谈“庖丁”刀法解剖生物识别技术

所谓生物识别技术，是指采用每个人独一无二的生物特征来验证用户身份的技术，又称生物特征认证。"从理论上说，生物特征认证是最可靠的身份认证方式，因为它直接使用人的物理特征来表示每一个人的数字身份，不同的人具有不同的生物特征，因此几乎不可能被仿冒和复制。"生物识别技术主要是通过可测量的身体或行为等生物特征进行身份认证的一种技术；而生物特征是指唯一的可以测量或可自动识别和验证的生理特征或行为方式。邵宇介绍，生物特征分为身体特征和行为特征两类。身体特征包括：指纹、掌型、视网膜、虹膜、人体气味、脸型、手的血管、骨骼和DNA等；行为特征包括：签名、语音、行走步态等。

接下来，针对生物识别技术大体原理和分析，邵宇将目前较常见和较成熟的六种生物识别技术一一解剖分析。

一、指纹识别技术

指纹是人与生俱来的身体特征，大约在14岁以后，每个人的指纹就已经定型。指纹具有"固定性"，不会因人的继续成长而改变。指纹也具有"唯一性"，不同的两个人不会具有相同的指纹，自从1888年英国着名人类学家葛弥登、佛兰雪所发表实验报告，以科学方法证明此特性以来，世界各国先后设立了指纹储藏柜，经历六十多年，还未发现完全相同的指纹卡。

早在公元前7000-6000年，古代的亚述人和中国人就意识到了指纹的特点，并使用指纹作为身份的象征，19世纪中叶开始了对指纹在科学意义上的研究。20世纪60年代起用计算机自动识别指纹，同时刑侦用的指纹自动识别系统（AFIS）逐渐在全球开始了广泛应用。而这时的指纹采集一般都采用油墨捺印的方式。1980年后，随着个人计算机和光学指纹采集器的发明，指纹识别技术开始进入了一些非司法领域，如居民身份证等。1990年以后，廉价指纹采集器和计算设备的出现，解决了快速准确的匹配算法问题，使指纹识别技术走向了基于个人的应用。从此，人们对指纹识别技术的研究，对指纹的性质也有了进一步的认识。现在，指纹识别已经发展到了活体识别技术阶段，并已经被广泛应用在安全、考勤、计算机信息身份验证各个领域。

指纹识别主要有撷取、演算、传送、验证等过程，其原理如下：

①撷取（capture）：首先利用指纹扫描仪，将指纹的图形及其它相关特征撷取下来。刚获得的图像有很多噪声。这主要由于工作和环境引起的；比如，手指被弄脏，手指有刀伤、疤、痕、干燥、湿润或撕破等。然后对其进行图像增强，减弱噪声，增强脊和谷的对比度。并为处理指纹图像所涉及的操作设计一个适合、匹配的滤镜和恰当的阀值。

②演算（algorithm）：将图形及相关特征，运用程序运算及统计，找出该指纹具有所谓"人人不同且终身不变特性"的相关特征点，并将之数字化，该数字化之数据自然仍具有指纹"人人不同且终身不变"的特性。

③传送（transmit）：将数字化的指纹特征在计算机上运用各种方式传送，不论采用何种传送方式或加解密方式，均仍保留该特有的特性。

④验证（verify）：传送过来的数据再经程序运算、验证其与数据库中的比对资料的相似程度，达到一定程度以上的统计相似度，即可代表这是由本人传送过来的指纹数据。

故只要符合上述原理，中间无任何种转换上的漏失，且在一定的比对值以上，均可确认是本人的指纹。

下面描绘的是生物识别系统使用过程。

（1）捕捉选定生物特征；

（2）处理生物特征、提取和注册生物特征模板；

（3）在本机信息库、中央信息库或在如智能卡的便携式令牌内存储模板；

（4）现场扫描选定的生物特征；

（5）处理生物特征和提取生物特征模板；

（6）扫描获得的生物特征模板同存储的生物特征模板匹配；

（7）为应用提供匹配得分；

（8）记录系统使用的相关安全审计线索。

科学证明，这些纹路在图案、断点和交叉点是各不相同的，具有唯一性和永久性，这是支持指纹生物识别技术的重要科学依据。指纹的识别通常使用对比识别法，就是通过指纹采集仪把手指的特征点（断点，分叉点，孤立点）用复杂的指纹计算方法，把初始采集的特征点换算为计算机可以识别的加密二进制文件，存入计算机。在每次身份认证时，只要把新采集下的指纹和计算机内的指纹文件相互对比，就能在极短时间内完成任何人的身份识别认证。

指纹识别技术有：便于获取实用性强、可靠性易于增加、扫描指纹的速度很快而方便、应用广泛等优点。以亚略特的产品为例，指纹识别技术类产品系列就包括：指纹门锁、`指纹考勤机、指纹保险柜、指纹鼠标、指纹采集仪、指纹U盘、指纹硬盘、网络指纹认证平台系统等。

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