生物識別技術主要是指通過人類生物特征進行身份認證的一種技術，這里的生物特征通常具有唯一的（與他人不同）、可以測量或可自動識別和驗證、遺傳性或終身不變等特點。所謂生物識別的核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉換為數字信息，存儲于計算機中，利用可靠的匹配算法來完成驗證與識別個人身份的過程。

一、生物識別技術概念

　　生物識別的涵義很廣，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、行走步態等。生物識別系統則對生物特征進行取樣，提取其唯一的特征轉化成數字代碼，并進一步將這些代碼組成特征模板，當人們同識別系統交互進行身份認證時，識別系統通過獲取其特征與數據庫中的特征模板進行比對，以確定二者是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。

 

　　下表對五類主要的人體生物特征的自然屬性進行了比較

 

　　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 接觸時留有痕跡 不留痕跡 體液、細胞中含有不留痕跡

 

　　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，某一應用領域可能特別需要某種生物特征，如刑偵應用與靜脈、指紋識別、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，但虹膜的重復率極低，遠遠低于其他特征。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，虹膜相對不易因傷受損，更加大大減少了因外傷而導致無法進行識別的可能性。而靜脈識別更完美，精確度可以和虹膜識別媲美，無需接觸，操作方便，適應人群廣泛。

二、幾種常見的生物特征識別方式

　　指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產生的紋線。紋線有規律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結合點和分叉點，稱為指紋的細節特征點。指紋識別即指通過比較不同指紋的細節特征點來進行鑒別。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區別，因此指紋可用于身份鑒定。

 

　　指紋識別技術是目前最成熟且價格便宜的生物特征識別技術。目前來說指紋識別的技術應用最為廣泛，我們不僅在門禁、考勤系統中可以看到指紋識別技術的身影，市場上有了更多指紋識別的應用：如筆記本電腦、手機、汽車、銀行支付都可應用指紋識別的技術。

　　靜脈識別系統就是首先通過靜脈識別儀取得個人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據專用比對算法提取特征

  

靜脈識別示意圖

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，將靜脈的數字圖像存貯在計算機系統中，將特征值存儲。靜脈比對時，實時采取靜脈圖，提取特征值，運用先進的濾波、圖像二值化、細化手段對數字圖像提取特征，同存儲在主機中靜脈特征值比對，采用復雜的匹配算法對靜脈特征進行匹配，從而對個人進行身份鑒定，確認身份。全過程采用非接觸式。

　　虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環狀區域，在紅外光下呈

  

虹膜特征圖

現出豐富的紋理信息，如斑點、條紋、細絲、冠狀、隱窩等細節特征。虹膜從嬰兒胚胎期的第3個月起開始發育，到第8個月虹膜的主要紋理結構已經成形。除非經歷危及眼睛的外科手術，此后幾乎終生不變。

 

　　虹膜識別通過對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別、圖像處理等方法對人眼睛的虹膜特征進行描述和匹配，從而實現自動的個人身份認證。英國國家物理實驗室的測試結果表明：虹膜識別是各種生物特征識別方法中錯誤率最低的。從普通家庭門禁、單位考勤到銀行保險柜、金融交易確認，應用后都可有效簡化通行驗證手續、確保安全。如果手機加載“虹膜識別”，即使丟失也不用擔心信息泄露。機場通關安檢中采用虹膜識別技術，將縮短通關時間，提高安全等級。

　　視網膜是眼睛底部的血液細胞層。視網膜掃描是采用低密度的紅外線去捕捉視網膜的獨特特征，血液細胞的唯一模式就因此被捕捉下來。

  

生物識別

視網膜識別的優點就在于它是一種極其固定的生物特征，因為它是“隱藏”的，故而不可能受到磨損，老化等影響；使用者也無需和設備進行直接的接觸；同時它是一個最難欺騙的系統，因為視網膜是不可見的，故而不會被偽造。另一方面，視網膜識別也有一些不完善的，如：視網膜技術可能會給使用者帶來健康的損壞，這需要進一步的研究；設備投入較為昂貴，識別過程的要求也高，因此角膜掃描識別在普遍推廣應用上具有一定的難度。

　　面部識別是根據人的面部特征來進行身份識別的技術，包括標準視頻識別和熱成像技術兩種。

 

