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“指紋”指手指表面由交替的“脊”和“谷”組成的平滑紋理模式，這些皮膚的紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，是唯一的。依靠這種唯一性，可以把一個人與他的指紋對應起來，通過和預先保存的指紋比較，就可以驗證身份。
iPhone 5s是首款配置指紋識別技術的蘋果手機。這款手機的誕生，意味著用戶從此無須再靠輸入密碼進行手機解鎖，只需把手指放在Home鍵上幾秒即可完成。這項技術看起來頗為先進，但蘋果公司如何處理用戶上傳的指紋信息，卻引發了許多人的擔憂。
蘋果公司發言人稱，iPhone 5s設備的指紋識別功能不會在手機上存儲用戶的實際指紋信息，指紋掃描系統只存儲“指紋數據”，且處理器會對這些數據進行加密。
但這并不足以平息用戶的擔憂。美國參議員艾爾·弗蘭肯已經致信蘋果首席執行官蒂姆·庫克，希望就指紋識別技術的安全問題得到答案。因為一旦你的指紋被黑客盜取，黑客可以“冒充你的一生”。
據國外媒體報道，來自德國的黑客組織混亂電腦俱樂部近日稱他們已成功“利用簡單的日常方法”繞過了蘋果的指紋識別系統，并演示了如何從玻璃杯上獲取某人指紋后成功解鎖他的iPhone 5s。
不過對于這種“破解”，瑞星專家唐威說“這種測試屬于極端情況下的演示，相比之下，我更關注的是這種指紋識別技術在保護指紋信息安全、保護手機信息安全、保護用戶隱性信息方面的防范。”
出于簡化識別環節、方便快捷驗證信息的目的，開發者們想出了各種方式來設置密碼鎖：如通過Open ID一鍵登錄社交網絡及其熱門應用，再如利用多點觸控在屏幕上設置簡單的圖像軌跡，給智能設備上鎖。
“但那些很容易被黑客識破，在移動互聯時代，一觸發便殃及魚池。”隨手記創始人谷風表示，數位密碼與圖像密碼都是靜態數據，在計算機內存與網絡傳輸中，極易遭到黑客破解。唯有降低靜態數據的精準度、提高動態數據的復雜度，來增加攻擊者的成本。
那么iPhoen 5s中的指紋識別技術是否能提高數據的安全性？“相對提高了，但并非絕對。”谷風認為，由于指紋識別技術屬于生物識別技術的一種，但生物識別具有不可修改性，一旦生物信息遭竊，即使運營者知道此事，也束手無策。
關于這一點，HID（中國區）渠道總監李楨也有同樣感觸。在安防領域，生物識別技術應用非常普遍，如虹膜識別、靜脈識別、動脈識別、人臉識別、聲紋識別，但也不能保證每個人的信息都能通過驗證。“生物識別的不通過率在2‰至0.5 ‰之間。”
李楨舉例，如指紋識別通過光學指紋機設備采集數百個校對點，校對點對指紋識別的精確度起決定性作用。“如果校對點過少，那么信息識別通過率就高，安全系數就低。如果校對點過高，通過率就低、安全系數就高。此外，也存在著驗證者自身無法通過的情況。”李楨指出，每個人的指紋、面部紋路都存在唯一性，但人體表面組織會隨著歲月的流逝或意外事故的發生而有所改變，如果指紋機不能精確識別這些變化，那么指紋密碼也就無從談起。
雖然iPhone 5s的指紋識別功能受到質疑，但指紋識別功能仍然具備諸多吸引力。與傳統四位數字解鎖碼相比，指紋識別技術具有免記憶性、身份識別主體（指紋）與個體具有不可分離性、盜取難度復雜性、使用便捷性等優勢。
這些優勢讓人們看到了智能手機發展趨勢。外界猜測，iPhone 5s的這一做法將被手機制造商們效仿，指紋識別或將成為未來各大手機廠商爭奪的焦點之一。
從目前來看，其他智能手機巨頭也在指紋識別上有所動作。日前有媒體曝出在工信部電信設備認證中心官網上看到了HTC One Max的身影，可能將在不久后登陸中國市場。據報道，HTC One Max在背部面板上增加了一塊指紋識別區域，這與之前的蘋果iPhone 5s類似。而另一手機巨頭三星在9月的Note 3，盡管沒有如外界預料的用上指紋技術，但不排除它還在進行研發測試，在將來更成熟時用于新的機型。另據外媒日前報道，擁有指紋識別技術的Android設備將在2014年上市。
事實上，指紋識別這一功能并非蘋果首創。許多筆記本、外部硬盤和電子錢包都已經在使用指紋識別器。在智能手機方面，早在2011年，摩托羅拉推出的智能手機Atrix 4G就已經支持指紋識別。但因指紋識別并非Atrix 4G的核心功能和賣點，也沒有為大眾熟知。再早一點的功能機時代，許多手機都已支持指紋識別，但并沒有流行開來，用戶的使用率也不高。可以說在蘋果宣布iPhone 5s置入指紋識別功能之前，沒有一家手機廠商帶有該識別器的產品獲得成功。
上世紀90年代，指紋識別技術就在國內興起，當時應用僅限于刑偵領域，它可以提高公安機關破案率，同時節省了很多成本。但指紋識別技術在刑偵中屬于“不知主體”的使用，“比對”需要通過大型機處理，價格和時間成本都比較大。所以指紋識別常常只作為刑偵的輔助手段，應用不夠廣泛，市場份額極為有限。
中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 09-0000-02
1 前言
生物識別技術主要是指在進行身份驗證時采用人的生物特征（諸如指紋、虹膜、聲音、面孔、手形）來進行驗證。這是因為常見的鑰匙、智能卡、口令等存在著被盜用、復制、遺忘、丟失等危險，而人的生物特征是無法被遺忘、失竊和復制的，因此，身份識別和信息安全的未來發展趨勢就是采用生物識別技術。
這種技術由于要采用采集設備將人的生物特征轉化為圖像，再進行識別，所以又稱之為生物圖像識別技術。20世紀60年代，這種自動指紋識別技術開始興起，這種識別方法是利用計算機來代替指紋進行識別。不過隨著科學技術的發展，指紋采集儀變得廉價，同時高可靠算法也逐漸實現，人們在工作和生活中能逐漸看到這種自動指紋識別技術的使用，國內外的商業和學術界也開始對這種技術進行深入的研究。自動指紋識別相比于其他生物特征的識別如虹膜識別及語音識別有其特別的優點，它被認為是未來生物特征識別技術的主要發展趨勢，被稱為是一種理想的身份識別技術，具有廣泛的應用前景，這一切得益于它很高的可行性和實用性。本文就自動指紋識別技術的發展與應用進行探討。
2 自動指紋識別技術研究現狀
這幾年來，微型計算機技術和光電技術發展迅猛，這樣使得指紋圖像的采集及處理成為可能，而且為自動指紋識別技術的發展打下了深厚的基礎。自動指紋識別技術主要分為采集和識別兩種技術。
目前大多數自動指紋識別系統使用的采集設備是光電式的。慢慢的電感和電容式的采集設備開始出現，這些設備的出現進一步提高了指紋識別的質量，不過穩定性和耐磨性等還有很多問題。
現在指紋采集技術需主要處理的問題是對于磨損嚴重的指紋或臟、濕、干的指頭都能正確、可靠地采集而且要減少采集時候的變形。許多國家有專門的機構或公司進行自動指紋識別技術方面的研究，其中憑借強大的經濟實力和經歷力量，歐美國家在該領域的研究處于領先位置。
已經有成型產品面市的公司是法國的Segam公司、美國的Secugen公司、Identicator公司，而得到較為廣泛應用的是Identicator公司的ID Safe生物識別技術，其中大概有5000多萬人登記使用這種系統，它也被應用于全球的上百萬臺的計算機。在亞洲，朝鮮這一領域研究水平最高，在1989年，其在中國成立Pefis公司，它的指紋產品在國際上有一定影響力。臺灣的Startek公司在指紋識別技術方面的研究水平也可達到世界先進水平。國內的中國科學院自動化所、清華大學、吉林大學、國防科技大學等科研機構和高校也較早的著手這一方面的研究工作。從上世紀九十年代初開始，我國的一些機構如西安青松集團、長春鴻達集團、北大方正集團等分別以機構所在地的高等院校作為技術支撐，逐漸開始在這一領域的研究。其中中國科學院光機所在指紋采集技術方面有較為深入的研究，其研究的光電式活體指紋采集儀可以批量生產。
3 自動指紋識別技術的特點
應用系統利用指紋識別技術可分為驗證（Verification）和辨識（Identification）兩類。辨識是將現場采集到的指紋和數據庫中的指紋一一比對，再從其中找到和現場相吻合的指紋；驗證是將現場采集到的指紋和已經登記的指紋進行對比，從而驗證身份的過程。
驗證就是將提取的指紋存在數據庫里。一般數據庫中的數據要保障其一致性和安全性，而指紋識別系統為滿足高速查詢比對的需求，在保障一般數據性能的基礎上，還可以進一步以高的速度讀取。由于大型指紋識別系統的數據庫非常大，因此為了減少檢索的時間，一般采用指紋分類和分布式數據庫技術。要建立指紋數據庫，一般情況下對同一個指紋要采集3-5個樣本，同時要分別對樣本進行特征抽取和預處理，再從全部的樣本圖像中找出權值大于給定閥值的點，最后以這些找出的特征點作為模板來建立指紋數據庫樣本。
