指纹人脸语音 生物识别技术哪家强?

2015-10-13 10:26:51

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生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术,人类的生物特征通常具有唯一性、可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点,因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。
生物识别系统对生物特征进行取样,提取其唯一的特征并且转化成数字代码,并进一步将这些代码组成特征模板。由于微处理器及各种电子元器件成本不断下降,精度逐渐提高,生物识别系统逐渐应用于商业上的授权控制如门禁、企业考勤管理系统安全认证等领域。用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等,行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征,人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识别等多种生物识别技术。
全球市场对生物识别产品的需求在2010年将达到71亿美元。在未来五年,生物识别设备的综合性年增长将率将达到21.3%。指纹生物识别是应用最多,也是应用最早的生物识别技术,在2007年到2012年,此项识别技术将继续是生物识别技术收入主要贡献者。
随着生物识别技术的快速发展,出现在iPhone上的指纹识别技术让人们的设备更加安全,但用户经常会产生一个疑问:人脸识别、虹膜识别和指纹识别,生物识别技术这么多,哪一个才是最好用、最安全的?
要想知道识别技术到底“哪家强”,先了解一下个人身份验证的方法的三种方法:
识别设备,如NFC手机、智能卡
明文密码,例如PIN、密码
用户自身的生物特征,如指纹、虹膜、人脸、声音等
前两种方法只能100%保证中间验证的消息是正确的,但却很难保证后端的人是否正确。而第三种生物识别技术带来的是人与行为之间的验证环,还有另一个好处就是方便。
  了解了生物技术后,还要摘掉影响最终用户体验的三点因素:
  1)硬件产品质量是图像输入质量的关键因素
  2)生物识别算法决定了生物识别验证的结果,同时也是速度和性能的重要影响因素
  3)实用性
 
生物识别技术都有各自优势和限制,现阶段指纹是应用最为广泛和成熟的一种技术,也是生物识别应用的起点。指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同,就是同一人的十指之间,指纹也有明显区别,因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样,着力点不同会带来不同程度的变形,又存在大量模糊指纹,如何正确提取特征和实现正确匹配,是指纹识别技术的关键。
指纹识别技术的主要优点为:
1、指纹是人体独一无二的特征,并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征;
2、如果要增加可靠性,只需登记更多的指纹、鉴别更多的手指,最多可以多达十个,而每一个指纹都是独一无二的;
3、扫描指纹的速度很快,使用非常方便;
4、读取指纹时,用户必需将手指与指纹采集头相互接触,与指纹采集头直接;
5、接触是读取人体生物特征最可靠的方法;
6、指纹采集头可以更加小型化,并且价格会更加的低廉;
指纹识别技术的主要缺点为:
1、某些人或某些群体的指纹指纹特征少,难成像;
2、过去因为在犯罪记录中使用指纹,使得某些人害怕“将指纹记录在案”。
3、实际上指纹鉴别技术可以不存储任何含有指纹图像的数据,而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据;
4、每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕,而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。
5、指纹是用户的重要个人信息,某些应用场合用户担心信息泄漏。
指纹识别具有价格相对便宜,功能性较强的特点,也是非常可靠的一种验证方式。但如果需要更高级的安全选项,那指纹还需要与智能卡或者密码配合使用。目前主流应用在手机或平板电脑上的指纹识别安全等级相对较低,通过传感器虽然能够与用户实现简单的交互,但对于手指处于潮湿、蜕皮、受伤状态时,识别将会受到一定影响。
目前来说指纹识别的技术应用最为广泛,我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影,市场上有了更多指纹识别的应用:如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的技术。
计算机应用中,包括许多非常机密的文件保护,大都使用“用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制。但是,如果一旦密码忘记,或被别人窃取,计算机系统以及文件的安全问题就受到了威胁。
随着科技的进步,指纹识别技术已经开始慢慢进入计算机世界中。许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展,推出许多指纹识别与传统IT技术完美结合的应用产品,这些产品已经被越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商务领域,而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及IBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统。
 
