伴隨信息時(shí)代的來臨，人們在日常生活中愈來愈多地面臨身份鑒別的問題。目前熟悉的身份鑒別方法一般是使用某種標(biāo)記物如：鑰匙、徽章、印鑒、身份證或輔之以密碼、口令的各種證件及卡片等，但這些方法在現(xiàn)代社會中所暴露出的諸如磨損、被盜、仿冒、復(fù)制、遺忘、破解等問題以及這些方法存在的資源共享性(即鑒別方可確定標(biāo)記物的真?zhèn)螀s無法有效確認(rèn)其持有人的合法性，其他人一旦獲取標(biāo)記物便可共享合法持有者的信息資源)給個(gè)人及社會信息管理安全帶來巨大的隱患，不能適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和社會發(fā)展的需要。

    生物特征身份鑒別技術(shù)作為新興的身份鑒別方法，能夠克服傳統(tǒng)方法的弊端，更安全、可靠、準(zhǔn)確、方便，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，在電子商務(wù)、政務(wù)、金融、司法及社會事務(wù)管理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，日益引起人們的關(guān)注并成為研究熱點(diǎn)。

生物特征身份鑒別技術(shù)簡介
    生物特征身份鑒別技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)將人體所固有的生理或行為特征收集并進(jìn)行處理，由此進(jìn)行個(gè)人身份鑒定的技術(shù)。

    能夠作為身份鑒別的生物特征理論上應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：
1.廣泛性：即每個(gè)人都應(yīng)該具有這種特征；
2.惟一性：每個(gè)人擁有的該項(xiàng)特征各不相同，獨(dú)一無二；
3.穩(wěn)定性：該特征不隨時(shí)間、外界條件變化；
4.可采集性：所選擇的特征應(yīng)便于測量。

    目前，研究和使用的生物特征包括臉部、虹膜、視網(wǎng)膜、指紋、掌紋、手形等與生俱來的生理特征和語音、簽名、步態(tài)等后天習(xí)慣使然的行為特征。

    生物特征身份鑒別技術(shù)包含身份驗(yàn)證和識別兩方面內(nèi)容。身份驗(yàn)證是確定用戶是否是其所聲明的那個(gè)人，身份識別是確定用戶是目標(biāo)人群中的那個(gè)人，兩者在實(shí)現(xiàn)方法和鑒別系統(tǒng)的復(fù)雜程度上有著極大的不同。可根據(jù)不同的應(yīng)用場合做適當(dāng)?shù)倪x取。

生物特征身份鑒別系統(tǒng)模型
    生物特征身份鑒別是個(gè)典型的模式識別問題。它的身份鑒別分2個(gè)步驟，首先是系統(tǒng)注冊階段，即建立模板數(shù)據(jù)庫的過程。將待識別所有用戶的生物特征經(jīng)傳感器采集并進(jìn)行特征提取，形成用戶模板存儲在模板數(shù)據(jù)庫中。其次是系統(tǒng)識別階段，將新采集來的生物特征進(jìn)行特征提取后與模板數(shù)據(jù)庫中的模板進(jìn)行比對，以檢驗(yàn)用戶身份。如果只是進(jìn)行身份驗(yàn)證則只需提取模板數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)該用戶的模板進(jìn)行比對決定真?zhèn)渭纯伞?

幾種主要的生物特征身份鑒別技術(shù)
1.人臉識別
    人臉識別研究熱潮出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)視覺興起的初期，用人臉進(jìn)行身份識別直觀、友好、方便、用戶接受程度高。但計(jì)算機(jī)對人臉的識別還遠(yuǎn)達(dá)不到人眼對臉部的識別程度。目前在限制性輸入條件下，在小樣本數(shù)據(jù)庫中人臉識別取得較好的效果，但識別準(zhǔn)確率低于指紋和虹膜識別。人面部表情、姿態(tài)、化妝、年齡等的變化及采集圖像時(shí)光線、角度、距離、面部遮擋等問題一直是人臉識別領(lǐng)域中的難題。[nextpage]