指紋識別系統的核心步驟是指紋匹配，它也是一個重要的研究課題，Andrew K，Hrechak等人用結構匹配來做指紋識別，D.K.Isenor等人又提出用圖匹配來對兩幅指紋圖象進行匹配的想法。
美國聯邦調查局提出的以細節點坐標模型進行細節匹配是目前最常用的方法，它主要是通過脊線分支點和脊線末梢兩種關鍵點來進行指紋鑒定。利用細節點表示成點模式，那么自動指紋認證的問題將轉化成點模式匹配的問題。
在模式識別中比較有名的難題是點模式問題，對于一般的點模式問題，許多人提出過算法，如Xudong Jiang等人的基于局部和全局結構的匹配算法，Shih-hsu Cheng等人的基于二維聚類的快速算法，Sanjay Ranade等人的松弛算法，Zsolt Miklos等人的三角匹配的算法。針對指紋匹配中的點模式匹配問題，Anil Jain等人提出了一種算法，就是通過將直角坐標系中的細節點轉換到極坐標系中，再串匹配算法來進行點匹配。識別率是指紋識別系統特定應用的重要衡量標志，其主要是由拒判率FRR和誤判率FAR兩部分組成。
FAR和FRR這兩個值的調整能夠通過它們不同的用途來進行，通過大量的資料表明，FAR和FRR兩個值之間的關系是反比關系。而如果FRR和FAR間取得很好的平衡，我們說這是一個良好的系統。對于一個實用的系統，為了進行任務的調度，其要具備完善的管理功能，來協調各個模塊之間的工作，同時要處理有可能發生的故障。
4 自動指紋識別技術的發展方向
4.1 非接觸式真皮層指紋采集
根據生理學的研究結果，在真皮層上指紋的結構有穩定及完美的表現。如果想在指紋采集技術方面有所突破，在臟、濕、干和磨損嚴重的指紋的情況下能完整、清晰、準確地進行指紋采集，必須要實現在真皮層采集指紋結構。這樣也可以更好的解決指紋錄入時產生的變形問題。
4.2 多種生物識別技術的融合
各種生物識別技術都具有其自身的特點和優勢，而指紋識別技術只是生物識別技術的一種。自動指紋識別技術的發展的一個方向是利用生物識別技術的特點將指紋和其他生物識別技術相結合，實現互補。如把指紋識別技術和臉形結合，將臉形識別結果作為一種檢索，從而實現辨識模式下的指紋識別，這樣識別的速度將得到顯著的提高。
參考文獻：
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中圖分類號：TP211 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）20-0343-01
隨著網絡信息技術的推廣應用以及網絡資源開放化對于實際生活的作用影響，人們一邊享受網絡資源開放帶來的便利和優勢的同時，對于保障信息安全性的意識也逐漸提高。身份認證就是一種進行個人信息安全性保障的有效方式，但是，隨著信息技術的發展以及計算機信息入侵破壞技術的提升，傳統的個人身份認證方式在進行個人信息的安全性保障中，已經存在著很大的安全風險與漏洞。在這種情況下，生物識別技術的突出，為網絡個人信息的安全保障提供更加絕對可靠的安全保護屏障。
一、生物特征識別作用優勢及其常見技術形式分析
1、生物特征識別的作用優勢分析
通過人體固有的生物特征實現個人身份的識別認證是生物特征識別方法的基本思路和原理。通常情況下，應用生物特征進行個人身份的識別認證，主要是由于不同人的生物特征與其他人相比，都具有唯一性的特點，并且每個人的生物特征在固定時期內是不會發生變化的，也就說不同人的生物特征具有相對的穩定性，再加上生物特征作為每個人的固有特征，與其他特征相比，一般情況下也不容易發生丟失或者造假等情況，因此，通過人體的生物特征實現個人身份的識別認證是一種有效可行的識別方式。
2、常見的生物特征識別技術與形式
根據上述內容可以看出，應用生物特征識別技術進行個人身份的認證識別，主要是借助能夠進行身份識別應用的生物特征在人體中不僅是普遍存在的，并且不同人的生物特征還具有唯一性特征，再加上在進行個人身份的識別與認證應用中能夠對于個人的生物特征進行采集對比，以實現身份的識別認證的思路原理和作用優勢，在進行人體生物特征的類型劃分中，可以將按照人體生物特征的具體內容性質不同劃分為生理性生物特征和行為性生理特征，其中，比較常見的生理性生物特征主要有指紋、人臉以及虹膜、掌紋等，而行為性生理特征具有突出的行為表現，像聲音、步態、簽名等。結合進行個人身份識別與認證應用的生物特征形式與內容，則可以將用于身份識別認證的生物特征技術總結為筆跡識別、指紋識別、人臉識別、聲紋識別、虹膜識別等，它們也是利用生物特征實現個人身份認證識別的常見技術形式。
其中，指紋識別是借助人體的手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋線特征，來實現個人身份的認證與判斷。通常情況下，人體指紋的紋線會依一定的規律排列成不同的紋型，并且每個人的紋線以及紋型特征都存在有區別，其中以人體紋線中細節特征區別最為顯著，也就是人體指紋的紋線起點以及終點、結合點、分叉點都存在有不同，以指紋實現的個人身份認證和識別，就是借助個人指紋中的細節特征的對比實現，同時又由于人體的指紋具有相對突出的穩定性以及唯一性、采集便利性等特征，使得在個人身份認證識別中具有更為突出的識別使用可行性。指紋識別技術進行個人身份識別與認證應用，主要是在對于采集的指紋圖像進行增強處理后，通過指紋圖像中細節特征的提取，最后進行分類匹配，以實現與指紋特征相吻合的個人身份識別和認證。
其次，人臉識別技術在個人身份識別與認證應用中，具有較為突出的主動性以及用戶友好、非侵犯性等特征優勢，人臉識別主要是借助二維圖像技術實現身份識別和認證，但是在實際識別應用中由于受到個人姿態或者是臉部表情變化、光照等情況的變化影響，導致實際識別應用中存在較大的局限性。因此，要想實現以人臉識別技術實現個人身份的識別認證，需要應用三維信息實現人臉識別。
再次，虹膜識別技術是借助人體眼球前部含色素的環形薄膜實現個人身份的認證和識別，人體虹膜具有豐富的結構與紋理特征。最后，聲紋識別技術和筆跡識別技術等生物特征識別技術都是借助人體的聲紋與筆跡特征，實現對于個人身份的認證和識別。
二、基于人臉和指紋的多模生物特征融合識別方法
結合上述常見的生物特征識別技術，在進行個人身份的識別認證中，不僅可以通過單個生物特征的提取分析，實現對于個人身份的認證識別，還可以通過多個生物特征的共同聯合應用，實現對于個人身份的識別和認證。其中，通過多個生物特征的聯合應用進行個人身份識別認證的技術方式就是所謂的多模生物特征融合識別技術，它與單個生物特征識別技術相比，不僅能夠實現單個生物特征識應用中的識別率比較低情況，而且很大程度上能夠提高整體識別的有效率，具有較為突出的識別應用優勢，尤其是在單個生物特征被破壞的情況下，通過多個生物特征的共同識別認證應用，其作用優勢更為突出。基于人臉以及指紋的多模生物特征融合識別技術，就是將人臉以及指紋兩種生物特征識別方式聯合應用，以進行個人身份的有效認證與識別，提高識別有效率。
三、結束語
總之，生物特征識別作為個人身份識別的有效方式，在個人信息安全保障中具有突出優勢和作用。通過多模生物特征融合方式實現個人身份的認證和識別，在身份認證識別的質量效率和避免單個生物特征識別局限性上，有著更為突出的作用，值得進行研究和關注。
參考文獻
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2、生物識別技術的特點與應用優勢生物特征是與生俱來的，與傳統身份識別方式相比，生物識別技術具有以下優勢[4]：（1）能夠進行身份識別。傳統身份認證識別采用用戶名+口令驗證的方式來驗證用戶身份。生物特征同樣可以完成身份識別的功能。（2）生物特征具有唯一性，防偽性好，難以被偽造或盜用。傳統身份識別技術中的用戶名和密碼會因為信息泄露而帶來身份認證漏洞。生物特征則是個人特有的，極難被仿造或盜用。（3）攜帶方便，不會遺忘或丟失。傳統身份識別技術采用口令驗證或實物驗證，兩者都有遺忘和丟失的風險。而生物特征是人類的體貌和行為特征，攜帶方便，也不存在丟失和遺忘的風險。（4）用戶使用體驗好，不容易被損壞。傳統身份識別技術依賴數據庫記錄用戶名和密碼，常因為字符輸入錯誤而被拒識；IC卡一類的實物驗證技術則有因損壞而被拒識的風險。生物特征大大降低了此類風險。即使是容易受到手指表層皮膚破損而影響驗證的指紋識別也可以通過存儲多個手指的指紋來達到順利驗證身份的目的。此外因為生物識別技術使用友好度高，用戶體驗好。
