生物识别技术

生物识别——永恒的身份证

林鹤

（上海科学技术情报研究所 200031）

摘要：人的身份识别在现代社会变得越来越重要。开门不再用叮叮当当的钥匙串，银行取钱也不必输入那些“安全”的密码，走遍全球更不用带着一堆总怕丢失的卡；你的手就是钥匙、你的脸就是密码、你这个人就是地球村公民的身份证。这就是生物识别，二十一世纪人类将拥有真正属于自己的身份证。生物识别技术将彻底解决我们社会中任何有关身份识别的难题，在公安、国防、金融、保险、医疗卫生、计算机网络等各个领域中都有广阔的应用前景，可靠、方便快捷是其最吸引人的地方。本文从介绍生物识别的起源和发展开始，带你步入一个色彩缤纷的生物识别世界，各种科幻般的高科技、琳琅满目的生物识别产品都会向你一一展现。要知道，生物识别就在你的身旁。

在日常生活中，往往会出现这样一些情况：钥匙丢了，进不了门；密码忘了，无法在ATM机上取钱；电脑中的重要资料被他人非法复制了；手机被他人盗用，打了国际长途……，这些都给我们造成了很大的麻烦，甚至巨大损失，以上这一切都与身份识别有关。目前，身份识别所采用的方法主要有：根据人们所持有的物品如钥匙、证件、卡等；或人们所知道的内容如密码和口令等来确定其身份。但两者都存在着一些缺陷，物品可能丢失和复制，内容容易遗忘和泄露，使其难以保证身份确认的方便性、结果的惟一性和可靠性。因此，我们急需一种更加方便、有效、安

全的身份识别技术来保障我们的生活，这种技术就是生物识别技术—我们自己的人体就是最安全、最有效的密码和钥匙。

1 走近生物识别

提起生物识别技术，人们或许感到陌生，但如果说到指纹识别或者是虹膜识别，就不免会想到侦探电影中破案人员依靠现场指纹进行罪犯确认、用指纹代替密码开启保险箱，依靠眼睛对着一个小摄像机来取代钥匙开门等等。这就是被比尔·盖茨称之为21世纪最重要的应用技术之一的生物识别技术，它正在步入我们的生活中。

1.1 什么是生物识别

生物识别是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案。这些身体特征包括指纹、声音、面部、骨架、视网膜、虹膜和DNA等人体的生物特征，以及签名的动作、行走的步态、击打键盘的力度等个人的行为特征。生物识别的技术核心在于如何获取这些生物特征，并将其转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。

1.2 生物识别的起源和发展

生物识别的历史可追溯到古代埃及人通过测量人的尺寸来鉴别他们，像这种基于测量人体身体某一部份或者举止的某一方面识别技术一直延续了几个世纪。而在公元前7000年到6000年以前，古叙利亚和中国，指纹作为身份鉴别已经开始应用。考古发现，在这个时代，一些粘土陶器上留有陶艺匠人的指纹，中国的一些文件上印有起草者的大拇指指纹，在Jercho古城市的房屋中也发现留有砖匠一对大拇指指纹的印记。

19世纪初，科学研究发现了指纹的两个重要特征，一是两个不同手指的指纹纹脊的式样不同，另外一个是指纹纹脊的式样终

生不改变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用，1896年阿根廷首次应用，然后是1901年的苏格兰，20世纪初其他国家也相继应用到犯罪鉴别中。20世纪60年代，由于计算机可以有效地处理图形，人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。从那时起，自动指纹识别系统AFIS在法律实施方面的研究和应用在世界许多国家展开，FBI在60年代末期开始使用一种自动识别指纹的设备，到在70年代末期，已经有一定数量的设备开始在美国大范围使用。用于商业的高级生物测定设备最早开始于20世纪70年代，一种叫做Identimat 的设备出现了，它通过测量手的形状和手指的长度来用作识别的标志。

20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这两项技术的革新，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用，比如代替IC卡。现在（90年代后期），低价位取像设备的引入及其飞速发展，可靠的比对算法的发现为个人身份识别应用的增长提供了舞台。

第一个介绍测定视网膜的系统出现于八十年代，剑桥大学的Joho Daughman教授的工作开始了虹膜识别的技术的研究，而对于签字与面部的识别技术才刚刚开始。

1.3 生物识别的特点

生物识别之所以能够作为个人身份鉴别的有效手段，是由它自身的特点所决定的：普遍性、唯一性、稳定性、不可复制性。

普遍性—生物识别所依赖的身体特征基本上是人人天生就有的，用不着向有关部门申请或制作。

唯一性和稳定性－经研究和经验表明，每个人的指纹、掌纹、面部、发音、虹膜、视网膜、骨架等都与别人不同，且终生不变。

不可复制性－随着计算机技术的发展，复制钥匙、密码卡以及盗取密码、口令等都变得越发容易，然而要复制人的活体指纹、

掌纹、面部、虹膜、掌纹等生物特征就困难得多。

这些技术特性使得生物识别身份验证方法不依赖各种人造的和附加的物品来证明人的自身，而用来证明自身的恰恰是人本身，所以，它不会丢失、不会遗忘，很难伪造和假冒，是一种“只认人、不认物”，方便安全的保安手段。

1.4 生物识别的种类

(1)指纹

指纹在我国古代就被用来代替签字画押，证明身份。大致可分为“弓”、“箕”、“斗”三种基本类型，具有各人不同，终身不变的特性。指纹识别是目前最成熟、最方便、可靠、无损伤和价格便宜的生物识别技术解决方案，已经在许多行业领域中得到了广泛的应用。

优点：第一是专一性强，复杂程度高：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。第二是可靠性高：如果我们想要增加可靠性，我们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，并且用户将手指与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。第三是速度快、使用方便：扫描指纹的速度很快，使用非常方便；第四是设备小、价格低：指纹采集头更加小型化，可以很容易的与其他设备相结合，并且随着电子传感芯片的快速发展，其价格也会更加低廉。

缺点：某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。此外，由于现在的指纹鉴别技术都可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；每一次的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。

（2）掌纹