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世界各地的恐怖事件频频发生,特别是针对重要部门、公共场所、人流密集处的袭击给平民造成了极大伤害,引起社会的极大恐慌。人们无可奈何地说:“这个世界谁都不可相信,只有自己才是最可靠的。”这样的论调当然有些片面,却也暴露出人们对传统智能安防系统的不信任。于是,一种明显优越于传统安防设备的新系统受到了各个发达国家的广泛青睐,这就是生物识别安防系统。例如,美国遭受“9.11”恐怖袭击之后,一些增强机场安全的技术得到了美国有关当局前所未有的重视,其中生物识别被认为是最有应用潜力的技术之一。目前,生物识别技术正越来越广泛地应用在机场、银行、重要机关以及高级住宅区等需要验明身份的地方。鉴于生物识别的可靠性,其运用前景必然越来越广阔。
最近几年,我国对生物识别技术的研究正在紧锣密鼓地进行。国内第一套虹膜识别系统日前已研制成功。据了解,使用这套虹膜识别系统时,须将眼睛对准一个特制摄像头,系统就会将人的虹膜信息输入电脑储存,以后凡是需要出示身份证的场合,只须眼睛对准摄像头看一下即可。我国有不少机构先后介入生物识别技术的研究,其中,指纹自动识别技术已广泛应用到各个领域,并在世界同行业处于领先水平。
种类繁多的生物识别系统
生物识别技术是利用人体生物特征进行身份辨认的一种技术。生物识别系统对生物特征进行取样,提取其惟一的特征转化成数字代码,并进一步将这些代码组成特征模板,人们同识别系统相互进行身份认证时,识别系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对,以确定是否匹配,从而决定接受或拒绝。
用于生物识别的生物特征有手形、指纹、虹膜、红外温谱等,行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征,人们已经开发有手形识别、指纹识别、红外温谱识别、语音识别、虹膜识别、笔迹识别等多种生物识别技术。
虹膜识别:它的错误率是各种生物特征识别中最低的。每个人虹膜的结构各不相同,并且这种独特的虹膜结构在人的一生中几乎不发生变化。科学家发现,尽管虹膜的基本结构是由内在的遗传基因决定的,但是,外界环境却对虹膜独特的细微结构起着决定性作用。这种外部环境是指在生命初期虹膜形成之前的胚胎发育环境。因此,自然界不可能出现完全相同的两个虹膜。
指纹识别:指纹是指人类手指上的条状纹路,它们的形成依赖于胚胎发育时的环境。“没有两个完全相同的指纹”这一观点已经得到公认。指纹识别已经有了很长一段历史。
红外温谱图:人的身体各个部位都在向外散发热量,而这种散发热量的模式就是一种每人都不同的生物特征。通过红外设备可以获得反映身体各个部位发热强度的图像,这种图像称为温谱图。拍摄温谱图的方法和拍摄普通照片的方法类似,因此,可以用人体的各个部位来进行鉴别。
步态识别:步态是指人行走时的姿势,这是一种复杂的行为特征。尽管步态不是每个人都不相同的,但是它也提供了充足的信息来识别人的身份。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与面像识别类似,具有非侵犯性和可接受性。但是,由于序列图像的数据量较大,因此步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。
此外,还有语音识别、笔迹识别等系统。
成本较昂贵是发展瓶颈
首先是价格问题。生物识别系统一般都需要较好的信号采集设备和计算平台,它的价格自然要比传统的安防系统要昂贵。所以,有人说它“只能在贵族领域使用”。目前它的适用范围一般是银行、跨国大公司、高档住宅区、政府部门等,大众出入的场所使用较少。
另外,生物识别系统不可避免地也存在拒识和误识的问题。因此,在很多场合要提供补充方案,以防止这种情况的出现。其实,拒识和误识在传统的安防系统中也常见。如电子门卡,我们可能丢失它而不能进家门,这就是拒识;同样,别人可能拿着电子门卡打开我们自己家的门,这就是误识。
还有,有的生物识别系统技术还存在不够成熟之处。这种不成熟体现在信号采集设备、特征提取算法和匹配算法上等。这种不成熟限制了生物特征识别系统的广泛应用。
迄今为止,还没有哪一个单项生物识别系统能达到完美无缺的要求。因为,每种生物特征都有自己的适用范围。比如,有些人的指纹无法提取特征,患白内障的人虹膜会发生变化等。在对安全有严格要求的应用领域中,人们往往需要融合多种生物特征来实现高精度的识别系统。数据融合是一种通过集成多知识源信息和不同专家意见产生一个决策的方法,将数据融合方法结合多种生理和行为特征进行身份鉴别,提高鉴别系统的精度和可靠性。这无疑对生物识别系统的发展提出了更高要求。
前景依然诱人
虽然生物识别系统还存在着诸多不足,但这并没有成为其发展的障碍,较之以往传统的一些门禁识别方式,它具有绝对优势。特别是当前全球反恐的大形势下,世界各研究机构及生产部门对此倾注了极大热情,从而也使生物识别系统的市场空前繁荣。
生物识别系统的成本已经在不断降低,其使用范围不断拓宽。以手指扫描设备为例,国际市场上,两年前需花费500美元才能购买到的设备,现在只需花费100美元左右即可得到,属于外部设备的生物识别专用照相机的价格已降到了50-75美元,这就使面部扫描技术进入家庭成为可能。最昂贵的是虹膜扫描识别技术,以前一套设备的价格在7000美元左右,现在价格只有4000-5000美元。有公司计划研制出价格低于1000美元的虹膜扫描识别设备,还有的公司开始进军价格低于500美元的门禁市场。
先进的生物识别系统都是以体积小,速度快,成本低为目标的。价格的下降趋势将对生物识别系统产业产生很大影响。随着产业的巩固和扩大,生物识别系统的技术编程和接口标准逐步进入确定阶段,备件供应和售后服务自然会随即跟上。这样,一些购买力强大的机构(如银行、政府部门)必然会以坦然的心态大批量购买生物识别系统产品。
国外许多高新技术公司正在试图用眼睛虹膜、指纹、面貌特征等取代人们手中的信用卡或密码,并且已经开始在机场、银行和各种电子器具上进行了实际应用。就目前技术最为成熟的指纹识别技术来说,其已广泛使用于重要场所的出入监视与控制(即安全通道管理),如:银行、金库、网络、授权中心、有价证券印制部门、重要军事设施等重点单位出入人员的身份识别,高级别墅、度假村、俱乐部等会员制场所的身份确认等。
生物识别系统发展方兴未艾,随着技术的不断完善和成本的逐渐下降,它的适用范围必将向普及化发展。
(作者:贺小虎)
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