2.虹膜識別
    虹膜是位于瞳孔和鞏膜間的環(huán)狀區(qū)域，每個(gè)人虹膜上的紋理、血管、斑點(diǎn)等細(xì)微特征各不相同，且一生中幾乎不發(fā)生變化。用攝像機(jī)捕獲用戶眼睛的圖像，從中分割出虹膜圖像，進(jìn)行定位校準(zhǔn)，特征提取，編碼用以匹配。到目前為止，虹膜識別的錯(cuò)誤率是各種生物特征中最低的。但虹膜因受到眼瞼，睫毛的遮擋，準(zhǔn)確捕獲虹膜圖像是很困難的，圖像采集設(shè)備復(fù)雜昂貴，且虹膜一旦有病變或損傷會影響識別，對盲者和患有如白內(nèi)障等眼部疾病的人無效。

3.視網(wǎng)膜識別
    視網(wǎng)膜識別利用人眼視網(wǎng)膜上分布的毛細(xì)血管網(wǎng)的差異性來鑒別身份，是目前生物特征中可靠性最高的身份鑒別方法，視網(wǎng)膜隱藏在眼球中，不磨損，不易受老化和一般疾病的影響，更具獨(dú)特性和穩(wěn)定性。因鑒別時(shí)需用紅外線掃描眼底視網(wǎng)膜以獲得血管網(wǎng)圖像，存在長期使用是否會對使用者健康構(gòu)成傷害的問題，所以該方法接受程度最低，另外，由于系統(tǒng)技術(shù)含量及成本很高，實(shí)用推廣難度大。

4.指紋識別
    指紋是手指末梢乳突紋突起形成的紋線圖案，指紋的穩(wěn)定性、惟一性早已獲得公認(rèn)，目前指紋識別主要利用指紋紋線所提供的細(xì)節(jié)特征(即紋線的起終點(diǎn)、中斷處、分叉點(diǎn)、匯合點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn))的位置、類型、數(shù)目和方向的比對來鑒別身份。指紋識別在所有生物特征識別中無論從硬件設(shè)備還是軟件算法上都是最成熟、應(yīng)用最早、使用最廣泛的。盡管如此，指紋識別技術(shù)也有不足之處，對指紋質(zhì)量較差的人群如皮膚干燥、有疤痕、老繭、表面磨損嚴(yán)重和有病變的人無法取得好的識別效果，指紋使用接觸式采集，傳感器表面灰塵油污附著物等會影響識別，留在傳感器上的指紋存在被盜取復(fù)制的可能性。

5.掌紋識別
    掌紋指手掌內(nèi)側(cè)表面的紋線圖案，一般由3～5條明顯的屈肌紋、眾多皺紋和乳突紋交錯(cuò)構(gòu)成。掌紋形態(tài)受遺傳基因控制，一旦形成終生不變。每個(gè)人的掌紋形態(tài)均不相同，掌紋紋理復(fù)雜，所提供的信息量較指紋豐富，利用掌紋的線特征、點(diǎn)特征、紋理特征及幾何特征完全可以確定人的身份。掌紋主要特征明顯(如屈肌紋和皺紋所形成的線特征)，可在低分辨率圖像中提取，不易受噪聲干擾，特征空間小可實(shí)現(xiàn)快速檢索和匹配。乳突紋形成的細(xì)節(jié)特征與指紋相似，但比指紋紋型豐富。從理論上說有更高的鑒別能力，但需要在較高分辨率圖像中獲得，因掌紋面積大，導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)量及特征空間太大，為圖像處理帶來一定難度。掌紋采集方便，設(shè)備成本低，可接受度高，是很具潛力的身份識別方式，但因研究起步晚，理論和應(yīng)用上都還有待進(jìn)一步深入。

6.手形識別
    手形識別是利用手掌、手指及手指各關(guān)節(jié)的長、寬、厚等三維尺寸和連接特征來進(jìn)行身份鑒別，這些特征采集簡單，不易受噪聲干擾，對設(shè)備要求不高。其識別速度在所有生物特征識別系統(tǒng)中是最快的，但因識別率相對較低，一般用作身份驗(yàn)證。手形識別系統(tǒng)使用方便，價(jià)格合理，已在機(jī)場、海關(guān)、高級住宅、進(jìn)出口控制等方面獲得廣泛使用，市場占有量僅次于指紋識別系統(tǒng)。當(dāng)手部因勞動、外傷或疾病等原因造成外形上的變化時(shí)，會影響系統(tǒng)鑒別的準(zhǔn)確性。[nextpage]

