生物識別技術(shù)解析及解決方案集錦

　　所謂生物識別技術(shù)就是，通過(guò)計算機與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統計學(xué)原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性，（如指紋、臉象、虹膜等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）來(lái)進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。

　　現今已經(jīng)出現了許多生物識別技術(shù)，如指紋識別、手掌幾何學(xué)識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等，但其中一部分技術(shù)含量高的生物識別手段還處于實(shí)驗階段。我們相信隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，將有越來(lái)越多的生物識別技術(shù)應用到實(shí)際生活中。

　　生物識別之指紋識別：實(shí)現指紋識別有多種方法。其中有些是仿效傳統的公安部門(mén)使用的方法，比較指紋的局部細節；有些直接通過(guò)全部特征進(jìn)行識別；還有一些使用更獨特的方法，如指紋的波紋邊緣模式和超聲波。有些設備能即時(shí)測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識別技術(shù)中，指紋識別是當前應用最為廣泛的一種。指紋識別對于室內安全系統來(lái)說(shuō)更為適合，因為可以有充分的條件為用戶(hù)提供講解和培訓，而且系統運行環(huán)境也是可控的。由于其相對低廉的價(jià)格、較小的體積（可以很輕松地集成到鍵盤(pán)中）以及容易整合，所以在工作站安全訪(fǎng)問(wèn)系統中應用的幾乎全部都是指紋識別。

　　指紋圖像的獲取技術(shù)主要有4種類(lèi)型：光學(xué)掃描設備（例如微型三棱鏡矩陣）、溫差感應式指紋傳感器、半導體指紋傳感器、超聲波指紋掃描。

　　生物識別之手掌幾何學(xué)識別：手掌幾何學(xué)識別就是通過(guò)測量使用者的手掌和手指的物理特征來(lái)進(jìn)行識別，高級的產(chǎn)品還可以識別三維圖象。作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學(xué)識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場(chǎng)合是用戶(hù)人數比較多，或者用戶(hù)雖然不經(jīng)常使用，但使用時(shí)很容易接受。如果需要，這種技術(shù)的準確性可以非常高，同時(shí)可以靈活地調整生物識別技術(shù)性能以適應相當廣泛的使用要求。手形讀取器使用的范圍很廣，且很容易集成到其他系統中，因此成為許多生物識別項目中的首選技術(shù)。

　　生物識別之聲音識別：聲音識別就是通過(guò)分析使用者的聲音的物理特性來(lái)進(jìn)行識別的技術(shù)?，F今，雖然已經(jīng)有一些聲音識別產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，但使用起來(lái)還不太方便，這主要是因為傳感器和人的聲音可變性都很大。另外，比起其他的生物識別技術(shù)，它使用的步驟也比較復雜，在某些場(chǎng)合顯得不方便。很多研究工作正在進(jìn)行中，我們相信聲音識別技術(shù)將取得重大進(jìn)展。

　　生物識別之視網(wǎng)膜識別：視網(wǎng)膜識別使用光學(xué)設備發(fā)出的低強度光源掃描視網(wǎng)膜上獨特的圖案。有證據顯示，視網(wǎng)膜掃描是十分精確的，但它要求使用者注視接收器并盯著(zhù)一點(diǎn)。這對于戴眼鏡的人來(lái)說(shuō)很不方便，而且與接受器的距離很近，也讓人不太舒服。所以盡管視網(wǎng)膜識別技術(shù)本身很好，但用戶(hù)的接受程度很低。因此，該類(lèi)產(chǎn)品雖在20世紀90年代經(jīng)過(guò)重新設計，加強了連通性，改進(jìn)了用戶(hù)界面，但仍然是一種非主流的生物識別產(chǎn)品。

　　生物識別之面部識別：這是一種相當引人注意的技術(shù)，它的性能也經(jīng)常被誤解。關(guān)于面部識別，經(jīng)常有一些夸張的言論，但實(shí)際是很難實(shí)現的。比較兩個(gè)靜態(tài)圖象是一回事，在人群中發(fā)現和確認某個(gè)人的身份而不引起別人的注意，就是完全不同的另一回事了。有些系統宣稱(chēng)能做到后一點(diǎn)，但它們實(shí)際上做的是前一種事，這實(shí)際并不是生物識別。從用戶(hù)的角度很容易理解面部識別的吸引力，但人們對這種技術(shù)的期望應該比較現實(shí)。面部識別在實(shí)際應用中還很少成功。但一旦克服了技術(shù)障礙，它將成為一種重要的生物識別方法。2012年，武漢公安正構建一套高精準人像識別系統，建成后能在1秒鐘內比對1億次圖像，瞬間可辨認嫌疑人。