  虹膜识别技术是基于眼睛中的虹膜进行身份识别,应用于安防设备(如门禁等),以及有高度保密需求的场所。
人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分,其包含有很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节特征。而且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。
国内在2000年以前在虹膜识别方面一直没有自己的核心知识产权,经过10年的不断努力,截止2013年,国内以形成北京为主虹膜研发生产聚集地,在多年研究的基础上也均开发出了各自虹膜识别的核心算法,成为了世界上少数几家掌握了虹膜识别核心算法的单位之一,通过在矿山苛刻的环境下使用,证明了中国的虹膜产品不管是在识别速度、设备稳定、解决矿工黑脸问题上,都远胜国外虹膜产品。
虹膜识别技术的优点
1.便于用户使用;
2.可能会是最可靠的生物识别技术;
3.不需物理的接触;
4.可靠性高
5.快捷方便:拥有本系统,不需要携带任何证件,就能实现门控,可单向亦可双向;既可以被授权控制一扇门,也可以控制开启多扇门;
6.授权灵活:本系统根据管理的需要,可任意调整用户权限,随时了解用户动态,包括客户身份、操作地点、功能及时间次序等,实现实时智能管理;
7.无法复制:本系统以虹膜信息为密码,不可复制;且每一次活动,都可自动记录,便于追溯、查询,非法情况则自动报警;
8.配置灵活多样:使用人和管理者可根据自身喜好、需要或场合的不同,设定不同的安装及运行方式。比如在大堂等公共场所,可以只采用输入密码的方式,但在重要场合,则禁止使用密码,只采用虹膜识别方式,当然也可以两种方式同时使用;
9.投入少、免维护:装配本系统可以保留原来的锁,但其机械运动件减少,且运动幅度小,门栓的寿命更长;系统免维护,并可随时扩充、升级,无须重新购置设备。长远来看,效益显著,并可使管理档次大大的提高。
虹膜识别技术的缺点
1.很难将图像获取设备的尺寸小型化;
2. 设备造价高,无法大范围推广;
3.镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低;
4. 两大模块:硬件和软件
5. 一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块:虹膜图像获取装置和虹膜识别算法。分别对应于图像获取和模式匹配这两个基本问题。
应用行业广泛:广泛应用于煤矿、银行、监狱、门禁、社保、医疗等多种行业
虹膜识别一直被誉为最精准、最安全的生物识别方式,不过虹膜识别的成本相对较高,并且需要专业的硬件产品。随着技术的成熟,现阶段虹膜识别在成本上已经不再是令厂商“望而却步”的状态了,很多厂商甚至已经研发出精致、小巧的移动终端专用虹膜模组,性价比超高。
 
