年增长接近 50%。预计到2003年年度利税将达到59.4亿美元。

　　在英国，National Physical Laboratory(国家物理实验室)对个人身份确认仪器市场的统计和预测如下表(单位：百万美元)：

 
　　3  生物识别的发展前景

　　社会生活的各个领域都需要身份认证，随着全球信息产业的迅猛发展，生物识别技术在技术发展和市场需求上日趋成熟，其产业化发展的步伐将进一步加快。

　　1999年华尔街预测：在安全和身份验证市场上的费用每年将以超过60%的复合增长率增长；生物识别装置产业市场在今后5年中，估计每年将增长30％～35%。雷曼兄弟投资银行预测，未来5年生物识别系统的市场，将自现在每年l亿美元起，以400%的速度快速成长。Forest & Sullivan最新的一份市场调研也表明，2006年的美国身份认证设备市场销售额将达到26亿美元。

　　整个生物识别产业发展趋势是：

　　3.1  国际大公司加盟

　　近年来，包括微软、英特尔及摩托罗拉等国际大公司纷纷投入经费，试图整合生物识别技术。2000年5月，微软公司宣布将把生物认证技术微型化，并添加到自己的视窗操作系统中，这对这项新技术的发展无疑将起到促进作用。产业分析专家认为，微软的介入将推动生物鉴定技术产业的发展，作为业界的巨头，微软的加盟自有它的意义。它以自己的行动引起IT界人士对这种技术的关注，从而使一些原本已与生物鉴定技术擦身而过的专业人士再回过头来重新审视它的价值。

　　3.2价格迅速下滑

　　Gartner集团2000年的市场分析认为：生物识别市场会在 2-3年里达到一个新的增长水平，主要有4个内部和外部因素来促使这种新的增长。这些因素之一是价格的降低。价格降低的例子在生物识别技术技术市场中是十分明显的以手指扫描设备为例，2年前需花费500美元才能购买到的外部设备现在只需花费 100美元左右即可得到，多数外部设备的价格都在200美元以下。属于外部设备的生物识别专用照相机的价格也降到了50~75美元，这就使面部扫描技术进入家庭成为了可能。最昂贵的虹膜扫描识别技术，以前一套的价格在7 000美元左右，现在价格只有 4000-5000美元。虹膜扫描识别设备也已经由LG公司生产出来了。IriScan计划研制出价格低于l 000美元的虹膜扫描识别设备，并将进军价格低于500美元的门禁市场。

　　3.3  网络应用加快

　　随着计算机技术的飞速发展，网络应用也随之得到了普及，整个社会生活发生了巨大的变化，网络改变了人们的生活方式和理念，电子商务、网上购物等新兴产业层出不穷。与此同时，各种安全也随着不同经济模式的诞生而产生，人们越来越多地依赖口令和密码，而口令和密码易泄密的缺陷正随着不同场合的频繁应用而显得越来越明显。据Motorola公司的一份资料显示：每年因安全口令方面造成的损失增长率在60%以上，而对生物认证系统需求的年增长率也在60%以上。

　　3.4  其他应用扩大

　　生物识别技术在以下4个领域--门禁、电子设备访问权限、支票信用卡验证、ATM使用认证--将得到更加广泛的应用。

　　此外，电话通讯、汽车防盗、社会福利保障等方面都是应用生物识别技术的理想场合。美国在手机电话、汽车失窃方面由于身份验证引起的损失达到了30万美元／天和7.6亿美元／年，此外，还造成了10%的社会保障金的损失。

　　4  我国生物识别的发展现状与挑战

　　国内对于生物识别技术的开发和应用相对起步较晚，但近几年来却发展迅速，特别是在指纹识别研究开发方面已经取得了累累硕果。除了研制用于公安刑侦方面的指纹识别系统以外，在民用产品的研制开发和应用推广上也有了很大的发展，出现了许多专业研制开发指纹识别系统及其产品的专业公司。此外，一些公司也开始涉及其他生物识别技术的研究，如虹膜、静脉和骨骼等。

　　4.1  国内生物识别产品

　　由北京大学信息科学中心石青云院土主持研究，北京大学指纹公司生产的“大容量指纹自动识别系统”是国家“八五”科技攻关项目，包括适用于保安应用的全自动指纹识别系统PU-ID和适于公安侦破的指纹自动识别系统PU-AFIS。该项目于1996年1月通过鉴定，得到了鉴定委员会专家的高度评价。

　　深圳皇岗边检站的“出入境车辆自动检查系统”，使用了北大方正指纹自动识别技术，对卡车司机身份进行鉴别，使得验关准确可靠，同时，大大提高通关速度，节省边检的警力。同期，深圳市社保局也将采用北大方正的指纹自动识别技术，实现退休人员养老金发放中的身份验证。