3、常用生物識別技術的特性分析在眾多的生物特征中,最常使用的用戶接受度較高的是指紋識別、人臉識別和簽名識別。指紋識別是應用最早、應用面最廣的生物特征識別技術。早在幾千年前人們就已經發現了指紋的特點，開始使用指紋進行身份的識別。指紋識別主要是利用指紋記錄儀和計算機等電子設備，通過人類手指表層皮膚上交替出現的脊和谷進行指紋圖像的讀取、提取指紋特征、制成特征模板，再通過模式匹配，最終實現身份的自動識別。每一個人都有自己獨特的而且終身不會變化的指紋。指紋識別技術可靠性高，識別簡便，是一項成熟的生物特征識別技術。在應用面上也體現出無與倫比的優勢，目前國內外指紋識別應用已經覆蓋了公安刑偵領域、公共安全領域等。由于指紋識別技術是將輸入的指紋和數據庫中預存的指紋模板進行比對從而驗證身份，因此要求指紋信息數據庫的容量足夠大，并且要不斷更新。人臉識別技術是近年來迅速發展的一種生物識別技術。人臉識別技術涉及了計算機視覺、人工智能、感知學習和模式識別技術等科學領域。人臉識別是通過攝像機讀取人類臉部特征信息，分析現實人臉的空間圖像映射到機器空間的過程，分析人類臉部共有特征和個體人臉特征之間的關系，形成人臉圖像模板，最終實現人臉自動識別。人臉識別技術具有方便、直接、友好等特點，在使用者接受度方面表現極好。但是人臉圖像信息的數據量巨大，為了提高人臉識別的運算速度，必須對原始圖像數據進行壓縮，這就有可能降低識別率，造成一定的誤識率和拒識率。簽名識別是通過分析使用者簽署自己名字的方式來進行身份鑒別。簽名識別與指紋識別、人臉識別不同，它屬于人類行為識別技術。簽名識別分成在線驗證和離線驗證兩種形式。離線驗證是使用紙張上的字跡通過掃描儀等電子設備轉化成數字圖像再與數據庫中模板信息比對；在線驗證則通過手寫板或壓敏筆等傳感器設備記錄簽名過程中的各項動態特征數值（寫字速度、力度、角度、加速度等）。簽名的動態特征是難以模仿的，因此簽名的在線驗證方式比離線驗證方式要更加可靠。此外簽名識別與人們平時的簽字行為極為相似，因此具有很高的用戶接受度。
二、生物識別技術在電子商務中的應用
伴隨電子商務的發展，解決電子商務中的安全問題和尋找更加可靠方便的身份認證方式成為進一步發展電子商務的新需求。另一方面，隨著全球信息化的發展，生物識別技術在技術發展和市場培育上都日趨完善，人們對生物識別技術的認知度和認可度也不斷提高。全球生物識別技術產業化發展程度在不斷擴大。2002年11月，中國科學院計算機技術研究所承擔的“面像檢測與識別核心技術”項目獲得突破性成果，該系統能夠在1/10~1/20秒之內自動檢測到人臉，并且在1秒內完成身份識別。2003年阿拉伯聯合酋長國宣布啟用基于虹膜認證技術的針對被驅逐外國人的國界控制系統。2006年北京農村商業銀行在國內試點使用指紋識別認證，用戶可以通過指紋識別認證進入銀行系統，自助完成各項操作。2007年中國建設銀行和中國郵政儲蓄銀行分別在全國營業網點內推廣應用柜員指紋身份認證系統。2008年北京奧運會，奧運村使用了基于人臉識別的酒店門禁管理系統。2010年波蘭BPSSA銀行宣布引入采用生物識別技術的自動取款機。國際民航組織確定從2010年起，其所有的成員國和地區必須使用基于人臉識別的機讀護照，此項規定已經成為國際標準。此外日本三菱銀行開發了基于手指靜脈的認證系統用于金庫管理。歐美國家將生物認證技術廣泛用于醫院病人資料庫管理、政府信息中心出入境管理、小學生信息管理等多個領域。由此可以期待，在不遠的將來，基于生物特征識別技術的更加平民化的電子商務應用走入我們的生活，帶來更加安全更加便利的使用體驗。
三、生物識別技術對電子商務的影響趨勢
現代社會生活各方面都需要可靠方便的身份認證識別技術，尤其是在電子商務領域內，目前電子商務的運營過程中不乏因為過程監控不夠周密而出現的貨物丟失、冒領，并由此引發糾紛事件。未來，基于生物識別技術的身份認證識別能夠覆蓋電子商務的全領域，徹底解決電子商務運營過程中的身份認證問題。
1、在電子商務領域內的全領域覆蓋電子商務在運行過程中涉及了買賣雙方的身份認證、訂單信息認證、支付安全認證、物流運輸安全認證等多項認證。其流程之繁瑣，認證技術運用頻率之高是其他行業所無法比擬的。可靠便利的生物特征識別認證技術能夠確保電子商務系統的正常運轉。未來，電子商務的買賣雙方可以通過生物特征認證技術證明自己的身份；通過生物特征認證和數字簽名的雙因子認證確定訂單的真實有效，并完成相應的支付；物流公司的物流派送人員通過指紋驗證確認接收到需要派發的貨物；最終收貨人通過提供帶有生物特征信息的簽收信息表明身份，確保貨物安全送達。由此，生物特征技術確保了電子商務安全領域內的安全性、可用性、可控性、保密性和不可否認性，保障電子商務系統正常有序運行。
2、多項生物特征融合應用從目前的應用看來生物識別技術雖然前景良好，但仍存在有漏洞。例如，利用塑膠可塑性的特點采集指紋應對指紋驗證系統；利用3D打印技術欺騙靜態人臉識別驗證系統。多項生物特征的融合使用就是生物特征識別技術的多因子驗證。這種對多項生物特征的采集、融合、聯合驗證的新型理論和技術就是生物特征識別的未來發展趨勢。該項技術能夠對所采集的生物特征信息進行多方面、多級別的處理，得到更加完備的數據特征信息，從而完成精準度更高的身份認證，為安全可靠的身份認證技術的實施奠定了基礎。
隨著生物識別技術的不斷發展，人們的生活也會發生有趣的變化：鑰匙、密碼或許已沒有必要存在，只要給一個眼神，家門就能打開；去銀行取款，無需帶卡，刷臉即可，也不必擔心賬號被盜；家中來了陌生人，視頻監控會立即發出報警聲；登陸社交網絡，可以瞬間找出同一張臉在好友圈中的所有照片……這些獨一無二的身體密碼的實際應用，能夠全面提高人們生活的安全系數，最終改變人們生活與交往的原貌。
人臉識別
人臉識別技術基于人的臉部特征信息進行身份識別。先用攝像機采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行一系列相關處理（包括人臉識別預處理、記憶存儲和比對辨識），以達到識別不同人身份的目的。
由于采集方便，人臉識別技術目前所受關注度較高。但由于人臉是三維的，受光線、表情、胖瘦、毛發等影響較大，同時也容易被偽造復制，以致穩定性、安全性較低。
指紋識別
每個人的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，呈現唯一性且終生不變。據此就可以把一個人與其指紋對應，通過將其指紋和預先保存的指紋數據進行比較，就可以驗證此人的真實身份，這就是指紋識別技術。
指紋識別主要根據人體指紋的紋路、細節特征等信息對操作或作者進行身份鑒定，它得益于現代電子集成制造技術和快速而可靠的算法研究，是目前生物檢測學中研究最深入、應用最廣泛、發展最成熟的技術。
指紋識別系統是一個典型的模式識別系統，包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模塊。
1.指紋圖像獲取：通過專門的指紋采集儀可以采集活體指紋圖像。目前，指紋采集儀主要有活體光學式、電容式和壓感式。對于分辨率和采集面積等技術指標，行業內已形成了國際和國內標準，但其他項目還缺少統一標準。根據采集指紋面積大體可分為滾動捺印指紋和平面捺印指紋，公安等特殊行業普遍采用滾動捺印指紋。另外，也可通過掃描儀、數字相機等獲取指紋圖像。
2.指紋圖像壓縮：大容量的指紋數據庫必須經過壓縮后存儲，以減少存儲空間。主要存儲格式包括JPEG、WSQ、EZW等。
3.指紋圖像處理：包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強、指紋圖像二值化和細化等。
指紋識別的優點在于簡單方便、快捷迅速。而缺點在于準確率有待提高，且機器容易因和手指產生摩擦而導致磨損，影響確認效果。指紋識別主要用于公司考勤、反恐刑偵、身份確認等領域。
掌紋識別
掌紋識別是近幾年提出的一種較新的生物特征識別技術。掌紋是指手指末端到手腕部分的手掌圖像。其中很多特征可以用來進行身份識別：如手掌主線、皺紋、細小的紋理、脊末梢、分叉點等。掌紋識別也是一種非侵犯性的識別方法，用戶比較容易接受，對采集設備要求不高。
