君工帶你走近生物識別技術家族

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身份識別是我們日常生活中經常遇到的一個基本問題。

傳統的身份識別方法主要基於身份標識物品(如鑰匙、證件、ATM卡等)和身份標識知識(如用戶名和密碼等),一旦被盜或遺忘,其身份容易被他人冒充或取代。

隨著網絡與通信技術的飛速發展和人類物理與虛擬活動空間的不斷擴大,現代社會對於人類自身身份識別的準確性、安全性與實用性提出了更高的要求,生物識別技術以生理特徵(如指紋、虹膜、臉像等)和行為特徵(如筆跡、步態等)作為“鑑定器”,防偽性好、不易遺忘、“攜帶”方便,較傳統認證技術存在較大的優勢。

當然,科技時代的到來改變著人類的博弈方式和生存法則,生物識別技術家族亦將迎來一次基因突變。

生物識別技術古已有之

技術的發展與社會的進步相生相伴,人們對自身生物特徵的認識也由模糊逐漸清晰,人類利用生物識別技術也經歷了一段充滿智慧卻又很曲折的歷史。

刺字烙印。早期的生物識別應用受限於人類認識的不足和科技水平的低下,為了能夠證明身份,通過給犯罪者身上添加某種標記從而人為地製造特徵,刺字烙印最為典型。

古代中國的墨刑,在罪犯身體的某些部位刺字並染墨,成為人類歷史上最早的罪犯識別方法。

而公元前2世紀的古印度則是在醉漢頭部打上酒杯形烙印,在小偷頭部打上狗形烙印,以方便人們知道他們的罪行。

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相貌識別和人體測量。在古代的司法實踐中,通過描繪人的相貌特徵來緝捕罪犯的方法成為慣例。官府開具的“海捕文書”,往往還配有逃犯的畫像,以便官民辨認和緝捕。

1879年,巴黎警察局年輕職員阿方斯·貝蒂隆提出利用人體骨骼的長度來對罪犯進行人身識別,稱之為人體測量法。這也是人類歷史上第一次系統採用科學方法來進行人身識別。

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指紋與筆跡識別。指紋具有人各不同、終身基本不變、觸物留痕的特點,通過比較一個人的指紋和預先保存的指紋可以準確認定人身。中國是世界上公認的最早應用指紋的國家,1892年弗朗西斯·高爾頓《指紋學》一書的出版,成為系統地研究指紋及其生物特徵識別價值的標誌。

在人身行為識別領域,筆跡識別也有著十分悠久的歷史。書寫者的筆跡特徵反映其書寫習慣固有特性,通過筆跡判斷是否同一人書寫已成為個體識別的一條重要途徑。

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血型與DNA識別。血跡是殺人犯罪現場常見物證之一,根據血跡準確進行人身識別一直是司法人員夢寐以求的目標。20世紀中期,人們發現了不同種類血的識別方法和人血的不同類型,血痕檢驗取得了突破性進展。

從1869年瑞士研究生弗雷德里希·米歇爾在做博士論文時發現DNA開始,經過百餘年的研究,人類逐步認識了蘊含在DNA中的遺傳密碼,通過血跡、毛髮、精液斑、唾液斑、微量皮肉組織均可實現身份的準確認定。

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聲紋、唇紋、耳紋識別。近幾十年來,國內外的一些犯罪偵查專家一直在探索如何利用人的聲音、嘴唇紋線、耳廓形態來識別人身的方法。

1941年,貝爾實驗室的科學家用儀器分析聲音的振幅與頻率,並繪成聲紋譜圖,開啟了聲紋檢驗技術的應用之路。

與此同時,世界各國的專家學者也在研究嘴唇的生理結構和唇紋形成機理,並在調查統計的基礎上探索了唇紋的特定性和穩定性。

人耳的形狀多種多樣,雖然犯罪分子在現場上留下耳朵印痕的情況並不多見,但在一些案件中,耳紋確實有效地發揮了人體“身份證”的作用。

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未來將實現拓域升級

隨著計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學等高科技手段的發展,越來越多的人身密碼將被破譯,一系列生物識別技術將實現拓域升級。

細菌識別技術。細菌是一種原核單細胞微生物,每個人的身上有數以億計的細菌,且分佈是獨一無二的和穩定不變的。

2009年11月,美國科學家繪製出第一幅人體細菌圖集,為細菌識別技術的研究提供了技術支持。

利用細菌分佈特徵進行人身識別,具有信息保留時間長、不容易被破壞的特點,據有關媒體報道,利用人手上的表面細菌沿手指紋路繁衍的特性來識別身份,已經在有些領域開展了探索性應用。

