生物识别技术有望解决身份危机

　　你在电影大片和高科技电视节目中见过它们—依赖于指纹、面部识别以及用于提供识别的其他身体和行为数据的生物识别系统。但是这些技术曾在过去的科幻作品中出现过，并甚至超越了高安全领域。目前它们正在冲击主流技术。事实上，你甚至可能已经正在使用其中的一部分技术。 

　　当然，致力于这一领域的公司正努力工作保持领先竞争对手和罪犯一步。更快而更准确的技术正在出现，这往往合并了多种识别来源，例如指纹、虹膜、掌形、脚、声音、RFID以及静脉识别数据。 

　　通过进入“主流”，毫不奇怪地预测，在该领域要求强有力地上升。按照国际生物识别集团的生物识别技术市场与行业报告，2007年至2012年，该行业收入将从去年的30亿美元，增长到2012年的近75亿美元（图1）。 

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　　人体识别系统公司是一家英国的多生物识别技术系统集成商，其正在测试一个多模生物识别技术系统。受曼彻斯特机场和英国运输部资助，Bio-Sec试验系统正在评估多模生物识别技术在机场环境下的实际和用户接受度。试验中的技术包括了采用照片ID系统的虹膜和手掌识别。同时，日本国土交通省正在与日航集团合作在位于成田的东京国际机场测试指纹和面部识别系统多模系统。 

尝试和真正的指纹 

　　指纹是最著名且最古老的生物识别技术形式。通常可用的生物识别指纹传感器采用电容技术，来验证用户并防止笔记本电脑和手机的未经授权的使用以及盗窃电子项目。还可以在遥控车门开关汽车系统中找到这些传感器。 

　　AuthenTec 公司的AES2810低功耗指纹认证传感器适合于笔记本电脑。据该公司称，其第一颗单芯片传感器集成了基于RF的专利传感器、硬件安全模块以及匹配引擎，该引擎可以执行128位加密和解密。操作基于AuthenTec的TruePrint表面下指纹识别技术，该技术可以在各种条件下读取任何人的指纹图（图 2）。 

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　　意法半导体已经对关键的SmartFinger专利进行投资，该专利来自基于挪威的Idex，其涵盖了交流电容指纹传感器。在该技术的背后，该公司TouchChip产品系列采用了一维条纹几何（图3）。很多其他芯片制造商也采用了指纹传感器。

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　　富士通将触摸传感器集成到其FOMA F905i手机中。Atmel公司提供了AT77C102B热指纹传感器。英飞凌科技股份公司实现了FingerTIP电容指纹传感器和SICRYTP安全令牌平台，这是由欧洲委员会资助的智能卡来实现的。并且，来自瑞典Fingerprint Cards AB 公司的PFC2020指纹生物识别处理器ASIC作为该公司FPC 1011C传感器的数据处理子系统，并链接到传感器和存储指纹模板的外部闪存。 

　　指纹识别看起来广泛使用，但事实上这是缓慢的过程—它需要平均5到10分钟来“登记”单个指纹。它也受到潜在的错误来源损害。通过按手指或手指按在坚实的纸或垫子上来获取典型记录，但压力可能不同，并可能扭曲或弄脏。 

　　此外，如果纸张或垫子已经被使用过，指纹受到污染是有可能的。削减和变硬可以折中指纹识别。因为手指在这个过程中必须完全从一侧按到另一侧，简单不注意这一过程可能危及指纹的完整性。英国Warwick大学的研究人员正在开发一个系统，它可以在短短的几秒钟识别部分指纹、抓伤、弄脏，或以其他方式扭曲的指纹。 

　　然而，指纹仍然是一个有效ID方法。美国联邦调查局使用综合自动指纹识别系统作为刑事逮捕和执法的数据库。此外，美国国家标准与技术研究所（NIST）将提供其基于指纹的个人身份验证（PIV）智能卡给进入联邦设施的所有联邦雇员和承包商（图4）。 

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远距读取 

　　受联邦政府需要迅速、准确且更有效扫描指纹的驱动，美国国家司法研究所已经提交申请给其快速指纹采集程序的指纹系统开发商。其要采用机械视觉技术作为非接触式指纹的解决方案，这是由美国国土安全部提供资助的。 

　　机器视觉系统已经用于生产线监督和对人群进行监测。研究人员相信，将这些功能与其他生物识别方式结合，例如面部识别可能导致精确的远程非接触式指纹读取。 

　　Northrup Grumman希望今年下半年准备好一个原型远程指纹系统。该系统使用标准百万像素相机，除了对象的虹膜或面部之外，将扫描1至2米范围内对象的指纹。到目前为止，研究人员已经使用由NIST开发的Bozorth3算法来产生图像，这包括了通过其系统进行52线细微扫描，这可与来自标准油墨打印的图像相比。 

　　肯塔基大学及其商业合作伙伴FlashCan 3D正在进行类似努力，开发扫描手掌产生实时3D图像并将该图像转换为用来模拟的2D滚动指纹系统。该技术采用了结构化条纹明暗分布，其中亮度被投射到在一个模式的指纹上。 