掌紋識別系統同其他生物特征識別系統結構相同，主要分為錄入樣本階段和測試樣本分類階段。首先對采集的掌紋樣本進行預處理，然后進行特征提取，把提取的掌紋特征存入特征數據庫中留待與被分類樣本進行匹配。
掌紋識別的優點是比指紋識別更準確，缺點在于機器維護率高，磨損后易產生誤差。掌紋識別主要應用于銀行、珠寶店、金庫等安保等級高的行業，通過對入庫人員進行掌紋掃描來確認身份。
虹膜識別
在所有生物識別技術中，虹膜識別是當前應用最為方便和精確的一種，它被認為是21世紀最具發展前途的生物認證技術，未來的安防、國防、電子商務等多種領域必然會以虹膜識別技術為重點，市場應用前景非常廣闊。
虹膜是眼睛的重要組成部分。虹膜由許多腺窩、皺褶、色素斑等構成。由于遺傳原因，每個人的虹膜各不相同，這就給利用虹膜進行身份識別帶來了機會。
虹膜識別的優點在于機器不與人體接觸、能減少不必要的耗損、精確度極高等。缺點在于技術不完善、黑眼睛極難識別、需要很好的光源等。一些重要的場所都是用掌紋和虹膜識別雙套系統進行安保。
指靜脈識別
其實需要進行身份驗證的場景在我們的日常生活中比比皆是。我們回家都會用鑰匙開門，去公司上班需要用員工卡通過門禁和記錄考勤，我們在ATM機取錢時需要插入銀行卡并輸入取款密碼。但是這種身份驗證方式具有容易丟失、被盜取、被仿冒、被遺忘、被破解的缺點，因此很難判斷通過身份驗證者的合法性。因此，身份認證不只需要認證“信物”的正確性，還要認證“信物”持有人的合法性。傳統身份驗證方式“信物”和“信物”持有人是分離的，因此“信物”容易被仿造。怎樣的身份驗證方式可以同時驗證“信物”的正確性和合法性呢？
人體的一些先天生物特征具有唯一性，比如指紋、指靜脈、虹膜等。如果把這些特征作為身份驗證的信物，要比把鑰匙、磁卡和密碼作為信物具有天生的優勢，因為前者本身就與被驗證者共存，驗證了它們的正確性也就驗證了它們的“持有者”的合法性。能夠用于身份驗證的生理特征除了要具有唯一性外，還要具有廣泛性、穩定性和可采集性。除了生理特征外，行為特征也可以作為身份驗證的特征，比如聲音、簽名和步態，但因為人的筆跡、簽名和步態經常會發生變動，進行模式匹配時難度較大。
指紋識別已不是新鮮事
指紋是人的手指末端皮膚上凹凸不平的紋線，指紋具有終身不變性、唯一性，不僅每個人的指紋不同，就是同一個人的十指指紋也有區別。但是如何判定兩枚指紋不同呢？通常是利用指紋中出現的中斷點、分叉點和轉折點作為特征點，利用指紋識別算法進行匹配。指紋會在其他物體上留下印記，因此19世紀末開始用于識別罪犯，現在指紋自動識別系統已被各國廣泛用于刑事案件的偵破。自911之后，美國加大了對外國入境者指紋數據的采集力度，2007年開始向包括中國在內的美國簽證申請者采集十指指紋，而之前只需采集兩個食指的指紋。指紋識別技術不僅能用于鑒別罪犯和，也可以用于單位和個人財產的安全防護。
虹膜的形成由遺傳基因決定
虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，包含了眼睛最豐富的紋理信息，由相當復雜的纖維組織構成，具有斑點、褶皺、條紋、腺窩等豐富的細節特征。虹膜作為生物識別特征的奇妙之處在于，首先，它的形成是由遺傳基因決定的，遺傳基因的表達決定了虹膜的形態、生理、顏色和總外觀；其次，嬰兒八個月大的時候，虹膜發育就進入了相對穩定期，除極少見的情況外，數十年都不會產生變化；虹膜位于角膜之后，想要改變虹膜外觀，需要進行非常精密的外科手術，且面臨視力受損的風險；最后，虹膜的紋理特征是可見和可采集的。上述四個特點使得虹膜成為生物識別特征的不二人選。虹膜上的紋路復雜，特征點非常多，對采集設備的精度和處理的算法也提出了很高的要求。目前國際上大部分虹膜識別系統采用的是DAUGMAN算法，通過這個算法提取的特征量非常大，可以提取到266個量化特征點，而一般的生物識別技術只有13-60個特征點。
虹膜識別的應用范圍廣泛，而且識別精度高，但是因為采集設備價格昂貴，且對所提取的特征點圖像精度要求非常高，適用于安保措施更加嚴格的場所，并可以和其他身份識別手段配合使用。目前一些機場已經安裝了虹膜識別出入境管理系統。
人臉識別：讓犯罪分子無所遁形
衙役把通緝要犯的畫像貼在城門樓前的場景我們在古裝電視劇里已經屢見不鮮，這種通過發動群眾識別舉報，在主要交通樞紐埋伏守候的手段現在依然常見。而今有了一種新的追蹤識別技術，就是人臉識別。
人臉識別技術能在動態的場景和復雜的環境下判斷是否存在人臉，實現的方法有很多，比如首先設計一個人臉的標準參考模板，并對差異程度設計一個閾值，計算采集的樣品和標準模板之間的匹配程度。或者根據人臉一定的結構分布特征來判斷樣品中是否包含人臉。一旦在動態的復雜環境中發現人臉的話，還可以將采集到的人臉和面像庫中的人臉進行逐一的匹配，直到找出最佳的匹配對象。人臉識別同其他生物識別方式相比的一個突出優點就是可以進行人臉的跟蹤，即對被檢測到的人臉進行動態目標跟蹤。通過網絡把在主要的汽車站、火車站、機場和碼頭使用人臉識別智能攝像機拍攝到的犯罪嫌疑人的頭像和公安機關面像庫進行對比，就可以通過人臉識別技術定位被追蹤逃犯。2006年北京西站和北京站啟用的人臉識別系統，可以精確測量面部眉毛、眼睛、鼻子等五官之間的距離，簡單的改裝沒有用，就連雙胞胎都逃不出這套系統的法眼，一個月內就抓獲百余名疑犯
生物識別技術仍在不斷進步
雖然生物識別技術比傳統識別技術更上一層樓，可是也有著缺陷。當指腹的皮膚在水里長期浸泡過，被腐蝕性溶液腐蝕后，或者破損結疤后，會因原本的特征點改變而無法通過驗證。指紋采集識別設備的靈敏性也會因為被灰塵和油污附著而降低。甚至還出現了用蠟油和硅膠做成的“指紋膜”，成功欺騙了指紋識別設備。虹膜識別的精確度要高于指紋識別，虹膜的特征點多，非常復雜，不易作假。盡管如此，據稱西班牙人已經研制出了一種虹膜作假機，通過逆向工程，破譯虹膜識別算法以及不同人虹膜代碼的組成，重建虹膜中的數字代碼。人臉識別會受到光線環境的影響，當面部主要特征被遮擋或改變的時候，需要對部分關鍵性特征做修正。
中圖分類號：TP391.41文獻標識碼：B
文章編號：1004-373X(2008)24-102-04
Application and Research of Identification Based on the Fingerprint Recognition Algorithm
YIN Yasha1,YIN Hao2,JI Qiang1
(1.Department of Mathematics and Computer Science,Nanjing Medical University,Nanjing ,210029,China;2.Jin′an University ,Guangzhou,510630,China)
Abstract：The fingerprint recognition technology has many characteristics,which including the long-term stability,facilitate the acquisition,the only obvious characteristics and the characteristics of the non-reproduction.It is the most promising biometric technology.This paper describes the identification technical based on the fingerprint recognition algorithm.The paper uses the method based on the pattern-matching algorithms and the point-pattern matching method.It reads through the five function module including the fingerprint image,fingerprint image preprocessing,feature extraction,data preservation and matching.The results of the fingerprint matching are good results.
