浅谈生物特征识别六大技术 未来发展的趋势

生物识别技术指的是利用人固有的生理和行为特征进行个人身份的鉴定。生物识别技术是目前最为方便与安全的识别技术。本文详细讲解了人脸识别、指纹识别、虹膜识别、掌静脉识别、声纹识别以及步态识别等六大方向。

生物识别技术，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。

生物识别技术是目前最为方便与安全的识别技术，根据美国咨询机构 Transparency Market Research 的预计，全球生物识别技术市场规模将从 2015 年的 112.4 亿美元，增长至 2020 年的 233 亿美元，复合年均增速为15.7%。生物识别市场正处在快速增长当中。

全球生物识别市场结构中，指纹识别份额达到58%，人脸识别的份额为18%，紧随其后的是新兴的虹膜识别，份额为7%，此外还有与指纹识别类似的掌纹识别，以及声纹识别和静脉识别等。各个生物特征识别的优缺点是什么，在产业化进程中有哪些困难需要克服，以及每类生物特征的代表性企业有哪些，今天的文章将为大家详细讲述。

人脸与人体的其它生物特征（指纹、虹膜等）一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提，与其它类型的生物识别比较人脸识别具有如下特点：

非强制性：用户不需要专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下就可获取人脸图像，这样的取样方式没有“强制性”；

非接触性：用户不需要和设备直接接触就能获取人脸图像；

并发性：在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别；

符合视觉特性：“以貌识人”的特性，以及操作简单、结果直观、隐蔽性好等特点。

当下，人脸识别技术已经非常成熟，国内产业链也趋于完善，当下几乎所有的计算机视觉企业，都在做人脸识别，比如旷视科技（Face++）、格灵深瞳、商汤科技、中科视拓等。

人脸识别在具备较高便利性的同时，其安全性也相对较弱一些。识别准确率会受到环境的光线、识别距离等多方面因素影响；另外，当用户通过画妆、整容对于面部进行一些改变时也会影响人脸识别的准确性。这些都是企业亟待突破的技术难题。

我国第二代身份证便实现了指纹采集，且各大智能手机都纷纷实现了指纹解锁功能。与其他生物识别技术相比，指纹识别早已经在消费电子、安防等产业中广泛应用，通过时间和实践的检验，技术方面也在不断的革新。目前国内早已形成了完整的指纹识别产业链，比如，从事指纹芯片设计的上市企业汇顶科技，还有思立微、费恩格尔、迈瑞微等一众国产指纹识别芯片厂商。

虽然每个人的指纹识别都是独一无二的，但并不适用于每一个行业、每一个人。例如，双手长期徒手工作业的人们便会为指纹识别而烦恼，他们的手指若有丝毫破损或干湿环境里、沾有异物则指纹识别功能要失效了。另外对于在严寒区域或者严寒气候下，亦或者人们需要长时间带手套的环境当中，这也将使得指纹识别变得不那么便利。

人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的。这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性。因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。

根据富士通方面的数据，虹膜识别的错误识别可能为 1/1500000，而苹果 TouchID 的错误识别可能为 1/50000，虹膜识别的准确率高达当前指纹方案的三十倍，而虹膜识别又属于非接触式的识别，识别非常方便高效。此外，虹膜识别还具有唯一性、稳定性、不可复制性、活体检测等特点，综合安全性能上占据绝对优势，安全等级来说是目前最高的。

目前，虹膜识别凭借其超高的精确性和使用的便捷性，已经广泛应用于金融、医疗、安检、安防、特种行业考勤与门禁、工业控制等领域。国内在虹膜识别领域代表厂商有中科虹霸、虹星科技、聚虹光电、武汉虹识、释码大华等等。

掌静脉识别系统就是首先通过静脉识别仪取得个人掌静脉分布图，从掌静脉分布图依据专用比对算法提取特征值，通过红外线CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像，将静脉的数字图像存贮在计算机系统中，将特征值存储。

静脉识别具有高度防伪、简便易用、快速识别及高度准确四大特点。最为重要的一点是，指静脉识别的特征已被国际公认具有唯一性，且和视网膜相当，在其拒真率（相同结构图，而被算法识别为不同）低于万分之一的情况下，其识假率（不同结构图，而被算法识别为相同）可低于10万分之一。但它同样有着难以规避的缺点：

（1）手背静脉仍可能随着年龄和生理的变化而发生变化，永久性尚未得到证实；

（2）仍然存在无法成功注册登记的可能；

（3）由于采集方式受自身特点的限制，产品难以小型化；

（4）采集设备有特殊要求，设计相对复杂，制造成本高。

目前静脉识别功能在市场的运用并不高，国内知名的企业为富士通、通元微智能科技、智脉科技。

与其他生物特征相比，声纹识别的优势在于：

（1）声纹提取方便，可在不知不觉中完成，因此使用者的接受程度也高；

（2）获取语音的识别成本低廉，使用简单，一个麦克风即可，在使用通讯设备时更无需额外的录音设备；

（3）适合远程身份确认，只需要一个麦克风或电话、手机就可以通过网路(通讯网络或互联网络)实现远程登录；

（4）声纹辨认和确认的算法复杂度低；

（5）配合一些其他措施，如通过语音识别进行内容鉴别等，可以提高准确率。这些优势使得声纹识别的应用越来越受到系统开发者和用户青睐。

当然，声纹识别的应用有一些缺点：

（1）同一个人的声音具有易变性，易受身体状况、年龄、情绪等的影响；

（2）不同的麦克风和信道对识别性能有影响；

（3）环境噪音对识别有干扰；

（4）混合说话人的情形下人的声纹特征不易提取。

所以，声纹识别目前主要还是被用于一些对于身份安全性要求并不太高的场景当中，比如现在比较热门的智能音响。目前国内的科大讯飞、思必驰、SpeakIn、云之声都有推出相应的声纹识别技术。

步态识别是近年来越来越多的研究者所关注的一种较新的生物认证技术，它是通过人的走路方式来识别人的身份的方法。

步态识别是一种非接触的生物特征识别技术。因为它不需要人的行为配合；特别适合于远距离的身份识别。这是任何生物特征识别所无法比拟的；不容易伪装。是让犯罪分子防不胜防的追捕手段，它不仅可以分析闭路电视捕捉到的嫌犯的行动情况，还能把它们同嫌犯走路的姿态进行比较。在一些凶杀案中，往往凶犯不让你看到他们的脸，但却能看到凶手走路的样子。采集装置简单、经济。因为只需要一个监控摄像头就行。

当前国内步态识别领域的企业，最出名的为银河水滴。

生物识别技术也将迎来新的变化和需求，生物识别技术与互联网、物联网的交集将成为各行业的着力点。当前的单一的生物识别技术各有优缺点，在应用上难免会出现一些问题。所以，在一些安全等级要求较高的应用场景当中，往往会采用两种甚至两种以上的生物识别技术进行验证。随着物联网时代的到来，生物识别将拥有更为广阔的市场前景。