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腦電波識別技術。腦電波信號是一種由大腦中的神經元之間以電離子形式傳遞信息而產生的生物電現象,可以通過頭皮表面放置電極採集得到。

不同人的大腦所產生的腦電波信號不同,而同一人在同一思想狀態和環境刺激下所產生的腦電波信號,會呈現同一個特定性狀的信號特徵,據此可以構建腦電波密碼與身份識別系統。

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鞏膜血管識別技術。鞏膜是眼球的最外層白色不透明部分,俗稱白眼仁,每個人的鞏膜血管結構可見,鞏膜血管分佈模式具有唯一性,完全由基因和後天發育決定,且不隨時間的推移而發生變化。

另外,鞏膜血管圖像的採集也不具有侵犯性,使用可見光照明即可。因此,鞏膜血管識別技術未來或將成為視網膜和虹膜識別技術的替代品。

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耳聲發射識別技術。人耳不僅能感知聲音,它自己也同時在發出聲音。耳聲發射是一種產生於耳蝸,經聽骨鏈及鼓膜傳導釋放入外耳道的音頻能量,即從外耳道記錄的來自耳蝸內的彈性波能量。

在實驗室的受控條件下,每個人的耳聲發射具有唯一性,可看做人的一種生理特徵,但是,要確定這就是真實世界中識別身份的一種有效手段,還有很多工作要做。

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鼠標手勢動力學識別技術。隨著計算機網絡安全問題的日益凸顯,通過採集人們在使用計算機鼠標時的行為數據,並針對人機交互過程中計算機用戶的鼠標手勢動力學特徵進行建模、分析、比對,能夠有效進行身份識別、實時監測用戶身份、遠程取證非法行為。

當然,作為圖形化人機交互環境下主要輸入設備的鼠標,其動力學特徵研究仍處於初級階段。

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生物識別技術種類繁多

從古至今,生物識別技術經歷了由人為製造特徵到發現自身存在特徵的階段。隨著科技水平的提高,現代生物識別技術實現了由宏觀到微觀、由近距離到遠距離的識別技術發展。

視網膜識別技術。視網膜是眼睛底部的血液細胞層,它是人眼感受光線並將信息通過視神經傳給大腦的重要器官。除了患有眼疾或者嚴重的腦外傷,視網膜的結構形式在人的一生中相當穩定。

視網膜識別技術採用低密度的紅外線去捕捉視網膜的獨特特徵,針對血液細胞的唯一模式進行比對,但由於激光照射眼球的背面可能會影響使用者健康,技術應用普及度較低。

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虹膜識別技術。人的眼睛結構由鞏膜、虹膜、瞳孔晶狀體、視網膜等部分組成。虹膜是位於黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環狀部分,其包含有很多相互交錯的斑點、細絲、冠狀、條紋、隱窩等細節特徵,虹膜識別通過對比虹膜圖像特徵之間的相似性來確定人們的身份。

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步態識別技術。人的步態難以隱藏或偽裝,使用攝像頭採集人體行走過程的圖像序列,針對人的行走運動特徵進行分析處理, 同存儲的個人行走特徵數據進行比較,達到確認進入者身份的目的。

步態識別技術也是一種非接觸式的生物特徵識別技術,在遠距離或低視頻質量情況下具有獨特的優勢。

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人臉識別技術。人臉識別是基於人的臉部特徵信息進行身份識別的一種生物識別技術。傳統的人臉識別技術主要基於可見光圖像,但環境光照發生變化,識別效果會急劇下降。

在計算機技術、網絡技術和人工智能日新月異的今天,三維圖像、熱成像和紅外圖像人臉識別技術與智能算法的有機結合,使人臉識別技術逐漸走向實用化。

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靜脈識別技術。靜脈識別技術是一種新的生物特徵識別技術,主要通過靜脈識別設備取得個人手指、手掌、手背靜脈分佈圖,依據專用比對算法從靜脈分佈圖提取特徵值,採用複雜的匹配算法同已存儲的靜脈特徵值比對匹配,從而對個人進行身份鑑定。這種非侵入式的識別方式既簡單又自然,用戶接受度高。

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靜脈識別技術被認為是21世紀最具有發展前途的生物認證技術。

君工·指靜脈智能鎖,領先業內,採用指靜脈+人臉雙重活體識別方式,將智能鎖行業的安全標準提升到了新的高度。

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