Keywords：fingerprint identification;identity recognition technology;image acquisition;feature extraction;fingerprint matching
1 引 言
對于指紋,人們是再熟悉不過了。每個人都有著自己的不同指紋,即使是由于外傷破壞了它,新長出的皮膚紋路依然不會改變。近年來,利用指紋鑒別身份如虎添翼,新的技術成果在全球獲得迅速推廣。尤其是高新科技的應用,使得進入新世紀后,指紋與我們的現代生活更加息息相關。指紋作為人類與生俱來的和隨身攜帶的“印章”，具有不變性，惟一性和可分類性，是公認的具有法律地位的個人身份特征的可靠證據，一切需要身份確認的場所，都有它用武之地。
1.1 背景
指紋識別有著廣闊的市場前景和實際應用價值，安全性是許多系統要首先考慮的問題，現行的許多計算機系統中，包括許多非常機密的系統，都是使用“用戶ID+密碼”的方法來進行用戶的身份認證和訪問控制的。實際上，這種方案隱含著一些問題。例如，密碼容易被忘記，也容易被別人竊取。而且，如果用戶忘記了他的密碼，他就不能進入系統，當然可以通過系統管理員重新設定密碼來重新開始工作，但是一旦系統管理員忘記了自己的密碼，整個系統也許只有重新安裝后才能工作。
有關機構的調查表明，因為忘記密碼而產生的問題已經成為IT廠商售后服務的最常見問題之一；密碼被別人盜取則更是一件可怕的事情，因為用心不良的人可能會進一步竊取公司機密數據、可能會盜用別人的名義做不正當的事情、甚至從銀行、ATM終端上提取別人的巨額存款。眾所周知，密碼可以被解破，黑客們實際上就是破解了這些計算機網絡的某一合法用戶的密碼來開始的。盡管現行系統通過要求用戶及時改變他們的口令來防止盜用口令行為，但這種方法不但增加了用戶的記憶負擔，也不能從根本上解決問題。
1.2 生物識別技術
由于舊的一些身份識別存在的問題，伴隨著技術的發展孕育而產生了很多的生物識別技術。常用的生物識別技術主要有9種:指紋 (Fingerprint)、臉形 (Face)，虹膜(Iris)、視網膜(Retinal Scan)、簽名 (Signature)、聲音 (Voice Print)，掌紋(Thand Vein)、手形 (Hand Geometry)和臉部熱譜圖 (Face Thermo Grams)等。用作生物識別的每一種生物特征都必須不同程度地滿足如下7個方面的特性：
(1) 普遍性 (Universality)，即每個人都有；
(2) 惟一性 (Uniqueness)，即不同的人特征不同；
(3) 穩定性 (Permanence)，即終生不變性；
(4) 可采集性 (Collection Ability)，即通過一定的設備和手段可采集到；
(5) 可行性 (Performance)，即對資源、環境、操作等條件要求不苛刻的條件下，可以達到合理的準確率、速度和抗千擾性；
(6) 可接受性 (Acceptability)，即人們愿意接受這一方式；
(7) 防偽性 (Circumvention)，即盜用和偽造的難度高［1］。
生物識別系統需要選擇合適的生物特征，并在性能方面綜合考慮識別準確率、識別速度、系統抗干擾性、系統所需資源以及影響系統性能的因素等。除此之外，一般還要考慮設備價格問題。
指紋識別技術是生物識別技術之一。指紋識別技術被廣泛應用意味著它能在影響億萬人的日常生活的各個地方使用。隨著科技的進步，指紋識別技術已經開始走入了人們的日常生活之中，是非常具有應用價值和前景的。除了計算機網絡及其應用系統外，一些傳統的需要進行身份驗證的場合，也存在著類似的安全性問題。例如證件的偽造和盜用、不正當的轉借等。通過取代個人識別碼和口令，指紋識別技術可以阻止非授權訪問、可以防止盜用ATM、蜂窩電話、智能卡、桌面PC、工作站及其計算機網絡；在通過電話、網絡進行的金融交易時可以進行身份認證；在建筑物或工作場所可以取代鑰匙、證件、圖章等。指紋識別技術的飛速發展及其廣泛應用開創了個人身份鑒別的新時代。
隨著人們對信息安全要求的提高，生物識別技術必將取代傳統的賬號加密碼的模式，獲得廣泛的應用，而指紋識別技術因為具有方便獲取，惟一性等特點在生物識別中占有重要地位。
1.3 指紋識別的基本原理
指紋識別系統中，通常采用總體和局部2種層次的結構特征。總體特征是指那些用肉眼直接就可以觀察到的特征，局部特征則是指指紋紋路上的節點的特征，因為指紋紋路經常出現終端、分叉或打折，所以形成了許多節點。2枚指紋可能會具有相同的總體特征，但他們的局部特征卻不可能完全相同。在考慮局部特征的情況下，英國學者E.G.Herry認為，只要對比13個特征點重合，就可以確認同是一枚指紋。
指紋的總體紋路結構具體包括紋形、模式區、核心點、三角點和紋數5個特征。
3種基本紋形的概率分布情況表見表1。
2 指紋識別算法的開發
2.1 指紋讀取
光學取像設備依據的是光的全反射原理（FTIR）。光線照到壓有指紋的玻璃表面，反射光線由CCD獲得，反射光依賴于壓在玻璃表面上指紋的脊和谷的深度和皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發生全反射，光線被反射到CCD，而射向脊的光線不發生全反射，而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方，這樣就在CCD上形成了指紋的圖像。
2.2 特征提取
特征提取就是從輸入的圖像中提取所需的特征信息。指紋圖像的特征提取是指紋識別算法的關鍵步驟。指紋識別的過程實際上就是指紋特征比對的過程，因此指紋特征提取算法的好壞在一定程度上決定著整個指紋識別系統的成敗。
特征提取需要考慮3個方面的問題:提取什么樣的特征;用什么方法提取特征;提取出的指紋特征是否真正能夠代表該指紋的特點。
2.3 指紋識別算法
指紋識別算法是指紋識別的核心技術。指紋識別算法的水平決定了指紋識別速度和識別的準確率。指紋識別算法目前主要有1∶N和1∶1兩種。運用細節的脊線形狀特征作為本算法的基礎；基于這種思想，建立了指紋識別算法流程，該算法很容易在DSP平臺上實現［2］。
DSP的處理時間如表2所示。
表1給出了DSP的處理時間。某些部分的編碼進行了匯編語言級的優化，特別是對接口的匹配處理和細化。一個重要的性能衡量是匹配時間。匹配時間可以用公式表示為：t＝i＋f＋cu（i為圖像處理時間；f為提取時間；c為比較時間；u為總的用戶個數）。在100 MHz的DSP上實現一對一的全旋轉匹配，時間大約為［3］：t＝558＋64＋42×1＝664 ms。
該算法提供2種選擇：全旋和1／4旋。全旋轉使得算法對指紋輸入處理更加強健。通過1／4旋轉，可以縮短匹配時間，但是，這限制了指紋輸入的旋轉在±45°。表3給出了這兩種選擇的比較結果。
以上對指紋識別算法進行了發展，優化了DSP平臺的設計實現，并在此基礎上設計出了一個用于指紋識別的完整系統。該系統可以實現高性能的獨立指紋識別。當然，仍有許多地方可以改進。例如，還可以進行指紋分級算法來提高匹配處理的速度。這種指紋驗證在電子商務等領域的應用也在不斷發展，并且這種算法可以被嵌入到單片LSI中。
2.4 指紋匹配
指紋匹配是用當前輸入指紋的特征與事先保存起來的模板特征進行比對，從而判斷這兩幅指紋圖像是否來自于同一個手指。但即使是同一枚指紋的不同圖像，所獲得的特征信息也不可能完全一樣，指紋匹配的過程必然是一個模糊匹配問題。特征匹配是識別系統的關鍵環節，匹配算法的好壞直接影響識別的性能、速度和效率，匹配結果的正確與否是AFIS是否成功的最后一個關鍵點［4］。
指紋特征匹配的方法有很多，根據識別方法的不同，主要分為基于點模式匹配算法和基于子模式的匹配方法。目前在AFIS中常用的方法是用FBI提出的指紋細節點模型來做細節匹配。
