六种生物识别技术之间的对比分析

    生物识别技术主要是指通过可测量的身体或行为等生物特征进行身份认证的一种技术；而生物特征是指唯一的可以测量或可自动识别和验证的生理特征或行为方式。生物特征分为身体特征和行为特征两类。身体特征包括：指纹、掌型、视网膜、虹膜、人体气味、脸型、手的血管和DNA等；行为特征包括：签名、语音、行走步态等。目前部分学者将视网膜识别、虹膜识别和指纹识别等归为高级生物识别技术；将掌型识别、脸型识别、语音识别和签名识别等归为次级生物识别技术；将血管纹理识别、人体气味识别、DNA识别等归为“深奥的”生物识别技术。 

    1 生物识别技术与传统身份鉴定技术的对比分析 

    传统身份鉴定技术是指基于特定持有物（如：身份证）和基于特定知识（如：密码）进行身份鉴定的一种技术。其应用如：人们通过信用卡和密码可以实现在ATM机上取款。
传统方法的缺点是：特定持有物易丢失、被盗和遗忘。特定知识则存在记忆上的问题。密码太复杂，容易遗忘；密码简单（如：生日、电话号码等），则容易被破译和猜测。
与传统身份鉴定相比，生物识别技术具有以下特点：
    （1） 随身性：生物特征是人体固有的特征，与人体是唯一绑定的，具有随身性。
    （2） 安全性：人体特征本身就是个人身份的最好证明,满足更高的安全需求。
    （3） 唯一性：每个人拥有的生物特征各不相同。
    （4） 稳定性：生物特征如指纹、虹膜等人体特征不会随时间等条件的变化而变化。
    （5） 广泛性：每个人都具有这种特征。
    （6） 方便性：生物识别技术不需记忆密码与携带使用特殊工具(如钥匙)，不会遗失。
    （7） 可采集性：选择的生物特征易于测量。
    （8） 可接受性：使用者对所选择的个人生物特征及其应用愿意接受。 

    基于以上特点，生物识别技术具有传统的身份鉴定手段无法比拟的优点。采用生物识别技术，可不必再记忆和设置密码，对重要的文件、数据和交易都可以利用它进行安全加密，有效地防止恶意盗用，使用更加方便。 

    2 六种生物识别技术对比浅析 

    2.1 指纹识别技术

    指纹是指手指末端正面皮肤上凹凸不平产生的纹路。医学证明，这些纹路在图案、断点和交叉点是各不相同的，具有唯一性和永久性。
目前，主流的指纹识别系统应用是：用户把单指放在棱镜面上或玻璃板上，通过CCD传感器件进行扫描。获得的指纹图像被数字化和处理分析并被最终提取为可以接受的指纹数字特征信息，被存贮在存储器上或卡上，作为参照样板。使用时，通过指纹读取器扫入的信息与样板信息进行对比，做出身份鉴定。 

    指纹识别技术的优点 ：
    (1) 实用性强：指纹样本便于获取，易于开发识别系统。
    (2) 可靠性易于增加：可以通过登记更多的指纹，鉴别更多的手指来提高其准确度。
    (3) 方便性好：扫描指纹的速度很快，使用非常方便；
    (4) 应用广泛：指纹识别技术占领了大部份市场，（大概占48%的市场份额）。
    (5) 指纹识别产品性价比较好： 指纹采集头更加小型化，并且价格低廉。 

    指纹识别技术的缺点 ：
    （1）指纹的广泛性较差：个别人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，成像很难，对该技术的应用有一定影响。
    （2）用户接受性较差：过去因为在犯罪记录中使用指纹，使用户在使用上存在一定心理障碍。
    （3）质量优待提高：目前市场说的指纹识别设备可谓良莠不齐，一般指纹识别系统在使用人员过多和过频繁时会出现死机不工作或识别速度降低的问题。 

    2.2 掌型识别技术

    掌型仪识别是通过手掌的大小和形状来识别使用者的身份的。使用者可通过键盘输入本人的ID号并对手掌进行识别。掌型仪记录手掌的96格测量数据，包括手掌的长度、宽度和厚度。这些数据通过数学计算转换成9字节的模板，这个模板将和先前采集的模板数据进行比较。这种装置不使用掌纹或指纹，识别时间不到一秒。 

    掌型识别技术的优点 ：
    (1) 实用性强：掌形样本便于获取，易于开发识别系统。
    (2)用户认可度高，无干扰技术；便捷的人员登录和使用；可靠度高，用户反映良好；
    (3) 方便性好：扫描掌形的速度很快，使用非常方便；
    (4) 应用广泛：掌形识别系统所占的市场份额仅次于指纹识别系统（大概占28%的市场份额）。
    掌型识别技术的缺点 ：产品价位限制了市场发展，机身体积可再小一些。
    掌形仪的系统成本虽然较高一些，但是也提供了更高的安全性，仍然相当物有所值。 

