生物識別技術(shù)有望解決身份危機

　　你在電影大片和高科技電視節(jié)目中見過它們—依賴于指紋、面部識別以及用于提供識別的其他身體和行為數(shù)據(jù)的生物識別系統(tǒng)。但是這些技術(shù)曾在過去的科幻作品中出現(xiàn)過，并甚至超越了高安全領(lǐng)域。目前它們正在沖擊主流技術(shù)。事實上，你甚至可能已經(jīng)正在使用其中的一部分技術(shù)。 

　　當(dāng)然，致力于這一領(lǐng)域的公司正努力工作保持領(lǐng)先競爭對手和罪犯一步。更快而更準確的技術(shù)正在出現(xiàn)，這往往合并了多種識別來源，例如指紋、虹膜、掌形、腳、聲音、RFID以及靜脈識別數(shù)據(jù)。 

　　通過進入“主流”，毫不奇怪地預(yù)測，在該領(lǐng)域要求強有力地上升。按照國際生物識別集團的生物識別技術(shù)市場與行業(yè)報告，2007年至2012年，該行業(yè)收入將從去年的30億美元，增長到2012年的近75億美元（圖1）。 

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　　人體識別系統(tǒng)公司是一家英國的多生物識別技術(shù)系統(tǒng)集成商，其正在測試一個多模生物識別技術(shù)系統(tǒng)。受曼徹斯特機場和英國運輸部資助，Bio-Sec試驗系統(tǒng)正在評估多模生物識別技術(shù)在機場環(huán)境下的實際和用戶接受度。試驗中的技術(shù)包括了采用照片ID系統(tǒng)的虹膜和手掌識別。同時，日本國土交通省正在與日航集團合作在位于成田的東京國際機場測試指紋和面部識別系統(tǒng)多模系統(tǒng)。 

嘗試和真正的指紋 

　　指紋是最著名且最古老的生物識別技術(shù)形式。通?？捎玫纳镒R別指紋傳感器采用電容技術(shù)，來驗證用戶并防止筆記本電腦和手機的未經(jīng)授權(quán)的使用以及盜竊電子項目。還可以在遙控車門開關(guān)汽車系統(tǒng)中找到這些傳感器。 

　　AuthenTec 公司的AES2810低功耗指紋認證傳感器適合于筆記本電腦。據(jù)該公司稱，其第一顆單芯片傳感器集成了基于RF的專利傳感器、硬件安全模塊以及匹配引擎，該引擎可以執(zhí)行128位加密和解密。操作基于AuthenTec的TruePrint表面下指紋識別技術(shù)，該技術(shù)可以在各種條件下讀取任何人的指紋圖（圖 2）。 

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　　意法半導(dǎo)體已經(jīng)對關(guān)鍵的SmartFinger專利進行投資，該專利來自基于挪威的Idex，其涵蓋了交流電容指紋傳感器。在該技術(shù)的背后，該公司TouchChip產(chǎn)品系列采用了一維條紋幾何（圖3）。很多其他芯片制造商也采用了指紋傳感器。

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　　富士通將觸摸傳感器集成到其FOMA F905i手機中。Atmel公司提供了AT77C102B熱指紋傳感器。英飛凌科技股份公司實現(xiàn)了FingerTIP電容指紋傳感器和SICRYTP安全令牌平臺，這是由歐洲委員會資助的智能卡來實現(xiàn)的。并且，來自瑞典Fingerprint Cards AB 公司的PFC2020指紋生物識別處理器ASIC作為該公司FPC 1011C傳感器的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，并鏈接到傳感器和存儲指紋模板的外部閃存。 

　　指紋識別看起來廣泛使用，但事實上這是緩慢的過程—它需要平均5到10分鐘來“登記”單個指紋。它也受到潛在的錯誤來源損害。通過按手指或手指按在堅實的紙或墊子上來獲取典型記錄，但壓力可能不同，并可能扭曲或弄臟。 

　　此外，如果紙張或墊子已經(jīng)被使用過，指紋受到污染是有可能的。削減和變硬可以折中指紋識別。因為手指在這個過程中必須完全從一側(cè)按到另一側(cè)，簡單不注意這一過程可能危及指紋的完整性。英國Warwick大學(xué)的研究人員正在開發(fā)一個系統(tǒng)，它可以在短短的幾秒鐘識別部分指紋、抓傷、弄臟，或以其他方式扭曲的指紋。 