　　標準視頻識別是透過普通攝像頭記錄下被拍攝者眼睛、鼻子、嘴的形狀及相對位置等面部特征，然后將其轉換成數字信號，再利用計算機進行身份識別。視頻面部識別是一種常見的身份識別方式，現已被廣泛用于公共安全領域。

  

指紋識別

熱成像技術主要透過分析面部血液產生的熱輻射來產生面部圖像。與視頻識別不同的是，熱成像技術不需要良好的光源，即使在黑暗情況下也能正常使用。

　　手掌幾何學識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進行識別，高級的產品還可以識別三維圖象。作為一種已經確立的方法，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用戶人數比較多，或者用戶雖然不經常使用，但使用時很容易接受。如果需要，這種技術的準確性可以非常高，同時可以靈活地調整性能以適應相當廣泛的使用要求。手形讀取器使用的范圍很廣，且很容易集成到其他系統中，因此成為許多生物特征識別項目中的首選技術。

　　人體內的DNA在整個人類范圍內具有唯一性（除了同卵雙胞胎可能具有同樣結構的DNA外）和永久性。因此，除了對同卵雙胞胎個體的鑒別可能失去它應有的功能外，這種方法具有絕對的權威性和準確性。DNA鑒別方法主要根據人體細胞中DNA分子的結構因人而異的特點進行身份鑒別。這種方法的準確性優于其它任何身份鑒別方法，同時有較好的防偽性。然而，DNA的獲取和鑒別方法（DNA鑒別必須在一定的化學環境下進行）限制了DNA鑒別技術的實時性；另外，某些特殊疾病可能改變人體DNA的結構組成，系統無法正確的對這類人群進行鑒別。

　　聲音和簽字識別屬于行為識別的范疇。聲音識別主要是利用人的聲音特點進行身份識別。聲音識別的優點在于它是一種非接觸識別技術，容易為公眾所接受。但聲音會隨音量、音速和音質的變化而影響。比如，一個人感冒時說話和平時說話就會有明顯差異。再者，一個人也可有意識地對自己的聲音進行偽裝和控制，從而給鑒別帶來一定困難。簽字是一種傳統身份認證手段。現代簽字識別技術，主要是透過測量簽字者的字形及不同筆劃間的速度、順序和壓力特征，對簽字者的身份進行鑒別。簽字與聲音識別一樣，也是一種行為測定，因此，同樣會受人為因素的影響。

　　由于人體約有30億個核苷酸構成整個染色體系統，而且在生殖細胞形成前的互換和組合是隨機的，所以世界上沒有任何兩個人具有完全相同的30億個核苷酸的組成序列，這就是人的遺傳多態性。盡管遺傳多態性的存在，但每一個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

三、生物特征識別在中國的發展狀況

生物特征識別行業最早發展的是指紋識別技術，基本與國外同步，早在80年代初就開始了研究，

  

生物識別

并掌握了核心技術，產業發展相對比較成熟。而我國對于人臉識別、虹膜識別、掌形識別等生物認證技術研究的開展則在1996年之后。1996年，現任中國科學院副秘書長、模式識別國家重點實驗室主任的譚鐵牛入選中科院的“百人計劃”，辭去英國雷丁大學的終身教職務回國，開辟了基于人的生物特征的身份鑒別等國際前沿領域新的學科研究方向，開始了我國對人臉、虹膜、掌紋等生物特征識別領域的研究。目前，中科院自動化研究所是我國最具權威的生物特征識別認證科研機構，在人臉識別、虹膜識別、指紋識別、掌紋識別等領域均已取得了國內或國際領先的研究成果。以國內頂級科研單位、著名高校的生物特征識別科研成果為依托，北京中科虹霸、北京行者、中科奧森、北京數字指通、北大高科、杭州中正生物認證有限公司、上海銀晨科技、道肯奇等一批生物特征識別領域的高新技術公司慢慢發展起來，帶動著行業的發展。

 

　　　我國《信息安全技術虹膜識別系統技術要求》（GB/T 20979-2007）國家標準，經國家標準化管理委員會審查批準，將于2007年11月1日正式實施。這是我國生物特征識別領域的第一個國家標準，這一標準的制定對我國生物特征識別產業的發展有深遠的意義。這是我國生物識別行業的第一個標準。