生物识别技术的类型

本文概述

• 行为生物识别
• 生理生物识别

生物识别技术更加精致，先进和超灵敏。它保护公司和个人。最重要的是，不可能复制关于个体生物学特征的生物统计学工作。

一个人具有两种生物学特征：行为和身体特征。

因此，有两种类型的生物识别：行为生物识别和生理生物识别。

行为生物识别

行为生物识别技术是对人和动物的身体如何运作的科学研究。

它进一步分为：

• 签名识别
• 语音识别
• 击键

签名识别

几十年来，签名一直用于个人身份识别和高价值交易。它是一种行为特征，可以产生大量统计上可靠的数据，也可以通过电子方式捕获。以前，使用了手动签名验证方法，其中包括对其形状的确认。生物特征识别系统可以进行更多验证，以确保它是授权用户还是冒名顶替者。银行和金融服务提供商使用签名进行身份验证和授权。

语音识别

声音是一种行为和生理特征，取决于喉咙和嘴巴的物理结构以及慢性成分。取决于许多因素，语音成为至关重要的生物识别符，可用来区分说话者。语音识别可以识别说话者和语音。语音识别是一种新兴的以技术为动力的方式，用于验证正在说的内容，而语音识别则是识别谁在说话，即识别说话者。许多人可以互换使用说话人识别和语音识别，但是这两者具有不同的目标和实现方法，只是它们都与人的声音有关。经分析的关于频率，持续时间和幅度的语音可视记录称为语音记录或声谱图。语音识别非常流行且价格低廉，但准确性较低，有时注册时间较长。

按键动态

键盘上一种类型的节奏具有足够的独特性，可以构成称为按键动态的生物识别技术的基础。不同的人有不同的打击率和风格。为了各种安全目的，会对其进行分析并保留为记录。

生理生物识别

生理生物统计学是基于个人的行为特征。它涉及所有物理特征，例如耳朵，眼睛，虹膜，指纹等。

它进一步分为：

• 耳朵认证
• 眼静脉识别
• 面部识别
• 手指静脉识别
• 指纹识别
• DNA匹配
• 足迹和脚部动态
• 步态识别

耳朵认证

在生物特征识别中，外耳的形状（在生物学术语中也称为耳廓）被认为是生理生物特征。耳认证使用声波来确定个人的耳道的方式。人耳道的形状被认为是独特的，例如指纹或虹膜图案。

耳朵认证的工作

我们需要一些外部设备来查看耳认证的工作。受试者戴着特殊的耳机，其中包括麦克风，以捕获从耳道反射的声波。为此，使用了18 kHz至48 kHz之间的高频，低声波。

• 每个人都有不同的特征和不同的耳道形状，因此反射波互不相同。麦克风捕获该反射波，并且识别系统可以通过预先建立的识别信息来识别人。

耳朵认证的优点

• 耳认证是准确且易于实施的，因为不需要将注意力放在任何成像或扫描上，这使其更适合当今快节奏的生活。
• 与其他生物识别技术不同，耳朵认证不容易受到欺骗，因为耳道的形状在耳朵内部保持牢固。

耳朵认证的缺点

• 入耳式身份验证，受试者需要佩戴特殊的外部耳机。
• 昂贵，因为外部耳机会导致一些额外的成本。

眼静脉识别

眼图识别是另一种生物特征识别方法，它利用了巩膜上静脉形成的图样。人眼以其不同的结构元素打开了许多个人识别的可能性。眼静脉识别通过人眼中的虹膜模式起作用。虹膜是色素沉着的弹性组织，其中央具有可调的圆形开口。每个人都有不同的虹膜图案和颜色。即使你的左眼和右眼的虹膜模式也不同。虹膜的图案和颜色因人而异。即使在远处也可以使用该技术，因此对用户来说很舒适。这项技术是由堪萨斯城密苏里大学计算机科学与电气工程教授Reza Derakhshani博士开发的。

眼图识别的工作

• 该技术使用称为巩膜的眼睛白色部分的静脉纹。眼图识别技术可以在数码相机的帮助下将其捕获，因为这些静脉甚至可以用肉眼看到。
• 该系统处理获取的数字图像以生成生物特征模板，该生物特征模板可以与个人的身份信息相关联。个人随后可以使用眼睛来验证其身份。与视网膜或虹膜识别不同，对象必须扫视任一侧才能得到验证。