點模式匹配算法假設通過某些變換 (如平移變換、旋轉變換、伸縮變換)可以把兩個點集中的對應點匹配起來。指紋匹配一般都是比較兩幅圖像的特征點組成的模式，兩個特征點模式的相似程度用匹配的特征點的個數來度量，匹配結果是通過與預先設定的閉值相比較得出的。
子模式匹配方法的思想可以歸納為:在圖像的特征點構成的模式中，取若干特征點構成對旋轉和平移不敏感的子模式，根據一定的映射關系在另一幅圖像中尋找匹配的子模式，然后將匹配的子模式中對應的特征點作為匹配的點對，進而根據匹配點對判斷兩幅圖像的相似度。子模式匹配的前提條件就是在兩個特征點集之間存在著具有幾何不變性的映射關系。
在指紋識別中，指紋圖像的變形可以由線性變形和非線性變形組成。線性變形可以通過數學方法求解后解決，而非線性變形目前還沒有非常好的解決方法。
2.5 指紋識別技術
指紋識別技術主要涉及5個功能：讀取指紋圖像、指紋圖像預處理、特征提取、保存數據和匹配（比對）,如圖1所示。
在一開始，通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，取到指紋圖像之后，要對原始圖像進行初步的處理，使之更清晰。接下來建立指紋的數字表示-特征數據，它是一種單方向的轉換，即從指紋轉換成特征數據，但不能從特征數據轉換成為指紋，而2枚不同的指紋不會產生相同的特征數據。從指紋上找到被稱為“特征點”（Minutiae）的點，也就是那些指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有7種以上的惟一性特征。因為通常手指上平均具有70個節點，所以這種方法會產生大約490個數據。有的算法把細節點和方向信息組合產生更多的數據，這些方向信息表明了各個特征點之間的關系，也有的算法還處理整幅指紋圖像。總之，這些數據，通常稱為模板或特征值，保存為1 kB大小的紀錄。
最后，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板數據進行比較，計算出他們的相似程度，最終得到2個指紋匹配及結果。
3 指紋識別技術的應用
利用指紋識別技術的應用系統常見有2種方法,即嵌入式系統和連接PC的桌面應用系統。嵌入式系統是一個相對獨立的完整系統,它不需要連接其他設備或計算機就可以獨立完成其設計的功能,像指紋門鎖、指紋考勤終端就是嵌入式系統。其功能較為單一,應用于完成特定的功能。而連接PC的桌面應用系統具有靈活的系統結構,并且可以多個系統共享指紋識別設備,可以建立大型的數據庫應用。當然,由于需要連接計算機才能完成指紋識別的功能,限制了這種系統在許多方面的應用。
指紋識別技術可以通過幾種方法應用到許多方面。通過使用指紋驗證來取代各個計算機應用程序的密碼就是最為典型的實例。IBM公司已經成功開發并廣泛應用的Global Sign On軟件通過定義惟一的口令,或者使用指紋,就可以在公司整個網絡上暢行無阻。
把指紋識別技術與IC卡結合起來,是目前最有前景的一個方向之一。該技術把持卡人的指紋(加密后)存儲在IC卡上,并在IC卡的讀卡機上加裝指紋識別系統,當讀卡機閱讀卡上的信息時,一并讀入持卡者的指紋,通過比對卡上的指紋與持卡者的指紋就可以確認持卡者是否是卡的真正主人,從而進行下一步的交易。在更加嚴格的場合,還可以進一步同后臺主機系統數據庫上的指紋做比較。指紋IC卡可以廣泛地運用于許多行業中,例如取代現行的ATM卡、制造防偽證件(簽證或護照、公費醫療卡、會員卡、借書卡等)。目前ATM提款機加裝指紋識別功能在美國已經開始使用。持卡人可以取消密碼(避免老人和孩子記憶密碼的困難)或者仍舊保留密碼,在操作上按指紋與密碼的時間差不多。
近年來,自動發送信息的互聯網絡,帶給人們的方便與利益,其正在快速增長之中,但也因此產生了很多的問題,尤其在信息安全方面。無論是團體或者個人的信息,都害怕在四通八達的網絡上傳送而發生有損權益的事情。由于指紋特征數據可以通過電子郵件或其他傳輸方法在計算機網絡上進行傳輸和驗證,通過指紋識別技術,限定只有指定的人才能訪問相關信息,這樣可以極大地提高網上信息的安全性,包括網上銀行、網上貿易、電子商務的一系列網絡商業行為,就有了安全性保障。
在醫院里,醫療系統管理運用指紋識別技術,指紋識別技術可以驗證病人身份,通過指紋醫療卡、電子病歷管理,特別是獻血、輸血管理,可以辨別多次獻血及不合格獻血者。指紋識別技術也有助于證實尋求公共救援、醫療及其他政府福利或者保險金的人的身份確認。在這些應用中,指紋識別系統將會取代或者補充許多大量使用照片和ID的系統。
總之,指紋識別系統應用非常廣泛,隨著人們對指紋技術的不斷認識以及指紋技術的不斷發展,大量的在銀行、證券、電子商務等領域的應用已到來。隨著許多指紋識別技術產品的開發和生產,指紋識別技術的應用已經開始進入民用市場,如家庭指紋門鎖、指紋身份證等,并且發展迅猛,也許有一天,您不必隨身攜帶那一串鑰匙,只需手指一按,門就會打開;也不必記住那煩人的密碼,利用指紋就可以提款、計算機登錄。相信這一天,不會太遠。
4 結 語
指紋作為人類與生俱來的和隨身攜帶的“印章”，具有不變性，惟一性和可分類性，是公認的具有法律地位的個人身份特征的可靠證據，一切需要身份確認的場所，都有它用武之地，例如：證券、期貨交易、電子商務（E-business）和資訊（IT）等；車、船駕照、考勤記錄、海關通關等；身份認證、信用卡識別、網絡安全、資料庫準入等；銀行金庫、博物館、珍寶館、高級住宅、賓館的門禁控制等；政府機要部門，國家重點實驗室，軍事要地等的通行管理等［5］。
指紋識別系統適用于幾乎所有需要進行安全性防范的場合，遍及諸多領域。如金融證券(ATM指紋終端、指紋保險箱、指紋儲蓄卡、大額取款客戶身份確認公司提現確認、交易終端客戶身份確認、遠程交易身份確認等)、IT(個人計算機系統密碼、信息安全防范、網絡安全防范、網上銀行及電子商務的安全交易等)、安防 (指紋門禁系統、個人指紋證件等)、醫療（獻血輸血管理、個人醫療檔案管理）、福利 (公費醫療確認、保險受益人確認、各種社會福利受益人身份確認)等行業的許多應用系統中都具有廣闊的應用前景［6］。
目前，指紋技術的研究己經取得了很大成績，進一步研究的方向為:
(1) 識別精度的提高。目前，不同時次輸入的同一手指的指紋其匹配率還沒有達到百分之百，因為指紋每一次輸入都不可能與上一次完全一致。
(2) 指紋識別算法與技術的完善。指紋識別是一種行之有效的身份認證方法，但指紋識別算法在實時性、安全性、高效性和準確性上有待進一步提高。
(3) 指紋識別技術的標準化。指紋識別還沒有統一的工業標準，不利于指紋識別技術的芯片化和二次開發。
(4) 隨著指紋識別產品的開發和生產，指紋識別技術的應用已經開始進入民用市場，并且發展迅猛，相信指紋識別技術應用的進一步普及應用已經指日可待。
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隨著虹膜指紋掃描儀器的精度和識別度不斷提高，生物識別技術將可以應用于更廣泛的領域，并迎合不同的生物學特征，實現更強大的安全保護能力。
據Unisys亞太區國家安全開發部門的經理John Kendall表示，雖然虹膜掃描技術還沒有被廣泛應用，成為主流的身份識別技術，但已經有不少國家將其應用于身份證項目中。
最近在接受記者采訪時，Kendall介紹說：“印度和墨西哥已經將虹膜(掃描)和指紋作為了后備(身份識別技術)，這與兩三年(前)相比是一個巨大的進步。”
Kendall還介紹說，美國銀行也采用了一種面部識別系統，可以同時掃描人體面部和虹膜特征，實現訪問控制。與指紋讀取不同，這種面部識別系統在掃描用戶生物特征時不需要用戶靜止不動，相反，在用戶進入特定區域的大門時，該系統就已經自動將用戶的面部特征和虹膜特征記錄下來了。如果該用戶具有通行權限，則大門會自動打開。