7.簽名識別
    簽名識別是日常生活中接觸最多的一種身份識別方法，接受程度高。但因筆跡動態(tài)范圍變化大，即使同一個(gè)人在不同時(shí)期和精神狀態(tài)下的筆跡也不會完全相同，所以多用于身份驗(yàn)證中。識別按獲取方式分為離線和在線識別兩種。離線識別通過掃描儀獲取已書寫好的文字圖像，利用計(jì)算機(jī)從中提取文字的幾何特征，由筆劃本身特征和相互關(guān)系來進(jìn)行識別。這種方式簡單但易被偽造。在線識別需用專用手寫板和壓敏筆來記錄整個(gè)書寫過程，包括書寫的筆劃順序、筆尖壓力、傾斜度及書寫時(shí)的速度和加速度等豐富的動態(tài)特性，彌補(bǔ)了離線識別只取靜態(tài)特性的不足，難以偽造。

8.語音識別
    語音識別利用說話者發(fā)聲頻率和幅值的不同來辨識身份。語音識別大體分2類：一是依賴特定文字識別，如：讓說話者說某個(gè)特定的詞語或幾個(gè)特定詞語中隨機(jī)的某個(gè)來識別真?zhèn)?，這種方式系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，較易實(shí)現(xiàn)，但安全性較差；另一種是不依賴特定文字識別即說話者可隨意說任何詞語，由系統(tǒng)找出說話者發(fā)音中具有共性的特征進(jìn)98行識別，該方式雖有很好的防偽性，但系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來存在一定困難。因語音遠(yuǎn)程傳遞的方便性，在電話撥入系統(tǒng)中有其他生物特征不可取代的優(yōu)勢，但也仍存在不足，如語音受心理狀態(tài)、疾病等自身因素和語音環(huán)境、采集設(shè)備、傳輸通道等外部因素的干擾，會影響識別效果，對磁帶錄音進(jìn)行欺詐的可能性也未能很好的解決。

生物特征身份鑒別系統(tǒng)性能
    生物特征身份鑒別系統(tǒng)的性能一般由以下幾方面綜合評價(jià)：
準(zhǔn)確性　通常的測量標(biāo)準(zhǔn)有錯(cuò)誤拒絕率(FRR，即有效用戶被拒絕的百分比)和錯(cuò)誤接受率(FAR，即接受無效用戶的百分比)，這2個(gè)指標(biāo)均為閾值Td的函數(shù)。其中一個(gè)重要指標(biāo)是閾值為TEER時(shí)的交迭率ERR，即FAR＝FRR時(shí)的情形。

    目前大部分商務(wù)系統(tǒng)中交迭率都低于0．2％，有些低于0．1％。實(shí)際應(yīng)用中還要根據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域和場所的要求來調(diào)整閾值，取得適當(dāng)?shù)腇AR或FRR。如用ATM提取現(xiàn)金則需要一個(gè)較低FRR避免給有效用戶帶來不便，而在福利支付中心將需要較高FRR避免資金損失，這意味著需要用額外時(shí)間或手段來檢測那些被拒絕的用戶。

    識別速度：是非常重要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，高識別速度會使識別系統(tǒng)更具競爭力，識別速度的提高涉及識別系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，包括圖像的采集速度、質(zhì)量、特征模板大小、模板檢索存取速度、匹配算法等。目前多數(shù)系統(tǒng)識別速度一般為幾秒／每人，但對大樣本空間的識別還不夠快，隨計(jì)算機(jī)能力增強(qiáng)和對具體識別算法的深入研究，速度將得到進(jìn)一步改善。

    安全性：指系統(tǒng)是否可靠，能夠防止惡意攻擊、欺詐。 

    易用性：指使用識別系統(tǒng)的便利程度如何，包括設(shè)備尺寸及安裝要求、系統(tǒng)操作復(fù)雜程度、系統(tǒng)升級性能、用戶可接受程度(系統(tǒng)對用戶自由度的限制、對身體及隱私的侵害性)等。

    成本：識別系統(tǒng)成本高低是其是否會獲得更為普遍的接受和推廣的重要因素，系統(tǒng)整體成本降低除要得益于硬件生產(chǎn)水平和技術(shù)進(jìn)步，還要依靠行業(yè)整體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定以增強(qiáng)硬件設(shè)備的互用性，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模降低成本。作為新發(fā)展的技術(shù)，盡可能利用已有資源，在已有硬件設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，也是發(fā)展初期較實(shí)際的降低成本的措施。[nextpage]