眼睛识别的优势

• 虹膜图案不会随年龄，眼睛发红或饮酒而改变。
• 眼图识别技术甚至适用于戴着眼镜或隐形眼镜的人。
• 随着“眼图验证生物识别技术”的发明，许多用于银行和金融服务的移动身份验证应用程序启动了该技术，该技术为个人提供了极大的便利。

眼睛识别的缺点

• 由于未经验证的技术，由于拥有最新更新的智能手机，因此被称为赚钱的移动身份验证解决方案。
• 眼图扫描仅在将手机靠近眼睛时才有效，否则系统将无法识别静脉图。
• 此最新技术仅与更新的智能手机兼容，较旧的智能手机或没有相机的手机无法使用。

面部识别

我们的面部结构是人们用来互相记住的主要方法。这也是一种用于人类识别和身份验证的良好暴露的生物识别技术。现在，当我们拥有具有变焦功能的高质量相机时，它也有可能从远处识别出一个物体，因此面部识别也适用于安全和监视应用。

人脸识别工作

• 面部识别技术易于设置。设置此识别技术仅需数码相机和面部识别软件。对于倾斜的安全应用，需要部署更多的硬件，例如摄像机和红外光发射器，多摄像机设置等。
• 面部识别是快速发展的多功能生物识别技术之一。增长的原因在于智能手机和个人计算设备的持续增长。现代小工具带有两个摄像头，一个在前面，另一个在后面。因此，易于利用面部识别进行用户认证。
• 如今，小工具制造商还包括其他硬件，例如用于面部识别的红外发射器和用于捕获红外照明的面部结构3D图的相机。苹果公司是第一家通过带有Face ID名称的iPhone X引入此设置的公司。

面部识别的优势

• 面部识别技术易于设置，在该技术中，当今的计算设备和智能手机不需要其他硬件。
• 这项通用的生物识别技术使生活变得如此轻松，即使瞥了一眼脸也可以突然打开手机的锁。它也用于个人识别以及监视应用程序。

面部识别的缺点

• 面部识别可能无法识别同卵双胞胎。
• 人脸识别技术可能会受到操纵或欺诈性攻击。
• 随着年龄的增长，你的脸会变得皱纹，或者在意外中有时会变脸，或者如今看起来更好，通常人们的面部整容手术都在进行。因此，进行面部识别效率较低。

手指静脉识别

手指静脉识别是一种生物识别技术，用于对人进行分类并验证其身份。这是一种识别技术，可在人的手指皮肤覆盖物下方发现的独特血管图案上起作用。这种模式是由将血液输送到心脏的血管和静脉形成的。日立公司于2005年推出了静脉ID，这是一种基于人手指静脉模式的身份验证技术。尚无确定的方式来确定个体的血管如何在手指（或手掌，或几乎所有地方）上形成模型。在个体之间差异很大。由人手指上的静脉形成的这种独特图案不久将广泛用于个人识别和验证。

静脉识别的工作

• 静脉ID识别系统可以将人手指的血管模式与其他已经或新处理的手指静脉ID进行匹配。静脉ID识别技术使用红外光和单色电荷耦合器件（CCD）相机来获取静脉图案。
• 随着通过手指的红外光被存在于静脉的脱氧血液中的血红蛋白吸收，因此，CCD相机会捕获图像。
• 在生成的图像中，手指静脉图案显示为黑线。识别系统将对该信息进行数字化和处理，然后发送给用户进行验证或识别。

手指静脉识别的优点

• 隐藏在手指皮肤下的静脉图案未暴露，只能通过特定的设置进行扫描，因此很难复制和规避该系统。
• 手指静脉图案位于表面之下，比指纹，面部识别和类似的识别方法更安全，在指纹识别，面部识别和类似的识别方法中，生物特征被暴露出来，无需受试者的同意即可收集。