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　　“这种类型的亮度允许收集额外的信息，如指纹皱摺的深度，” 电气与计算机工程系助理教授Daniel L. Lau说。“重要的是理解实际的远程指纹识别系统，其必须利用成本相对较低的消费照相机，这可以工作在低水平亮度下。” 

　　远程指纹系统相对较高的成本是一个因素，考虑到照相机、照明光源以及其他硬件和软件。但是与传统的指纹方法相比，这一系统的规模相对较大。不过，对更高水平的精度要求而言，如国土安全和进入高度机密的政府设施，远程指纹读取被证明是有用的。 

　　虹膜识别系统使用虹膜照片，这是独特、稳定而可靠的。这些灵活的、非接触式、非侵入性系统相比于其他安全方案还在距离3至10英寸提供了无与伦比的速度和精度。 

　　最近已经开发出先进的面部识别系统。例如，来自XID 科技公司的Face LogOn Xpress软件当电脑用户登录时可以视觉识别他们。通过该公司的面部合成和识别技术来实现，其采用现成的低成本网络照相机。 

　　监控应用中所使用的Cognitec公司FaceVacs技术可以准确识别人，不论其面部表情、年龄或其他变量，例如发型、眼镜或灯光的变化。同时，Oki 电气工业公司开发的图像处理硬件IP在IC中实现了面部检测功能。其被称为面对感应引擎（FSE），这一面部处理中间件定位于高端移动电话和数码相机。 

　　密歇根州立大学的研究人员正在研究在手掌识别生物识别技术中图像的效用。图像采集系统包括了一个光源、一个照相机、一面单一的镜子和一个其上具有5颗钉子的平面（图5）。 

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　　在捕捉手掌图像后，该系统提取用于验证和识别的关键特征，例如在不同位置的手指宽度和长度。用户将他们的手掌放在平面上。5颗钉子用作用户右手的控制点。控制可用于改变光源输出强度和相机的焦距。镜子将手掌的侧面投射到相机上。所有这方面的资料被输入到电脑中用于分析。目前的研究涉及识别新的功能，这将允许识别手掌之间，以及变形模型之间更好的区别。 

硬件/软件开发工具 

　　市场上大量的硬件和软件开发工具中可以看到生物识别技术中一项感兴趣的措施。作为国家仪器公司LabVIEW平台的一部分，BiometricsVIEW CM指纹扫描器工具可以让开发人员轻松地集成Verifier 300指纹扫描仪来实现其应用，Verifier 300来自Cross Match科技公司。 

　　该工具包还与自Vartor技术解决方案公司的Crypto-G全面加密程序库一起使用。与此同时，基于Lithuania 的Neurotechnology提供了Verifinger 6.0指纹识别软件开发包和Verilook 3.2面部识别软件开发工具包。 

隐私问题 

　　这些新安全技术的社会后果是什么？这取决于你向谁提问。有些人欢迎改进维护和核实他们的身份的方法。另一方面，并非每个人都愿意提供这样的私人数据，因为担心它可能进入错误的人手中而被滥用。在21世纪从个人理财到国家安全的所有层面上，身份盗窃的危险都有所增加。 

　　尽管如此，仍可看到生物识别技术的进展。两年前，几项生物识别技术被应用到新护照上，这被欧盟的十几个国家所采用。这种电子护照采用了持有人的数码像片来提取机械面部识别的指标。 

　　此外，护照包括了RFID芯片，该芯片包含了持证人的生物特征数据，其经过加密来防止身份盗窃，尽管经过授权的电脑可以在约50英尺范围内读取此数据。这种生物识别芯片已开始出现在航空公司的登机证上。 

　　欧盟的目标是确保高度精确的生物识别系统的确可以工作，同时缓解对隐私的忧虑。虽然所有这些生物识别方式的进展迅速，但委员会仍关注如何迅速而广泛的应用该技术，这是由于始终抱怀疑态度。 

　　批评者指出，黑客已经成功地破坏了电子护照，这往往成为护照阅读机中软件编码错误的结果。然而，阅读机制造商加紧努力，以更严格地测试其软件并提供有效的措施来避免这些不必要的入侵，这些措施例如“Faraday”保护。 

　　目前，最近的生物识别技术研究正关注静脉识别，其透过红外光获取静脉图形。脱氧血红蛋白、血液成分吸收光，并导致静脉显示为黑色图案，然后将其转化为数学表达式或模板。 

　日立公司开发了用于门把手的手柄式手指静脉认证技术，实现了安全门禁控制。Techsphere还提供了用于安全访问控制的手掌血管图形识别生物识别技术。富士通成立了非接触式手掌静脉识别部门，该部分识别独特的手掌静脉的轮廓图像（图6）。此外，Identica公司的血管图形扫描仪扫描一个人手背皮肤下面的静脉。 

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　　最终， DNA可以成为一个“真正的”生物特征识别码。事实上，DNA上的步伐正在制作出实验室芯片系统。但DNA分析是一个缓慢的进程，其并不适合于目前为期一天的验证和鉴定目标，例如机场筛选、金融交易以及门禁控制。不过，DNA鉴定未必会很远。