生物识别技术所依据的技术原理

生物识别技术所依据的技术原理

生物识别技术使用身份验证原理来识别个人，而不是依靠某个物品（例如钥匙）或者知道的信息（例如密码）。生物识别技术可以使用物理特征，例如脸形、指纹、虹膜或静脉；也可以使用行为特征，例如语音、笔迹或打字的节奏。与钥匙和密码不同，个人特征基本上不会丢失或遗忘，并且非常难以复制。因此，许多人认为生物识别技术比密钥或密码更加安全可靠。

生物识别技术和取证技术—生物识别技术与取证技术在许多方面存在共性，但它们并不完全相同。生物识别技术使用物理特征或行为特征来确定身份，或者确认您申明的身份。而取证技术则是在民事或刑事侦察中使用相同类型的信息来建立事实依据。

生物识别技术使用独一无二的特征（例如眼睛虹膜）识别个人

生物识别系统看起来非常复杂，但它们都会涉及以下三个步骤：

登记：当首次使用生物识别系统时，该系统将会记录有关人员的基本信息，例如姓名或身份证号码。然后将会捕获影像，或者记录具体特征。

存储：与电影中看到的相反，大多数系统并不存储完整的影像或记录，而是分析特征，然后将其转换成代码或图形。某些系统还能将这些数据记录在可随身携带的智能卡上。

比较：当下一次使用该系统时，它会将现有特征与文件中的信息进行比较，然后根据比较结果接受或拒绝身份申明。

这些系统均使用相同的三个组件：

传感器：检测用于识别的特征

计算机：读取和存储信息

软件：分析特征，将特征转换成图形或代码，并执行具体的比较

越来越多的家庭使用了生物识别安全系统（下图为IBM ThinkPad T43提供的指纹扫描仪）

笔迹

使用笔迹来识别用户似乎是不太可取的办法。毕竟许多人在经过一段时间的练习后，都可以模仿他人的笔迹。而且获得某人的签名或所需密码，然后进行模仿，也不是一件难事。但是，生物识别系统检测的不仅仅是每个字母的形状，它们还会分析书写动作。这些系统会核对您在书写时使用的压力、速度和节奏，并且还会记录笔画顺序。

这部平板电脑配有签名验证系统。

虽然字母只有简单的外形，但这些笔画特征非常难以模仿。即使其他人获得了一份签名并进行临摹，系统也不一定会接受其仿冒笔迹。有些笔迹识别系统的传感器包含一个触敏书写表面；或者包含一支扫描笔，该笔内部装有传感器，可以检测角度、压力和方向。软件能够将笔迹转换成图形，并且可以识别某个人在一段时间内，每日书写的细微变化。

确定精度—所有生物识别系统都使用了人体特征，而这些特征在某种程度上是独一无二的。哪种系统才是最好的系统，这取决于所需的安全级别、使用该系统的人数多少以及该系统的精度。大多数制造商使用类似于下面的度量值来描述其产品精度：

误识率 (FAR)：系统接受了多少个仿冒者

误拒率 (FRR)：系统拒绝了多少个合格的用户

拒登率 (FTE)：有多少人的特征被系统认为质量不够，因此被系统拒绝使用

数据获取失败率 (FTA)：系统要求用户提供特征多少次才能正确接受或拒绝该用户

手形和指形

每个人的手和指都是独特的，但独特程度没有

指纹或虹膜等部位特征度那么高。因此，许多商业

机构和学校（不是高安全性机构）通常使用手形和

指形阅读器来认证用户，但不使用这些设备来鉴别

用户。例如，迪斯尼主题公园就使用指形阅读器来

向持票者授予公园各景点的入场权。某些商业机构

使用手形阅读器代替工时卡。

测量手形和指形的系统借助了数码相机和光

线。要使用这种系统，只需要将手放在一个平面上，

同时将手指紧靠在几个定位柱上，以确保精确读取

数据。然后，相机将会拍摄手及其投射阴影的一副

或多副图片。系统将使用这些信息来确定手或手指

的长度、宽度、厚度和曲度，并将这些数据转换成

数字模板。

手形扫描仪手形和指形系统存在一些优点，同时也存在一

些缺点。由于手和手指的独特程度低于指纹或虹膜，因此有些人不认为系统侵犯了其隐私。但是随着时间推移，有些人由于受伤、体重变化或者患有关节炎，手也会相应发生变化。部分系统可以更新这些数据，以反映每天发生的细微变化。

鉴别和识别—识别系统可以认证身份，也可以通过将信息与文件中的所有信息进行比较，来鉴别身份。认证是一对一的比较，只会将特征与存储的信息进行比较。而鉴别则是一对多的比较。

声纹

由于声腔形状以及讲话时的嘴部运动方式是独一无二的，因此声音也是独一无二的。要登录声纹系统，需要说出指定的单词或要求的短语；或者说出一段较长的话语样本，这样，无论您说出了哪些单词，计算机都可以对您进行识别。

当提到声纹时，往往会想到在示波仪上看到的波形图。事实上，声纹系统中使用的数据是声谱图，而不是波形。简单地说，声谱图是一种图表，其纵轴显示声音频率，横轴显示时间。不同的讲话声音将在该图表中产生不同的形状。声谱

图还使用灰色或灰色阴影来代表声音的音质。

语音识别系统使用声谱图来表示人声。

某些公司使用了声纹识别系统，这样，员工无需亲临现场便可以访问信息或提供授权。授权时只要打个电话就可以了，而不需要走到虹膜扫描仪或手形阅读器旁边。不利的是，有些员工（尤其是那些在电话机附近工作的员工）只要录制一下授权人的密码，就可以绕过某些系统。出于此原因，某些系统使用了多种随机选择的语音密码，或者使用普通声纹来代替特定单词的录音。另有一些系统使用了相应的技术来检测录音和播放期间制作的仿冒密码。

分层系统和多模态系统—对于某些安全系统而言，使用一种识别方法还不够。分层系统将生物识别方法与密钥卡或个人识别密码结合在一起。多模态系统结合了多种生物识别方法，例如同时使用虹膜扫描仪和声纹系统。

虹膜扫描

该系统同时使用可见光和近红外光来摄取清晰、高对比度的人体虹膜照片。在近红外光下，人体瞳孔显得非常黑，因此计算机可以轻易将瞳孔和虹膜区分开来。

眼睛解剖图

当朝虹膜扫描仪里面看时，相机将会自动对焦，可以使用一面镜子或根据系统的声音提示来确保正确定位。通常，眼睛与相机之间需要保留7到25厘米的距离。当相机拍照时，计算机将会查找以下部位：

瞳孔的中心瞳孔的边缘虹膜的边缘眼睑和睫毛

然后，计算机将会分析虹膜的纹路，并将其转换为代码。