    由于生物特征各不相同，除以上評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)外還要結(jié)合具體應(yīng)用要求來加以選擇，如身份鑒別是公開還是隱蔽、是面對面還是只有人機(jī)交互以及是否需要雙方協(xié)作等，這些都涉及具體生物類型的選擇。每種生物特征都既有其特有的優(yōu)勢和適用范圍也存在著特征本身的不足和局限性，沒有哪種特征可在所有方面勝過其他特征，每種類型都有其存在發(fā)展的必要性，他們不是替代而是相互補(bǔ)充關(guān)系。

生物特征身份鑒別發(fā)展趨勢
    生物特征身份鑒別技術(shù)的發(fā)展是與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的，伴隨具體應(yīng)用的要求和存在的問題而逐步深化和完善，呈現(xiàn)出不同的發(fā)展方向。

1.單一生物特征身份鑒別系統(tǒng)研究不斷深化
    單一生物特征即使在其適用領(lǐng)域內(nèi)，識別也還存在不足，如特征采集時(shí)對用戶的限制度、對采集環(huán)境的要求、識別準(zhǔn)確性和效率等都要進(jìn)一步改善。大樣本庫的識別及標(biāo)準(zhǔn)樣本庫的建立，分類管理等是每種生物特征共有的問題。在硬件水平提高的同時(shí)，人們也在不斷改進(jìn)識別算法和嘗試不同的決策策略以提高系統(tǒng)整體性能。

2.多生物特征身份鑒別系統(tǒng)引起人們關(guān)注
    單一生物特征身份鑒別系統(tǒng)在力求完善的同時(shí)也面臨著如傳感器噪聲、特征提取和匹配的缺陷及生物特征實(shí)際存在的不普遍性(特殊人群生物特征缺失、損傷、病變或特征質(zhì)量較差)等系統(tǒng)本身固有的難以克服的問題。這進(jìn)一步限制了系統(tǒng)的實(shí)用性。把2個(gè)或2個(gè)以上生物特征結(jié)合起來進(jìn)行身份鑒別則可以很好的解決這些問題，提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性，降低誤識率，同時(shí)也具有更好的防偽性。被認(rèn)為是生物特征身份鑒別未來發(fā)展方向。多生物特征結(jié)合不是簡單的相加和平均，而是在識別系統(tǒng)特征提取、特征匹配或匹配決策階段按照一定的策略對各特征數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，集成多個(gè)生物特征信息產(chǎn)生最終判決。研究人員分別對臉-指紋手形特征融合；臉-語音特征融合；臉-指紋特征融合；臉語音-指紋特征融合；臉虹膜特征融合；掌紋手形特征融合進(jìn)行了嘗試，取得較好效果。但多生物特征識別系統(tǒng)成本高、設(shè)計(jì)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大等問題也需要很好地解決。

3.與已有資源相結(jié)合
    傳統(tǒng)身份鑒別方法一個(gè)共有優(yōu)點(diǎn)是判決結(jié)果黑白分明，對有效用戶不存在誤判問題，而生物特征識別系統(tǒng)則存在拒絕有效用戶的問題，給使用帶來不便，如果在作出拒絕判決前能結(jié)合密碼口令等信息，會有效降低FRR。

    現(xiàn)代社會各種智能卡擁有量巨大，使用極為普遍，將生物特征模板存儲在智能卡中，成為便攜模板，使身份鑒別可在離線終端上進(jìn)行，避免了模板數(shù)據(jù)庫集中管理所存在的弊端。如果將幾種生物特征存儲在智能卡中，既可在不同場合使用不同模板，又可在同一場合使用多種模板降低FRR。

    計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)已與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為生物特征識別系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，不但會更有效的保障計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)信息存儲和交換的安全性，同時(shí)也使生物特征識別技術(shù)獲得更大發(fā)展空間。與已有資源有效結(jié)合不但有利于生物識別技術(shù)的推廣，更是對原有資源的再次開發(fā)。

結(jié)語
    生物特征身份鑒別技術(shù)是一項(xiàng)以人為本面向?qū)嶋H需求不斷發(fā)展完善著的技術(shù)，為現(xiàn)代社會信息安全問題提供了很好的解決方案。隨著識別技術(shù)日益成熟，硬件設(shè)備價(jià)格下降和人們接受程度的提高，會獲得更為廣泛的應(yīng)用。