人脸识别,是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术,通常也叫做人像识别、面部识别。
传统的人脸识别技术主要是基于可见光图像的人脸识别,这也是人们熟悉的识别方式,已有30多年的研发历史。但这种方式有着难以克服的缺陷,尤其在环境光照发生变化时,识别效果会急剧下降,无法满足实际系统的需要。解决光照问题的方案有三维图像人脸识别,和热成像人脸识别。但这两种技术还远不成熟,识别效果不尽人意。
迅速发展起来的一种解决方案是基于主动近红外图像的多光源人脸识别技术。它可以克服光线变化的影响,已经取得了卓越的识别性能,在精度、稳定性和速度方面的整体系统性能超过三维图像人脸识别。这项技术在近两三年发展迅速,使人脸识别技术逐渐走向实用化。
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;
除此之外,还符合视觉特性:“以貌识人”的特性,以及操作简单、结果直观、隐蔽性好等特点。
人脸识别的优势在于其自然性和不被被测个体察觉的特点。
所谓自然性,是指该识别方式同人类(甚至其他生物)进行个体识别时所利用的生物特征相同。例如人脸识别,人类也是通过观察比较人脸区分和确认身份的,另外具有自然性的识别还有语音识别、体形识别等,而指纹识别、虹膜识别等都不具有自然性,因为人类或者其他生物并不通过此类生物特征区别个体。
不被察觉的特点对于一种识别方法也很重要,这会使该识别方法不令人反感,并且因为不容易引起人的注意而不容易被欺骗。人脸识别具有这方面的特点,它完全利用可见光获取人脸图像信息,而不同于指纹识别或者虹膜识别,需要利用电子压力传感器采集指纹,或者利用红外线采集虹膜图像,这些特殊的采集方式很容易被人察觉,从而更有可能被伪装欺骗。
人脸识别的难点:
人脸识别被认为是生物特征识别领域甚至人工智能领域最困难的研究课题之一。人脸识别的困难主要是人脸作为生物特征的特点所带来的。
相似性
不同个体之间的区别不大,所有的人脸的结构都相似,甚至人脸器官的结构外形都很相似。这样的特点对于利用人脸进行定位是有利的,但是对于利用人脸区分人类个体是不利的。
易变性
人脸的外形很不稳定,人可以通过脸部的变化产生很多表情,而在不同观察角度,人脸的视觉图像也相差很大,另外,人脸识别还受光照条件(例如白天和夜晚,室内和室外等)、人脸的很多遮盖物(例如口罩、墨镜、头发、胡须等)、年龄等多方面因素的影响。
在人脸识别中,第一类的变化是应该放大而作为区分个体的标准的,而第二类的变化应该消除,因为它们可以代表同一个个体。通常称第一类变化为类间变化(inter-class difference),而称第二类变化为类内变化(intra-class difference)。对于人脸,类内变化往往大于类间变化,从而使在受类内变化干扰的情况下利用类间变化区分个体变得异常困难。
人脸识别主要用于身份识别。由于视频监控正在快速普及,众多的视频监控应用迫切需要一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术,以求远距离快速确认人员身份,实现智能预警。人脸识别产品已广泛应用于金融、司法、军队、公安、边检、政府、航天、电力、工厂、教育、医疗及众多企事业单位等领域。随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高,人脸识别技术将应用在更多的领域。
静脉识别也是较为安全和准确的生物识别认证方式,提供类似于指纹识别的高品质认证方式,也可以直接与用户交互。
  语音识别是一个非常方便的识别方式。对于移动设备来说,一直被看做是快速简便的验证解决方案。但在语音质量的控制上是影响其识别和发展的关键因素之一,安全性也令人比较担心。现阶段最广泛用在呼叫中心、客户服务方面。
  电子签名、步态识别(步行轮廓)、耳纹识别等新技术,目前还处于观望状态。
  选择哪种生物识别方式并没有一个统一的答案,接下来总结一下不同情况下,识别技术的应用场景和现状:
  低成本的解决方案仍倾向于指纹,有时会附加智能卡或密码。
  移动解决方案主流采用的是人脸、语音和指纹识别,虹膜识别也逐渐成为手机厂商竞争的重要手段之一。
  如果想要非接触式识别、则倾向于人脸识别或虹膜识别。
  秘密监控趋向于人脸识别,语音识别和步态识别等。
  大型项目往往采用指纹或虹膜,比如中国居民身份证将纳入指纹、印度生物识别项目则包含虹膜识别等。
  安全级别较高的项目则倾向于虹膜或指静脉识别,也常常与卡或密码相结合,形成多因素验证。
  如果认证条件或环境比较恶劣则倾向于虹膜识别,因虹膜识别受外部因素影响较小,如矿井虹膜解决方案等。
  从生活中我们可以看到,不论是手机支持的指纹、人脸识别,还是马云在国外展示人脸识别购物,还有微信现在也支持语音识别登陆。这些都告诉我们,未来的验证方式也许更加多样化,也更安全。
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