手指静脉识别的缺点

• 仅提供有限数量的设备和应用程序。
• 这项技术非常复杂，很少有人知道他的技术。

指纹识别

指纹识别是最古老且有效的生物特征识别方法之一，因为由于不同个体的指纹不同，指纹早已被认为是一种准确而主要的识别方法。像所有其他生物识别技术一样，它使用预先保存的数据来识别和验证人的指纹。从指纹识别的早期开始，它就一直是法医调查的一部分。自那时以来，指纹识别已经走了很长一段路，因为随着技术的发展，指纹识别和匹配的过程在法医调查机构中得到了发展。如今，指纹识别已广泛应用于从移动设备到门锁，甚至用于高安全性的访问控制。微型但高效的移动设备指纹传感器使识别和认证成为可能。

指纹识别的工作

• 该系统正在使用指纹识别技术来存储人们指尖的独特脊纹。许多不同的技术，如光学，电容，热等技术，都用于收集指尖模式。
• 人类指纹的捕获图像经过充实以使其发挥作用，然后使用各种复杂算法生成生物特征模板，这些算法对于个人而言始终是唯一的。
• 当个人的任何身份数据与此模板关联时，它将成为生物特征指纹身份。该模板将与现有扫描进行匹配，生物识别系统如果匹配将返回true，否则将返回false（如果不匹配）。
• 上面描述的所有过程只是用户级别的一触而已，其他所有内容都在指纹识别系统的下面。

指纹识别的优势

• 指纹识别是一种廉价，安全的技术，易于设置，是最成熟的生物识别方式。从解锁小工具到办公室打孔机，指纹识别是最安全，最便宜的方法。
• 它也很容易处理，也可以在用户端轻松管理。
• 所有行业类型的广泛部署使其成为一种更可靠的生物特征识别方法。执法机构，医院，诊所，学校和学院，体育馆和健身中心已经采用了该技术来正确识别和验证个人。

指纹识别的缺点

• 与法医调查和执法相关联后，早期实施的接受度很低。
• 尽管Apple的Touch ID被广泛认为是生物识别技术的进步，但著名的黑客Jan Krissler在iPhone发行后的第二天就能够破解该技术。同样，来自混沌计算机俱乐部的研究人员制造了假手指来解锁iPhone。
• 识别系统的性能受到指尖的表面状况的影响，例如手指潮湿或肮脏，伤疤，皮肤疾病等。

DNA匹配

DNA匹配仅在几十年前才引入我们的世界。在这种生物识别技术中，法医人员会采集人体的某些部位，如唾液，指甲，头发或血液，然后将其通过所有法医实验室进行各种调查和药用。 DNA包含有关特定疾病的种族，亲子关系和医疗状况的信息。在电影中，尤其是在CID中，我们已经看到了这类刺激性和CSI故事。 DNA匹配是一种经过验证的个人识别方法，其中可以对个人的身体样本进行分析以确认其身份。随着这项技术的发明，法医调查得到了极大的缓解，因为这种生物识别技术有助于追踪罪犯。 DNA样本始终在受试者同意的情况下收集。 DNA样品通常通过带扣涂片收集。但是，精液，血液，唾液等也可以获取并用于DNA分析。

DNA匹配的工作

• 通过多种可用于DNA分析的方法中的一种来收集收集的样品，例如STR分析，RFPL分析，AmpFLP，PCR分析等。
• 然后将结果与其他获取的样本进行比较以找到匹配项。 DNA分析是一种准确准确的鉴定方法。

DNA比对的优势

• DNA匹配是一种非常准确的识别方法。
• 它已成为一种可靠且成熟的身份识别方法，因此也已在执法中使用了相当长的时间。
• 该技术用于许多医学目的。只有成功匹配DNA后，才能进行骨髓移植。
• 与其他生物识别技术不同，它不会遭受系统性能问题的困扰。

DNA匹配的缺点

• 像大多数其他生物特征识别技术一样，DNA分析需要一个物理样本来收集生物特征数据。
• DNA分析的生物学样本需要在适当的环境条件下存储。
• 但是，在以色列最近进行的一项研究中，研究人员表明，DNA可以在实验室中生产，也可以用于操纵结果。因此，DNA样品容易受到污染。
• 这项技术还没有完全自动化。
• DNA匹配不像其他生物测定方法那么快，而且非常昂贵。