　　這套系統主要通過(guò)安裝在城市道路路口、兩側以及公交車(chē)上的25萬(wàn)個(gè)視頻探頭進(jìn)行圖像采集。視頻監控將捕捉到的人像，與后臺數據中犯罪嫌疑人面部特征進(jìn)行精確比對，可在幾秒內鎖定犯罪嫌疑人。這套系統將在2013年3月投入實(shí)戰應用。

　　面部識別技術(shù)應用在很多領(lǐng)域：

　　1、企業(yè)、住宅安全和管理。如人臉識別門(mén)禁考勤系統，人臉識別防盜門(mén)等。

　　2、電子護照及身份證。

　　3、公安、司法和刑偵。

　　4、自助服務(wù)。

　　5、信息安全。如計算機登錄、電子政務(wù)和電子商務(wù)。

　　生物識別之靜脈識別：靜脈識別，使用近紅外線(xiàn)讀取靜脈模式，與存儲的靜脈模式進(jìn)行比較，進(jìn)行本人識別的識別技術(shù)。工作原理，是依據人類(lèi)手指中流動(dòng)的血液可吸收特定波長(cháng)的光線(xiàn)，而使用特定波長(cháng)光線(xiàn)對手指進(jìn)行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學(xué)特征，將實(shí)現對獲取的影像進(jìn)行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特征，再將得到的手指靜脈特征信息與事先注冊的手指靜脈特征進(jìn)行比對，從而確認登錄者的身份。

　　靜脈識別系統就是首先通過(guò)靜脈識別儀取得個(gè)人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據專(zhuān)用比對算法提取特征值，通過(guò)紅外線(xiàn) CCD攝像頭獲取手指、手掌、手背靜脈的圖像，將靜脈的數字圖像存貯在計算機系統中，將特征值存儲。靜脈比對時(shí)，實(shí)時(shí)采取靜脈圖，提取特征值，運用先進(jìn)的濾波、圖像二值化、細化手段對數字圖像提取特征，同存儲在主機中靜脈特征值比對，采用復雜的匹配算法對靜脈特征進(jìn)行匹配，從而對個(gè)人進(jìn)行身份鑒定，確認身份。

　　在巨大的市場(chǎng)發(fā)展形勢面前，將靜脈識別產(chǎn)品嵌入到門(mén)禁控制系統中的新一代門(mén)禁控制產(chǎn)品正隨著(zhù)前些年的鋪墊而日趨成熟。為了謀求門(mén)禁系統的智能化發(fā)展和趕上門(mén)禁市場(chǎng)飛速發(fā)展的列車(chē)，國內擁有靜脈識別技術(shù)的企業(yè)整裝待發(fā)，謀求爆破式發(fā)展。在此基礎上開(kāi)發(fā)適合中國市場(chǎng)的系列產(chǎn)品，并成功應用到監獄、計劃生育、煤礦、信息安全、金融、教育、社保等行業(yè)或部門(mén)。而與此同時(shí)，眾多門(mén)禁企業(yè)也正以引入“靜脈”為門(mén)禁市場(chǎng)開(kāi)辟藍海。

　　生物識別之步態(tài)識別：步態(tài)識別，使用攝像頭采集人體行走過(guò)程的圖像序列，進(jìn)行處理后同存儲的數據進(jìn)行比較，來(lái)達到身份識別的目的。中科院自動(dòng)化所已經(jīng)進(jìn)行一定研究。 步態(tài)識別作為一種生物識別技術(shù)，具有其它生物識別技術(shù)所不具有的獨特優(yōu)勢，即在遠距離或低視頻質(zhì)量情況下的識別潛力，且步態(tài)難以隱藏或偽裝等。 步態(tài)識別主要是針對含有人的運動(dòng)圖像序列進(jìn)行分析處理，通常包括運動(dòng)檢測、特征提取與處理和識別分類(lèi)三個(gè)階段。