　　然而，指紋仍然是一個有效ID方法。美國聯(lián)邦調(diào)查局使用綜合自動指紋識別系統(tǒng)作為刑事逮捕和執(zhí)法的數(shù)據(jù)庫。此外，美國國家標(biāo)準與技術(shù)研究所（NIST）將提供其基于指紋的個人身份驗證（PIV）智能卡給進入聯(lián)邦設(shè)施的所有聯(lián)邦雇員和承包商（圖4）。 

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遠距讀取 

　　受聯(lián)邦政府需要迅速、準確且更有效掃描指紋的驅(qū)動，美國國家司法研究所已經(jīng)提交申請給其快速指紋采集程序的指紋系統(tǒng)開發(fā)商。其要采用機械視覺技術(shù)作為非接觸式指紋的解決方案，這是由美國國土安全部提供資助的。 

　　機器視覺系統(tǒng)已經(jīng)用于生產(chǎn)線監(jiān)督和對人群進行監(jiān)測。研究人員相信，將這些功能與其他生物識別方式結(jié)合，例如面部識別可能導(dǎo)致精確的遠程非接觸式指紋讀取。 

　　Northrup Grumman希望今年下半年準備好一個原型遠程指紋系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用標(biāo)準百萬像素相機，除了對象的虹膜或面部之外，將掃描1至2米范圍內(nèi)對象的指紋。到目前為止，研究人員已經(jīng)使用由NIST開發(fā)的Bozorth3算法來產(chǎn)生圖像，這包括了通過其系統(tǒng)進行52線細微掃描，這可與來自標(biāo)準油墨打印的圖像相比。 

　　肯塔基大學(xué)及其商業(yè)合作伙伴FlashCan 3D正在進行類似努力，開發(fā)掃描手掌產(chǎn)生實時3D圖像并將該圖像轉(zhuǎn)換為用來模擬的2D滾動指紋系統(tǒng)。該技術(shù)采用了結(jié)構(gòu)化條紋明暗分布，其中亮度被投射到在一個模式的指紋上。 

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　　“這種類型的亮度允許收集額外的信息，如指紋皺摺的深度，” 電氣與計算機工程系助理教授Daniel L. Lau說?！爸匾氖抢斫鈱嶋H的遠程指紋識別系統(tǒng)，其必須利用成本相對較低的消費照相機，這可以工作在低水平亮度下。” 

　　遠程指紋系統(tǒng)相對較高的成本是一個因素，考慮到照相機、照明光源以及其他硬件和軟件。但是與傳統(tǒng)的指紋方法相比，這一系統(tǒng)的規(guī)模相對較大。不過，對更高水平的精度要求而言，如國土安全和進入高度機密的政府設(shè)施，遠程指紋讀取被證明是有用的。 

　　虹膜識別系統(tǒng)使用虹膜照片，這是獨特、穩(wěn)定而可靠的。這些靈活的、非接觸式、非侵入性系統(tǒng)相比于其他安全方案還在距離3至10英寸提供了無與倫比的速度和精度。 

　　最近已經(jīng)開發(fā)出先進的面部識別系統(tǒng)。例如，來自XID 科技公司的Face LogOn Xpress軟件當(dāng)電腦用戶登錄時可以視覺識別他們。通過該公司的面部合成和識別技術(shù)來實現(xiàn)，其采用現(xiàn)成的低成本網(wǎng)絡(luò)照相機。 

　　監(jiān)控應(yīng)用中所使用的Cognitec公司FaceVacs技術(shù)可以準確識別人，不論其面部表情、年齡或其他變量，例如發(fā)型、眼鏡或燈光的變化。同時，Oki 電氣工業(yè)公司開發(fā)的圖像處理硬件IP在IC中實現(xiàn)了面部檢測功能。其被稱為面對感應(yīng)引擎（FSE），這一面部處理中間件定位于高端移動電話和數(shù)碼相機。 

　　密歇根州立大學(xué)的研究人員正在研究在手掌識別生物識別技術(shù)中圖像的效用。圖像采集系統(tǒng)包括了一個光源、一個照相機、一面單一的鏡子和一個其上具有5顆釘子的平面（圖5）。 