    2.3 视网膜识别技术

    医学分析表明，人眼球视网膜的中央动脉逐级分叉，形成难以计数的叶片，形成各自不同的眼底血管图。因此,眼底视网膜血管图也成为个人识别的生物特征之一。
    目前，主流的视网膜识别系统应用是：系统用弱红光通过眼的瞳孔进入到眼底视网膜上，再经视网膜血管反射后进入CCD摄像机，经A/D转换和数据处理，对提取出的样板信息进行存贮，验证时对扫入的信息与之比对以做出身份鉴定。 

    视网膜识别技术的优点 :
    （1） 视网膜的生物特征具有较强优势。视网膜是一种极其固定的生物特征，因为它是“隐藏“的，不易磨损、老化或者受疾病影响。
    （2）视网膜识别技术有较高的准确性和防伪性。 
 
    视网膜识别技术的缺点 ：
    （1）应用技术的广泛性差：应用普及程度不高；
    （2）消费者接受性较低：视网膜技术是否会给使用者带来健康的损坏有待进一步医学证实，影响了其应用前景。
    （3）视网膜识别技术的成本较高。 

    2.4 虹膜识别技术

    据临床医学观察，虹膜位于眼角膜之后，水晶体之前，虹膜具有独特的结构，其颜色因含色素的多少与分布不同而异，并且这种独特的虹膜结构具有很好的稳定性。 

    目前，主流的虹膜识别系统应用是：系统使用单色电视和摄像技术与软件相结合的视频方法获取虹膜数字化信息，验证时扫入的信息与预先存入的样板信息进行比对，以作出身份鉴定。 

    虹膜识别技术的优点：
    （1）生物特征的采集较为方便。
    （2）准确性较高：据统计，到目前为止，虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的。 

    虹膜识别技术的缺点：
    （1）应用普及程序较低：虹膜识别系统已经进行了许多测试，但还没有更大规模的应用。
    （2）成本较高：很难将图像获取设备的尺寸小型化；同时需要昂贵的摄像头。 

    2.5 面像识别技术

    面像识别技术,又称面纹识别技术。人的面容各异，既或是一对孪生子用人类学方法测量也可发现差异。
目前，市面上主流的面像识别系统应用是：利用"局部特征分析"和"图形/神经识别算法"对面部各器官及特征部位的方位进行分析，提取成数字化信息再与数据库中的样板信息比较、判断、确认。以此鉴定身份。 

    面像识别技术的优点：
    （1）人脸识别具有主动性、非侵犯性和用户友好等优点。
面像识别技术的缺点 ：
    （1）精确性低：目前的人脸识别方法主要集中在二维图像方面，由于受到光照、姿势、表情变化的影响，识别的准确度受到很大限制。
    （2）成本较高：面像识别技术的改进依赖于提取特征与比对技术的提高，采集图像的设备较为昂贵。 

    2.6 签名识别技术

    字如其人，中国人写字讲究书法，人们选择了自己青睐的书法风格后，又融入自己的书写特点，因而小到一个字的间架结构，大到整篇文章的纵横布局，每个人都有自己的运笔习惯和格式规划；笔迹已成为人们进行身份鉴别的重要手段之一。
目前，主流的签名识别系统应用是：系统通过使用有线笔、灵敏的图形输入板提取签字的动态过程信息特征，通过区分签字的习惯部分和几乎每次签字都有所变化的变动部分信息特征来确定签字人的真实身份。 

    签名识别技术的优点 ：
    （1）较好的接受性：使用签名识别是一种公认的身份识别的技术。易于大众接受。
签名识别技术的缺点：
    （1）技术复杂度较高：随着人的性情与生活方式的改变，签名也会随着改变，需增加系统功能以适应该变化。
    （2）价格较高：用于签名的手写板结构复杂而且价格昂贵。 

    2.7 声音识别技术

    人的生理、心理和行为特征等语音参数会反映在人的语音波形中，人的声音频谱包括曲线的时间变化和驱动声源的特征各不相同。可以提取出不同人语音变化很大而同一人语音变化很小的特征来进行分析、对比、识别。 

    目前，主流的声音识别系统应用是：通过话筒录入人的声音，通过数字信号处理器数字化和软件压缩，提取出声音图像信息保存在数据库中，应用时将即时采集的声音声音与数据库中的特征信息进行匹配，作出身份鉴定。 

    声音识别技术的优点：
    （1）声音识别是一种非接触的识别技术，用户可以很自然地接受。
    （2）声音识别技术具有较好的方便性、经济性和准确性。 

    声音识别技术的缺点：
    （1）精确度较低：声音因为变化的范围太大，很难进行精确的匹配。
    （2）技术复杂度较高：声音的音量、速度和音质会受一定条件（如感冒）的影响，需增加系统功能以适应该变化。
    （3）成本较高：声音采集设备（如高保真的麦克风）是很昂贵的。