他還表示，面部識別技術已經在日本和韓國的高檔社區中被成功應用，并且未來將慢慢融入廣大普通老百姓的日常生活中。
皮下指紋讀取器
Kendall解釋說，傳統的指紋掃描設備可以很輕易地被復制指紋薄膜欺騙，甚至簡單地對掃描器的玻璃面哈氣，也能擾亂掃描器。而新型的皮下指紋掃描器是通過掃描用戶指紋下的血管和組織結構的方式進行判斷的。
他說：“一些新型的掃描儀會利用不同波長的光波對人體皮膚下不同深度的組織進行掃描，另一些設備則是利用無線電波進行掃描。因此就算你的手指表面被弄臟甚至磨破了，也不會影響掃描結果。”這種設備適用于那種雇員需要手工勞動或者手指會時常出現損傷的行業。
有了這些新型的生物識別技術，要想黑掉生物識別系統，比以前難度大大提高了。Kendall認為，如果黑客要通過這種識別系統，必須投入大量精力和時間，以及非常詳細的生物學數據，才能制作出一個手指的三維模型。
此外，還有一些已經成功應用于生物識別系統的技術，可以讀取人體手部的其他生物學特征。比如Halifax港口的生物學識別系統，就是掃描用戶手部的血管結構，而不是指紋。
Kendall還說：“同樣的技術進步也發生在面部識別系統上。傳統的面部識別系統需要管理人員手里拿著一張被許可人員的正面照片，比對監視器中的來訪者五官。而加入了虹膜識別技術后，識別系統的復雜性大大提高，簡單的硅膠面膜已經難以突破這種面部識別系統了。”
隨著越來越多的企業開發或采用生物識別技術，國家也需要在數據安全領域趕上技術的步伐。
目前，大多數國家還沒有對生物學數據進行規范化管理和保護的相關法規政策出臺。
用戶接受度增加
和密碼一樣，生物識別數據被看作是“個人”信息，有些人仍然不愿意對政府或企業提供指紋，因為他們將指紋看作是個人隱私的一種。
Kendall說：“盡管如此，我們仍然看到情況在逐漸好轉。在過去幾年，我們發現如果人們已經享受到或認識到生物識別技術帶來的好處，不論是增加他們自身的安全性還是增加業務方面的安全性，他們都會更容易接受生物識別技術，并提供相應的生物識別數據。”
他還說，對于金融行業，可以通過聲音指紋技術，在電話銀行系統中增加一道安全屏障。
雖然犯罪分子可以通過各種手段銷毀作案時留下的指紋，但是他們不可能在日常生活中不留下一點自己的指紋。至少，在簽名的時候，就會不可避免地留下指紋。就是通過這點“蛛絲”，利用美國最新的指紋識別技術，犯罪分子的“馬跡”就顯露無遺。
負責該項指紋鑒定技術的R?格雷厄姆?庫克斯是美國普渡大學的化學教授。為了詳細解釋到底怎么來利用這項指紋技術的，他做了一個演示實驗。首先，采集一個被測試者的指紋。之后，向指紋表面噴灑少量充滿電荷的液體(水或者酒精都可以)，指紋表面的混合物隨后會迅速溶解。緊接著，將含有指紋混合物成分的液體放到分析儀器中蒸發。由于在此之前，液體中的電荷早已附著于指紋的分子當中，因此通過質譜儀，就可以將指紋的成分清晰地辨別出來。這一過程需要反復的操作，直至把整個指紋表面識別完。最后，一個完整的指紋分析圖像就完成了。
據庫克斯教授介紹，即使溶液中含有微量的化學物質(例如，可卡因或者爆炸性物質的殘留物)，該儀器都可以清晰地呈現出來。在實驗的過程中，當測試者在接觸過上述化學物質之后，又接觸過玻璃杯、紙張以及塑料等制品時，該分析儀都能成功地將與爆炸物成分識別出來。
由于此項分析技術不僅能探測出或爆炸物的痕跡，而且能夠準確地判斷出它們在指紋中的成分。有了這項技術，犯罪分子就絕對沒有狡辯的機會，分析結果就是他們犯罪事實的鐵證。佛羅里達州立大學學教授布魯斯-高爾德伯格對該項指紋鑒定技術表示十分贊賞，他認為該項技術的探測優勢非常明顯，是其他技術所無法比擬的。如果嫌疑人接觸過有毒化學物質，只要將其簽名中留下的指紋進行分析就可以輕松取證。
美國一家公司已經獲得了該項技術的使用權，并將多臺該類型指紋鑒定儀賣給大型化學實驗室。但是由于價格過于昂貴，在犯罪刑偵領域的廣泛使用還不現實。但專家估計，便攜而且價格便宜的該類型指紋分析儀器在未來幾年內就極有可能問世。
1． 引言
信息化高速發展的一大特征是個人身份的數字化和隱性化，如何準確鑒定一個人的身份，保護信息安全是當今信息化時代必須解決得一個關鍵性社會問題。生物特征身份鑒別技術是身份鑒別領域的一個研究熱點。生物特征識別技術是指利用人體固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒別認證的技術。生物特征識別技術包括采用人體固有的生理特征（如人臉、指紋、虹膜、靜脈、視網膜）進行的身份認證技術和利用后天形成的行為特征（如簽名、筆跡、聲音、步態）進行的身份認證技術。與傳統的身份鑒定手段相比，基于生物特征識別的身份鑒定技術具有如下優點：（1）不會遺忘或丟失；（2）防偽性能好，不易偽造或被盜；（3）“隨身攜帶”，隨時隨地可用。正是由于生物特征身份識別認證具有上述優點，基于生物特征的身份識別認證技術受到了各國的極大重視。
2. 生物特征識別技術的現狀及發展趨勢
目前，常用的生物特征識別技術所用的生物特征有基于生理特征的如視網膜、人臉、指紋、虹膜，也有基于行為特征的如筆跡、聲音等。下面就這些常見的生物特征識別技術的特點及其發展趨勢進行討論研究。
2.1．視網膜識別
人體的血管紋路也是具有獨特性的，人的視網膜表面血管得圖樣可以利用光學方法透過人眼晶體來測定。用于生物識別的血管分布在神經視網膜周圍，即視網膜四層細胞得最遠處。如果視網膜不被損傷，從三歲起就會終身不變，如同虹膜識別技術一樣，視網膜掃描可能具有最可靠，最值得信賴得生物識別技術，但它運用起來的難度較大。視網膜識別技術要求激光照射眼球的背面以獲得視網膜特征得唯一性。
視網膜技術的優點：視網膜是一種及其固定得生物特征，因為它是隱藏的，故而不易磨損，老化；非接觸性得；視網膜是不可見得，不會被偽造。缺點是：視網膜技術未經過任何測試，可能會給使用者帶來健康的損壞。
2.2.人臉識別
人臉識別作為一種基于生理特征的身份認證技術，與目前廣泛應用的以密碼、IC卡為媒
介的傳統身份認證技術相比，具有不易偽造、不易竊取、不會遺忘的特點；而人臉識別與指紋、虹膜、掌紋識別等生理特征識別技術相比，具有非侵犯性、采集方便等特點。因而人臉識別是一種非常自然、友好的生物特征識別認證技術。
人臉識別技術包括圖像或視頻中進行人臉檢測、從檢測出的人臉中定位眼睛位置、然后提取人臉特征、最后進行人臉比對等一系列相關的技術。
為了評測基于面部圖像的人臉識別算法的性能。美國ARPA和ARL于1993年至1996年建立了FERET數據庫，用于評測當時的人臉識別算法的性能。共舉行了三次測試FERET94、FERET95、FERET96。FERET測試的結果指出，光照、姿態和年齡變化會嚴重影響人臉識別的性能。
FERET的測試結果也表明了基于面部圖像的方法的缺點。人臉是一個三維非剛體，具有姿態、表情等變化，人臉圖像采集過程中易受到光照、背景、采集設備的影響。這些影響會
降低人臉識別的性能。
為了克服姿態變化對人臉識別性能的影響，也為了進一步提高人臉識別性能，20世紀90年代后期，一些研究者開始采用基于3D的人臉識別算法。這些算法有的本身就采用三維描述人臉，有的則用二維圖像建立三維模型，并利用三維模型生成各種光照、姿態下的合成圖像，利用這些合成圖像進行人臉識別。2000年后，人臉識別算法逐漸成熟，出現了商用的人臉識別系統。為了評測這些商用系統的性能，也作為FERET測試的延續，美國有關機構組織了FRVT2000、FRVT2002、FRVT2006測試。測試結果表明，人臉識別錯誤率在FRVT2006上下降了至少一個數量級，這種性能的提升在基于圖像的人臉識別算法和基于三維的人臉識別算法上都得到體現。此外，在可控環境下，虹膜、靜態人臉和三維人臉識別技術的性能是相當的。此外，FRVT2006還展現了不同光照條件下人臉識別性能的顯著提高，最后，FRVT2006表明人臉自動識別的性能優于人。值得一提的是，清華大學電子工程系作為國內唯一參加FRVT2006的評測的學術機構，其人臉自動識別性能優于人類。FRVT2006為人臉識別后續的研究指明了方向，人臉識別中光照、年齡變化依然對人臉識別性能有很大影響，二維人臉識別的性能不比三維人臉識別差。
