浅谈生物识别技术研究现状

浅谈生物识别技术研究现状

作者：姜懿辰

来源：《中国科技纵横》2018年第01期

摘要：生物特征识别技术（Biometric Recognition）是通过对人类身体独有的特征进行识别，从而实现对鉴别对象鉴定身份的目的的一项技术。随着经济快速发展，信息时代的到来，生物特征识别技术凭借其普遍性、较高的稳定性、可测量性以及唯一性四大性质而被人们广泛应用于各个领域。本文在综述了多篇文献后，阐述了：生物特征识别技术的发展以及实际研究现状。

关键词：生物特征识别技术；人脸识别；指纹识别；虹膜识别；语音识别

中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0216-02

据新闻报道，苹果公司（Apple）于2017年下半年将推出最新研发的iPhone X机型，该机型对解锁功能进行了改变，使苹果手机从“手动解锁”演进为“面部解锁”。该项技术革新无疑是苹果公司的巨大突破。通过iPhone X的“面部识别”解锁功能的改进，人们的财产安全性有了更大的保障，同时面部识别Face ID让使用者更易保护自己的手机隐私。只有在本人使用时，Face ID才会被识别并解锁手机，仅用一张照片解锁是不可能的。而iPhone X的该项改革正是运用了生物识别技术，采取信息、鉴别和判断手机的使用者，才让真正让一人一机成为可能。

1 概述

生物识别技术（Biometric Recognition Technology）是时代快速变迁的必然产物，而能够识别的不乏有多种生物特征，例如：指纹、面部、视网膜、声音（语言）、个人习惯、虹膜以及体型等，相应的指纹识别、面部识别、视网膜识别以及声音（语言）识别等技术也在与时俱进地发展。由此可见，如今在生物特征识别领域方面可谓是百花齐放，各项技术都是蓬勃发展。生物特征识别技术的发展如表1所示。

2 生物识别技术的研究现状

2.1 人脸识别

人脸识别技术是21世纪人们最常用的一种识别身份的手段，也同时是目前最活跃的科学技术领域之一。它具有直观性好、方便、易被接受的特点。人脸识别技术是通过采集使用者的一幅或多幅图像，并利用计算机技术对图像进行识别、对比，极易认证，从而确定待识别人的身份。

现如今由于三维人脸相比于二维图像能够提供更多、更丰富的有效信息，目前生物识别技术的研究方向已进入三维人脸的识别阶段，从而实现了更快捷、更高精度的身份认证。人脸识别技术属于非接触型认证，因此仅看到脸部就可以实现多种应用，例如：重要场所中的安全检测与监控、选民登记以及交通管理等。现在我国该项识别技术多用于警用等安全领域，用于身份的鉴定、确认以及监控。安保部门在体育馆、火车站以及飞机场等大型公共场所安装摄像头，对过往人群进行监视。人脸识别系统会利用核心算法就人脸面部的线条、脸型以及五官的位置与形状进行分析与计算，再将得出的结果与数据库中的资料数据进行对比，由此识别被测者的真实身份。当在逃案犯试图通过时数据库中的重点人口基本信息会通过人脸识别技术识别出在逃案犯，由此阻止在逃案犯逃窜。

2.2 指纹识别

指纹识别是一种高效生物特征识别技术，通过了广泛认证、鉴定，指纹识别是当前研究最深、应用最广、发展最成熟的生物特征识别技术，在市场上占了很大比例，因其较高的精度而为人们广泛接受。人类指纹形态具有随机性，因人而异，但一般无变化，因此具有较高的稳定性。通过分析、识别、分类指纹的纹路样式、细节特征等信息来进行身份的鉴定。指纹的采集由最原始的墨水和纸，改变到现在的光学传感器、电容传感器、温度传感器和超声传感器等数字采集设备。可见其变化之大，速度之快。

现如今，指纹识别凭借指纹的唯一性、简易性、稳定性、可靠有效、采集头体积小，成本低等优点得到了世界上大部分国家的认可。同时，指纹识别还广泛应用于政府、军队、电子商务、安全防卫等方面，给防止欺诈案、鉴定犯罪嫌疑人等提供了很大的帮助。

2.3 虹膜识别

人体的虹膜结构极其特殊，且根据个体不同，每个人的虹膜具有全然不同的纹理结构。研究人员们利用辨识度极强的虹膜进行身份鉴别，该项鉴别技术具有相比于其他生物特征识别技术更高的准确率，因此虹膜识别被广泛应用于各个方面。虹膜是人眼中瞳孔和巩膜间的环形组织，同指纹一样有多样的文理结构。虹膜识别凭借纹理的稳定性和不变性来认证身份。它具有内在的隔离和保护能力，因此具有大的发展前景。虹膜识别通过对比虹膜图像特征之间的相似性来确定人们的身份，其核心是使用模式识别、图像处理等方法对人眼睛的虹膜特征进行描述和匹配，从而实现自动的个人身份认证。虹膜识别的主要步骤包括虹膜图像的获取、预处理、特征提取与编码和分类鉴定。虹膜特征识别是一项科技含量高、应用范围广、涉猎多学科、多领域的高新技术。虹膜识别技术现已在身份验证，安保，签到报告等方面得到广泛应用。由于虹膜识别的精度要求很高，使推广应用受到限制。但若能很好地解决取像、特征识别等关键技术，该技术的研究必会蒸蒸日上。

2.4 语音识别

苹果公司所利用的生物识别技术不仅有上述内容中提到的指纹识别与面部识别，还有一项语音控制功能系统——Siri。该系统可以根据使用者的语音提示，为使用者提供例如拨号、天气播报、手机短信阅读、闹钟设置等服务。该系统正式运用到了语音识别技术。

语音识别技术即自动语音识别。利用该项技术可以将使用者口述出的语言内容转换为计算机语言，例如字符序列以及二进制代码等计算机可读的语言输入。从而实现人与机器之间的自然语言交流。语音识别技术主要应用于简单的听写数据录入、银行服务、语音导航、医疗服务、计算机控制以及语音拨号等方面，甚至连儿童的声控智能玩具也会运用到语音识别技术。由此，许多科学家均认为语音识别技术是21世纪初信息科技技术领域的重要发展方向之一。其中最常见的是车载系统中的汽车导航服务，使用者将目的地清晰地说出，语音识别系统会将口述语言转换成计算机语言再通过相关信号处理以及转换技术为使用者提供最快捷的路程规划。

而目前，语音识别技术也在发展过程中遇到了诸多瓶颈。例如：该系统对环境的依赖性较大，语音、语调以及语速都会受到周边环境的影响，当使用者在噪声较高的环境下时，进行语音识别的难度较大。由此可见，语音识别技术还需要向着更加稳定、更加科技化的方向发展。

3 结语

在多数科幻电影里，常会出现指纹以及虹膜的识别镜头，使用者只需将手指按在屏幕上或者将双眼对准屏幕，系统就会快速采集到使用者的相关生物信息，并对使用者的身份进行核实。现在，生物识别技术已广泛运用于政府密保工作、军事、银行以及电子商务等各个方面。在智能科技高速运转的现今社会，各项技术都在不断改革，唯一不变的就是变化。随着人的肢体和各种终端融合在一起，生物识别技术也不断向着更加快捷、更加安全的方向发展。

参考文献

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