‧ 生物辨識四大技術及三大應用方法淺析

來源:太平洋安防網

生物辨識技術就是通過電腦與光學、聲學、生物感測器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性，(如指紋、臉形、虹膜等)和行為特徵(如筆跡、聲音、步態等)來進行個人身份的鑒定。生物辨識技術比傳統的身份鑒定方法更具安全、保密和方便性。那麼，生物辨識技術具體有哪些應用方法?

　　生物辨識四大技術分析

　　

一、採集指紋圖像的技術

獲得良好的指紋圖像是一個十分複雜的問題。因為用於測量的指紋僅是相當小的一片表皮，所以指紋採集設備應有足夠好的解析度以獲得指紋的細節。目前所用的指紋圖像採集設備，基本上基於三種技術基礎：光學技術、半導體矽技術、超聲波技術。

　　

二、光學技術

借助光學技術採集指紋是歷史最久遠、使用最廣泛的技術。將手指放在光學鏡片上，手指在內置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數位化的、可被指紋設備演算法處理的多灰度指紋圖像。

　　

光學的指紋採集設備有明顯的優點：它已經過較長時間的應用考驗，一定程度上適應溫度的變異，較為廉價，可達到500DPI的較高解析度等。缺點是：由於要求足夠長的光程，因此要求足夠大的尺寸，而且過分乾燥和過分油膩的手指也將使光學指紋產品的效果變壞。

　　

三、矽技術(CMOS技術)

20世紀90年代後期，基於半導體矽電容效應的技術趨於成熟。矽感測器成為電容的一個極板，手指則是另一極板，利用手指紋線的脊和谷相對於平滑的矽感測器之間的電容差，形成8bit的灰度圖像。

　　

矽技術優點是可以在較小的表面上獲得比光學技術更好的圖像品質，在1cm×1.5cm的表面上獲得200x300線的解析度(較小的表面也導致成本的下降和能被集成到更小的設備中)。缺點是易受干擾，可靠性相對差。

　　

四、超聲波技術

為克服光學技術設備和矽技術設備的不足，一種新型的超聲波指紋採集設備已經出現。其原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產生大小不同的回波(超聲波到達不同材質表面時，被吸收、穿透與反射的程度不同)，因此，利用皮膚與空氣對於聲波阻抗的差異，就可以區分指紋脊與谷所在的位置。

　　

超聲波技術所使用的超聲波頻率為1×104Hz - 1×109Hz，能量被控制在對人體無損的程度(與醫學診斷的強度相同)。超聲波技術產品能夠達到最好的精度，它對手指和平面的清潔程度要求較低，但其採集時間會明顯地長於前述兩類產品。

　　

生物辨識三個應用方法：特徵拾取、驗證和辨別

一個高品質的圖像被拾取後，需要許多步驟將它的特徵轉換到一個複合的範本中，這個過程，被稱為特徵拾取過程，它是手指掃描技術的核心。當一個高品質的圖像被拾取後，它必須被轉換成一個有用的格式。如果圖像是灰度圖像，相對較淺的部分會被刪除，而相對較深的部分被變成了黑色。脊的像素有5?8個被縮細到一個像素，這樣就能精確定位脊中斷點和分岔了。微小細節的圖像便來自於這個經過處理的圖像。在這一點上，即便是十分精細的圖像也存在著變形細節和錯誤細節，這些變形和錯誤細節都要被濾除。

　　

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除細節的定位和夾角方法的應用以外，也可通過細節的類型和品質來劃分細節。這種方法的好處在於檢索的速度有了較大的提高，一個顯著的、特定的細節，它的惟一性更容易使匹配成功。還有一些生產商採用的方法是模式匹配方法，即通過推斷一組特定脊的資料來處理指紋圖像。

　　

就應用方法而言，指紋辨識技術可分為驗證和辨別。

　　

驗證就是通過把一個現場採集到的指紋與一個已經登記的指紋進行一對一的比對來確定身份的過程。指紋以一定的壓縮格式存儲，並與其姓名或其標識(ID，PIN)聯繫起來。隨後在對比現場，先驗證其標識，然後利用系統的指紋與現場採集的指紋比對來證明其標識是合法的。驗證其實回答了這樣一個問題：“他是他自稱的這個人嗎?”這是應用系統中使用得較多的方法。

　　

辨別則是把現場採集到的指紋同指紋資料庫中的指紋逐一對比，從中找出與現場指紋相匹配的指紋。這也叫“一對多匹配”。辨識其實是回答了這樣一個問題：“他是誰?”

　　

指紋是人體獨一無二的特徵，其複雜度足以提供用於鑒別的特徵。隨著相關支援技術的逐步成熟，指紋辨識技術經過多年的發展已成為目前最方便、可靠、非侵害和價格便宜的生物辨識技術解決方案，對於廣大市場的應用有著很大的發展潛力。