　　清华现代电于科技有限公司开发研制完成的计算机指纹识别系统可以有效地防止金融行业舞弊及外部“黑客”对金融网络的侵入，它利用指纹识别技术有效地管理计算机系统，其性能准确安全；并在此系统基础上，开发了网络指纹验证系统、指纹IC卡验证系统、指纹证券柜员机、指纹金库安全及门禁管理系统、指纹考勤机系列等产品。

　　深圳市创虹信息技术有限公司推出的虹膜身份识别产品，在奔腾计算机上不到一秒钟即可完成虹膜的识别过程。

　　深圳市特中科实业发展有限公司在国内率先推出了成熟可靠的生物识别系统--人体静脉识别系统。该系统通过静脉识别仪取得个人静脉分布图，从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值，将特征值存储。静脉比对时，实时采取静脉图，提取特征值，同存储在主机中静脉特征值比对，确认身份。

　　西安交通大学的“陈旧骨骼DNA分析技术”是该校法医系主任李生斌教授主持的国家重点科技攻关项目。其采用先进方法，成功地从死亡60年左右的陈旧骨骼中取出DNA片段，进行定量分型，按国际基因分型标准，以测序为基础，建立STR基因扫描技术以及骨牙DNA分型技术；并采集到我国56个民族数万份血样，建立系列等位基因数据库，为法医个体识别、亲权鉴定提供了理论基础和科学依据。这项研究成果可广泛应用于刑事侦查与审判、民事保险赔偿中凶杀、碎尸、焚尸、客机坠毁、火灾爆炸、道路航海交通事故等造成个人或群体遇难、尸体毁损、体表特征破坏或软组织消失而需要进行个体识别、亲权鉴定和同一认定的诸多领域，同时也可应用于生物考古、遗传疾病基因诊断、中华民族起源研究以及医学，体育等领域中性别鉴定。

　　其他诸如上海的罗顿科技公司、北京的柏图美加科技发展有限公司、沈阳的指通科技发展公司、厦门宝利铭公司、杭州中正生物认证技术有限公司等企业都研制和开发了指纹识别系统及其产品，在办公自动化、门禁考勤、IC卡识别，银行、证券等系统中得以实际应用。

 
　　4.2  生物识别技术的挑战

　　由此，我们可以看到生物识别技术的明天是美好的，它也必将把我们的生活带人到一个崭新的天地之中。但对于我国的生物识别产业发展来说，发展的道路上仍是困难重重，主要表现在以下几个方面：

　　第一，芯片的自主开发。我国的芯片开发技术相对薄弱，目前国内指纹识别系统采用的传感芯片都是从国外引进的，在DSP处理器的开发和研制上也相对落后。因此，掌握先进的芯片设计和制造技术是生物识别系统硬件发展的一个关键。

　　第二，软件开发。任何一种生物识别系统都需要经过特征的选取、分析、对比和匹配，因此对于算法就提出了很高的要求，既要保证很高的识别效率，又必须具备很强的抗于扰能力，特别是对部分特征的推理和判断能力。

　　第三，接口的标准化。由于各种生物识别系统都可能要与其他信息系统相连接，如何解决各种接口的统一性问题就是一个重要的影响因素。据悉，开发商最近在生物识别技术的应用程序接口(API)标准方面取得了一致，可以用于视窗或其他操作系统。微软已表示，将在新的视窗系统中安装生物识别应用程序接口。

　　第四，产品的价格和可靠性。无论是哪一种生物识别产品，要推广和应用，价格必须要为大众所能接受，如何提高技术含量、降低成本必然是每个开发商所面临的基本问题。此外，生物识别系统属于安全系统的范畴，如何在各种不同的环境条件下保证系统的长期安全可靠的运行，都是每个生物识别产品所要必须做到的。

　　5展望新生活

　　将来，随着生物识别技术的发展和推广，可能婴儿一出生就已经把它的指纹、静脉等生物识别的特征存人了数据库中。哪怕长大后在异国他乡，当你需要身份识别的时候，可以随时随地通过网络验证，既方便又安全。有了生物识别技术，你再也不用为了找寻重重的一串钥匙而烦恼；有了生物识别技术，你也无需为丢失身份证、银行卡而焦急万分；有了生物识别技术，你的电脑、你的手机、你的车就有了最有力的安全卫士，那些口令、密码从此也不会再浪费你宝贵的脑细胞；有了生物识别技术……未来生活的一切都将因为有了生物识别技术而变得的更安全、更轻松，你要做的也许就是按下你的一个手印、说一句话甚至只是站着望一望。人们常说“只有自己才是最可靠的”，生物识别技术就是给了你一张真正属于自己的、永远也不会丢失的身份证，带着这个身份证，我们将在21世纪数字时代中畅行无阴。

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