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　　在捕捉手掌圖像后，該系統(tǒng)提取用于驗證和識別的關(guān)鍵特征，例如在不同位置的手指寬度和長度。用戶將他們的手掌放在平面上。5顆釘子用作用戶右手的控制點?？刂瓶捎糜诟淖児庠摧敵鰪姸群拖鄼C的焦距。鏡子將手掌的側(cè)面投射到相機上。所有這方面的資料被輸入到電腦中用于分析。目前的研究涉及識別新的功能，這將允許識別手掌之間，以及變形模型之間更好的區(qū)別。 

硬件/軟件開發(fā)工具 

　　市場上大量的硬件和軟件開發(fā)工具中可以看到生物識別技術(shù)中一項感興趣的措施。作為國家儀器公司LabVIEW平臺的一部分，BiometricsVIEW CM指紋掃描器工具可以讓開發(fā)人員輕松地集成Verifier 300指紋掃描儀來實現(xiàn)其應(yīng)用，Verifier 300來自Cross Match科技公司。 

　　該工具包還與自Vartor技術(shù)解決方案公司的Crypto-G全面加密程序庫一起使用。與此同時，基于Lithuania 的Neurotechnology提供了Verifinger 6.0指紋識別軟件開發(fā)包和Verilook 3.2面部識別軟件開發(fā)工具包。 

隱私問題 

　　這些新安全技術(shù)的社會后果是什么？這取決于你向誰提問。有些人歡迎改進維護和核實他們的身份的方法。另一方面，并非每個人都愿意提供這樣的私人數(shù)據(jù)，因為擔(dān)心它可能進入錯誤的人手中而被濫用。在21世紀從個人理財?shù)絿野踩乃袑用嫔?，身份盜竊的危險都有所增加。 

　　盡管如此，仍可看到生物識別技術(shù)的進展。兩年前，幾項生物識別技術(shù)被應(yīng)用到新護照上，這被歐盟的十幾個國家所采用。這種電子護照采用了持有人的數(shù)碼像片來提取機械面部識別的指標(biāo)。 

　　此外，護照包括了RFID芯片，該芯片包含了持證人的生物特征數(shù)據(jù)，其經(jīng)過加密來防止身份盜竊，盡管經(jīng)過授權(quán)的電腦可以在約50英尺范圍內(nèi)讀取此數(shù)據(jù)。這種生物識別芯片已開始出現(xiàn)在航空公司的登機證上。 

　　歐盟的目標(biāo)是確保高度精確的生物識別系統(tǒng)的確可以工作，同時緩解對隱私的憂慮。雖然所有這些生物識別方式的進展迅速，但委員會仍關(guān)注如何迅速而廣泛的應(yīng)用該技術(shù)，這是由于始終抱懷疑態(tài)度。 

　　批評者指出，黑客已經(jīng)成功地破壞了電子護照，這往往成為護照閱讀機中軟件編碼錯誤的結(jié)果。然而，閱讀機制造商加緊努力，以更嚴格地測試其軟件并提供有效的措施來避免這些不必要的入侵，這些措施例如“Faraday”保護。 

　　目前，最近的生物識別技術(shù)研究正關(guān)注靜脈識別，其透過紅外光獲取靜脈圖形。脫氧血紅蛋白、血液成分吸收光，并導(dǎo)致靜脈顯示為黑色圖案，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達式或模板。 

　日立公司開發(fā)了用于門把手的手柄式手指靜脈認證技術(shù)，實現(xiàn)了安全門禁控制。Techsphere還提供了用于安全訪問控制的手掌血管圖形識別生物識別技術(shù)。富士通成立了非接觸式手掌靜脈識別部門，該部分識別獨特的手掌靜脈的輪廓圖像（圖6）。此外，Identica公司的血管圖形掃描儀掃描一個人手背皮膚下面的靜脈。 

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　　最終， DNA可以成為一個“真正的”生物特征識別碼。事實上，DNA上的步伐正在制作出實驗室芯片系統(tǒng)。但DNA分析是一個緩慢的進程，其并不適合于目前為期一天的驗證和鑒定目標(biāo)，例如機場篩選、金融交易以及門禁控制。不過，DNA鑒定未必會很遠。