　　但是制約其發(fā)展還存在很多問(wèn)題，比如拍攝角度發(fā)生改變，被識別人的衣著(zhù)不同，攜帶有不同的東西，所拍攝的圖像進(jìn)行輪廓提取的時(shí)候會(huì )發(fā)生改變影響識別效果。但是該識別技術(shù)卻可以實(shí)現遠距離的身份識別在主動(dòng)防御上有突出的性能。如果能突破現有的制約因素，在實(shí)際應用中必定有用武之地。

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　　綜合對生物識別原理、應用的論述及原理探討。重點(diǎn)介紹幾種應用廣泛且前景廣闊的生物識別解決方案。

TI指紋識別技術(shù)解決方案

　　概述

　　指紋識別用于各種應用，包括電子門(mén)禁系統、智能卡、車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制系統、帶指紋控制存取功能的 USB 記憶棒及許多其它應用。指紋掃描儀中的數字信號處理元件可執行濾波、轉換、特征提取、匹配運算及其它算法等復雜的 DSP 功能。

　 　指紋傳感器可以運用電容、光學(xué)、壓力或熱感技術(shù)來(lái)獲取手指特征的圖像。最常用的指紋傳感器解決方案首先使用激光或 LED 燈照亮指紋，然后使用 CCD 或價(jià)格較為低廉的 CMOS 傳感器進(jìn)行圖像采集。指紋傳感器通常為自包含模塊，其包括可將模擬信息轉換成數字化數據流的模數轉換器。分辨率、動(dòng)態(tài)范圍和像素密度均是決定圖像質(zhì)量并影 響傳感器精確度的因素。

　　一旦采集到圖像，數字信息將被傳輸到數字信號處理器以生成匹配。匹配過(guò)程的第一步即調節掃描的指紋。指 紋閱讀器很少將完整指紋用于識別。而是 DSP 使用算法提取每個(gè)指紋的特征和樣式，以生成獨特的數字代碼。軟件流中的第二步是讀取從掃描的圖像中生成的代碼，然后將其與數據庫的潛在匹配項進(jìn)行比較。比 較步驟將需要系統訪(fǎng)問(wèn)聯(lián)網(wǎng)數據庫或非易失性存儲器中的指紋信息。

　　指紋識別用于各種應用，包括電子門(mén)禁系統、智能卡、車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制系統、帶指紋控制存取功能的 USB 記憶棒及許多其它應用。指紋掃描儀中的數字信號處理元件可執行濾波、轉換、特征提取、匹配運算及其它算法等復雜的 DSP 功能。

　　方框圖

　 　在生物辨識指紋掃描中對實(shí)時(shí)信號處理的需要使 C55x DSP 成為這一應用的一個(gè)引入注目的解決方案。C55x 在主動(dòng)和被動(dòng)模式下的低功耗功能使其成為指紋掃描應用的絕配，因為在絕大部分的時(shí)間里，處理器都處于低功耗模式。C55x DSP 的外設集成包括片上 LDO、片上存儲器和用于連接的 USB Phy。安裝片上外設憑借簡(jiǎn)化電路板布局和減少芯片總數降低了系統總成本。當通信外設與處理器被安裝在同一芯片上時(shí)，保護您的器件免受 ESD 的來(lái)源的傷害也很重要?？梢耘c人體接觸的所有 IO 或通信外設或 ESD 的其它來(lái)源均應受到保護。像 TPD3E001 這樣的器件可以為 USB 2.0 接口提供高達 15kV 的多通道 ESD 保護。

　　C55x 上發(fā)現的 LCD 橋接器可用于顯示消息或選項菜單。TSC2003 觸摸屏控制器與應用的集成為用戶(hù)提供了一種從顯示的菜單選擇選項的方法。此應用還內置了音頻功能，可以警報和預先錄制的語(yǔ)音命令兩種形式為用戶(hù)提供反饋。 這可以通過(guò) C55x 的 I2S 功能實(shí)現，為音頻 DAC 提供數字音頻流。DAC3120 等器件包含能夠驅動(dòng) 2.5 瓦單聲道揚聲器的內置 AB 類(lèi)放大器，可以將數字音頻流轉換成模擬信號并提高系統集成的能力。

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