人臉識別得優點：非接觸性的。缺點是：要是比較高級得攝像頭才也有效地撲捉面部圖像；使用者面部的位置與周圍得光環境都可能影響系統的精確性，而且面部識別容易受欺騙；
對于采集圖像的設備會比其他技術昂貴得多。
2.2. 指紋識別
指紋識別技術是指通過比較不同人指紋中的特征點不同來區分不同人的身份。指紋識別技術通常由三個部分組成：對指紋圖像進行預處理；提取特征值，并形成特征值模板；指紋特征值比對。指紋圖像預處理的目的是為了減少噪聲干擾的影響，以便有效提取指紋特征值。常用的預處理方法有圖像增強、圖像平滑、二值化、圖像細化等。
特征提取的目的就是從預處理后的指紋圖像中，提取出能夠表達該指紋圖像與眾不同的特征點的過程。最初特征提取是基于圖像的，從圖像整體中提取出特征進行比較，但該方法的精度和性能較低。現在一般采用基于特征點的方法，從圖像中提取反應指紋特性的全局特征（如紋形、模式區、核心區、三角點、紋數等）和局部特征（如終結點、分叉點、分歧點、孤立點、環點等）。得到特征點后就可以對特征點進行編碼形成特征值模板。指紋特征值比對就是把當前獲得的指紋特征值與存儲的指紋特征值模板進行匹配，并給出相似度的過程。
指紋識別的優點:技術相對成熟；成本較低。缺點是：具有侵犯性；指紋易磨損，手指太干或太濕不易提取圖像。
2.3. 虹膜識別
虹膜相對而言是一個較新的生物特征。1983年，Flom與Safir申請了虹膜識別專利保護，使得虹膜識別方面的研究很少。1993年，Daugman發表了關于虹膜自動識別算法的開創性工作，奠定了世界上首個商業虹膜自動識別系統的基礎。隨著Flom和Safir專利在2005年的失效和CASIA及ICE2005中虹膜數據集的提供，虹膜識別算法的研究越來越蓬勃。I CE2006首次對虹膜識別算法性能進行了測試。虹膜識別中需要解決如下兩個難點問題：一是虹膜圖像的獲取，二是實現高性能的虹膜識別算法。
3. 結論
本文討論了一些常用的生物特征識別技術的技術特點及發展趨勢。隨著各國對生物特征識別技術的越來越重視，生物特征識別技術必將獲得更快的發展。
參考文獻：
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互聯網已經深入到各個領域，傳統的商品流通方式也正面臨著更多的挑戰。如阿里巴巴等知名企業都預言著電子商務浪潮的愈演愈烈。在我國,電子商務的發展還因諸多原因而存在著各種問題，特別是支付的安全,一直都是阻礙電子商務更好發展的屏障。現在網上支付主要通過“用戶ID+密碼”的方式來實現，有的加載了“USB KEY”等數字簽名技術,還有像支付寶等采用第三方中介。但是因為賬號信息易盜、易遺忘、易丟失等問題而給消費者帶來很多困擾。基于人體具有不可復制等特點,我們逐漸注意到生物特征識別技術的應用。
一、指紋識別技術
生物特征識別是通過計算機與光學、聲學傳感器和生物統計學原理等高科技手段結合，利用人體所固有的生理特征來進行個人身份驗證的技術。其核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉換為數字信息，存儲于計算機中，利用可靠的匹配算法來完成驗證與識別個人身份的過程。
1.指紋識別技術特點。人體的生物特征包括指紋、聲音、面相、視網膜、掌紋、DNA等。其中指紋由于具有惟一性、穩定性、快捷性而成為個人身份識別的有效手段。指紋具有以下特點：
(1)每個人的指紋是獨一無二的，兩人之間不存在著相同的手指指紋。
(2)每個人的指紋是相當固定的，很難發生變化。
(3)便于獲取指紋樣本，易于開發識別系統，實用性強。
(4)一個人的十指指紋皆不相同，可以方便地利用多個指紋構成多重口令，提高系統的安全性。
(5)使用的模板并非最初的指紋圖，而是由指紋圖中提取的關鍵特征，這樣使系統對模板庫的存儲量較小。另外，對輸入的指紋圖提取關鍵特征后，可以大大減少網絡傳輸的負擔，便于實現異地確認，支持計算機的網絡功能。
2.指紋識別技術原理。指紋識別技術主要涉及四個功能：讀取指紋圖像、提取特征、保存數據和比對。
在一開始，通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，并對原始圖象進行初步的處理，使之更清晰。
接下來，指紋辨識軟件建立指紋的數字表示―特征數據，可以從指紋轉換成特征數據，但不能從特征數據轉換成為指紋，而兩枚不同的指紋不會產生相同的特征數據。軟件從指紋上找到被稱為“節點”的數據點，也就是那些指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。因為通常手指上平均具有70個節點，所以這種方法會產生大約490個數據。有的算法把節點和方向信息組合產生了更多的數據，這些方向信息表明了各個節點之間的關系，也有的算法還處理整幅指紋圖像。
最后，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結果。
二、指紋識別技術在電子商務中的應用
目前，上海市已經將指紋識別技術應用于傳統的消費領域，我們可以在此基礎上將應用范圍擴大到網絡，將指紋識別技術應用于電子商務中。其主要涉及到的步驟包括:注冊指紋信息和交易識別。
1.注冊指紋信息
（1）用戶憑有效身份證到開通指紋識別業務的銀行或者網點遞交《申請書》，在工作人員的指導和監督下，利用指紋識別終端完成同一個手指的兩到三次指紋特征信息采集。為了進一步防止手指受傷等特殊情況，可以再采集一個手指。
（2)使用高強度加密算法和散列算法，將用戶號、指紋信息和密碼信息通過網絡保存到總部的認證服務器中，認證服務器存有所有用戶的指紋信息和基本資料。
（3）由網點終端打印出指紋注冊憑證號碼，用戶簽字確認后，注冊網點保留存根，另一聯由用戶保存。同時用戶也可以自行選擇在指定銀行或者網點購買統一的指紋信息采集器，并獲取操作說明等資料。
（4)用戶自行登陸網絡信息平臺，根據憑證上的注冊號碼，完成進一步詳細信息的激活，這個環節可以結合手機激活碼或者E-MAIL激活等方式加強信息注冊安全性。
（5)注冊成功，可以開始使用。
之所以不采取直接在網上注冊的方法，主要是考慮到防偽。初次注冊用戶可以在工作人員的監督之下完成一系列認證工作。而結合網上注冊，主要可以起到避免銀行或中介方出現安全漏洞，并可減少申請辦理注冊的處理和等待的時間。
2.網上支付系統中的交易識別。
（1)用戶在網上購物要進行支付時，向銀行的認證服務器發送認證請求，在服務器認證成功后，提示用戶下載安全控件，服務器將自己的公鑰發送給客戶端。
（2)在客戶端顯示支付界面，標明商城名稱、訂單號、消費轉賬金額等詳細交易信息。
（3)用戶在客戶端填寫好轉賬信息，包括轉出賬戶、驗證碼等。由系統提示用戶進行指紋驗證，信息采集的次數最好設成不少于兩次，采集后的指紋模版經過數字簽名加密后發送給指紋認證服務器。
（4)指紋認證服務器根據用戶的公鑰進行解密，取出解密后的指紋模板與賬戶關聯的指紋模板進行比對匹配，如匹配成功，才將交易信息傳給相應銀行并進行轉賬業務并提示網上支付成功；否則立刻拒絕轉賬。
三、評價
在信息化技術高速膨脹的今天，電子商務是商品流、資金流、物流有機結合的橋梁，它的安全性也越來越受到人們的關注。使用指紋識別的交易支付系統通過多次的安全認證，使得網上銀行交易支付的安全性得到很好的保障。不需要為了不定期更換密碼而煩心，更不用擔心賬號和密碼被盜。所以指紋識別技術應用于電子商務具有快速、安全、便捷等很多優點，具有一定的實用價值。