足迹和脚部动态

与指纹和手掌不同，人类的足迹也被认为是独特的生理特征，并具有与众不同的特性。人脚的脊状结构甚至在整个人的一生中都保持不变，就像手掌上的皮肤脊状结构和指纹不会一生改变一样。因此，它使我们有机会将足迹用作个人识别生物识别的手段。用于扫描和处理足迹的基础技术与其他指纹识别技术基本相同。足迹扫描技术不是正在开发的已发展的生物识别技术，并且正在尝试各种方法。

足迹和足部动态的工作

• 当前系统使用高分辨率相机捕获足迹，并且在对图像进行预处理之后，系统使用梯度矢量流（GVF）和细节提取形状。
• 在动态足迹方法中，移动对象的足迹用于识别个人。当识别技术接近成熟时，它有望使用诸如脚形，纹理，摩擦脊等特征。
• 尽管对取证研究进行了广泛研究并且具有独特的生理特征，但是足迹生物识别技术并不普遍用于人类认证或识别。

足迹和脚部动力学的优势

• 足迹识别方法可用于某些特殊用例，例如水疗中心，温泉浴场和隐蔽识别。
• 覆盖区不适用于高安全性应用程序，因此，覆盖区和足部动态生物特征数据的存储不会带来任何安全威胁。

脚印和脚部动力学的缺点

• 由于一些特性，例如数据采集过程的用户不友好，在商业生物识别系统中，动态足迹识别的使用被认为是困难的，并且人们通常穿鞋以致难以进行足部扫描等。
• 足迹识别系统不适用于电子银行，访问控制等高安全性应用。

步态识别

步态被定义为导致人类运动的周期性和协调性运动组合。每个人或动物都只能通过观察自己的步态来识别一个熟悉的人，因为人的步态是一个明显的特征。随着基于计算机的成像和机器视觉的发明，将这种识别能力传递给网络成为可能。与其他生物识别系统不同，步态识别系统是模式识别系统，可以映射人类步态的模式。由于步态是一种行为特征，只要有人移动，步态就会周期性地重复。从该模式产生的数据被认为是唯一的，可以捕获并处理以识别该个人。步态识别系统使用一些明显的属性，这些属性会导致人类运动，例如步行，身份，病理等，这些运动是基于周期性和协调运动的。

步态识别

通常，步态生物特征在识别系统中进行测试。

• 每个人都有自己独特的步行方式，可以使用现代计算和成像技术进行映射。映射的模式被数字化，然后通过识别算法获取，该算法被设计为生成所涉及对象唯一的数字生物特征模板。生物识别系统为未知的测试对象提取一组描述性特征。然后，它比较存储在数据库中的个人元素。如果没有有关该事件身份的先前信息，则此生物识别技术足以评估监视和识别。
• 到目前为止，已经出现了两种评估步态生物特征的广泛方法。第一个是估计正确识别的速率，第二个是比较总体差异与测量差异。两种方法都不能完全令人满意，但是它们都可以提供有关性能的见解。在本节的其余部分中，我们将讨论两种方法。
• 步态识别系统的性能低于生物识别所需要的性能。当人们认为步态最适合数据库可能非常庞大的识别或监视场景时，人们会期望很高的误报率，这将使系统无用。此外，迄今为止的测试还没有充分考虑长期和不同成像条件下步态测量的变化。

步态识别的优势

• 步态分析促进并有益于步态相关的病理学。借助该步态分析系统，可以诊断出所有与步态有关的疾病。
• 这些系统不仅掩饰了混乱，而且在监视其治疗方面也证明了自己的优势。
• 步态具有各种吸引人的特性。只需一个简单的仪器，就可以在公共场所快速完成描绘个人步调的图像的采集，并且不需要被观察者的意识甚至合作。
• 正在进行许多新的研究，甚至中国正在推出新的步态识别软件，该软件还可以通过遮盖行走的方式来识别面部是否被遮盖。

步态识别的缺点

• 与使用语音，指纹或面部表情的其他生物识别技术方法相比，步态作为人类识别和识别生物识别技术的法规仍是新的和年轻的。因此，它尚未得到充分发展，因此不清楚步态对于生物测定学有多有用。
• 步态分析的各个领域仍需要对地形，鞋类，长时间和其他混杂因素的变异性进行进一步的调查和研究，以发现仅随个体而异的步态特征。