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生物識別各類技術(shù)有望解決身份危機(jī)
作者：RFID世界網(wǎng) 收編
來源：慧聰網(wǎng)
日期：2010-03-04 11:51:18
摘要：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(shí)上，你甚至可能已經(jīng)正在使用其中的一部分技術(shù)。
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(shí)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(zhǔn)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(jìn)入“主流”，毫不奇怪地預(yù)測，在該領(lǐng)域要求強(qiáng)有力地上升。按照國際生物識別集團(tuán)的生物識別技術(shù)市場與行業(yè)報(bào)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)。
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(yàn)證用戶并防止筆記本電腦和手機(jī)的未經(jīng)授權(quán)的使用以及盜竊電子項(xiàng)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(rèn)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)。
指紋識別看起來廣泛使用，但事實(shí)上這是緩慢的過程—它需要平均5到10分鐘來“登記”單個(gè)指紋。它也受到潛在的錯(cuò)誤來源損害。通過按手指或手指按在堅(jiān)實(shí)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?yàn)槭种冈谶@個(gè)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(gè)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(gè)有效ID方法。美國聯(lián)邦調(diào)查局使用綜合自動(dòng)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(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)將提供其基于指紋的個(gè)人身份驗(yàn)證(PIV)智能卡給進(jìn)入聯(lián)邦設(shè)施的所有聯(lián)邦雇員和承包商(圖4)。
受聯(lián)邦政府需要迅速、準(zhǔn)確且更有效掃描指紋的驅(qū)動(dòng)，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(jī)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(jī)器視覺系統(tǒng)已經(jīng)用于生產(chǎn)線監(jiān)督和對人群進(jìn)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(yuǎn)程非接觸式指紋讀取。
NorthrupGrumman希望今年下半年準(zhǔn)備好一個(gè)原型遠(yuǎn)程指紋系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)百萬像素相機(jī)，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(jìn)行52線細(xì)微掃描，這可與來自標(biāo)準(zhǔn)油墨打印的圖像相比。
肯塔基大學(xué)及其商業(yè)合作伙伴FlashCan3D正在進(jìn)行類似努力，開發(fā)掃描手掌產(chǎn)生實(shí)時(shí)3D圖像并將該圖像轉(zhuǎn)換為用來模擬的2D滾動(dòng)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(gè)模式的指紋上。
{PAGINATION}
“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(jì)算機(jī)工程系助理教授DanielL.Lau說。“重要的是理解實(shí)際的遠(yuǎn)程指紋識別系統(tǒng)，其必須利用成本相對較低的消費(fèi)照相機(jī)，這可以工作在低水平亮度下。”
遠(yuǎn)程指紋系統(tǒng)相對較高的成本是一個(gè)因素，考慮到照相機(jī)、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(jìn)入高度機(jī)密的政府設(shè)施，遠(yuǎn)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(dú)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(jìn)的面部識別系統(tǒng)。例如，來自XID科技公司的FaceLogOnXpress軟件當(dāng)電腦用戶登錄時(shí)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(shí)現(xiàn)，其采用現(xiàn)成的低成本網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)。
監(jiān)控應(yīng)用中所使用的Cognitec公司FaceVacs技術(shù)可以準(zhǔn)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(shí)，Oki電氣工業(yè)公司開發(fā)的圖像處理硬件IP在IC中實(shí)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(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)。
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(gè)光源、一個(gè)照相機(jī)、一面單一的鏡子和一個(gè)其上具有5顆釘子的平面(圖5)。
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(xiàng)感興趣的措施。作為國家儀器公司LabVIEW平臺(tái)的一部分，BiometricsVIEWCM指紋掃描器工具可以讓開發(fā)人員輕松地集成Verifier300指紋掃描儀來實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用，Verifier300來自CrossMatch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(shí)，基于Lithuania的Neurotechnology提供了Verifinger6.0指紋識別軟件開發(fā)包和Verilook3.2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(huì)后果是什么？這取決于你向誰提問。有些人歡迎改進(jìn)維護(hù)和核實(shí)他們的身份的方法。另一方面，并非每個(gè)人都愿意提供這樣的私人數(shù)據(jù)，因?yàn)閾?dān)心它可能進(jìn)入錯(cuò)誤的人手中而被濫用。在21世紀(jì)從個(gè)人理財(cái)?shù)絿野踩乃袑用嫔?，身份盜竊的危險(xiǎn)都有所增加。
盡管如此，仍可看到生物識別技術(shù)的進(jìn)展。兩年前，幾項(xiàng)生物識別技術(shù)被應(yīng)用到新護(hù)照上，這被歐盟的十幾個(gè)國家所采用。這種電子護(hù)照采用了持有人的數(shù)碼像片來提取機(jī)械面部識別的指標(biāo)。
此外，護(hù)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(jī)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(shí)緩解對隱私的憂慮。雖然所有這些生物識別方式的進(jìn)展迅速，但委員會(huì)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(hù)照，這往往成為護(hù)照閱讀機(jī)中軟件編碼錯(cuò)誤的結(jié)果。然而，閱讀機(jī)制造商加緊努力，以更嚴(yán)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(hù)。
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(dá)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(rèn)證技術(shù)，實(shí)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(dú)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(gè)人手背皮膚下面的靜脈。
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(zhǔn)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(jìn)入“主流”，毫不奇怪地預(yù)測，在該領(lǐng)域要求強(qiáng)有力地上升。按照國際生物識別集團(tuán)的生物識別技術(shù)市場與行業(yè)報(bào)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)。
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(yàn)證用戶并防止筆記本電腦和手機(jī)的未經(jīng)授權(quán)的使用以及盜竊電子項(xiàng)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(rèn)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)。
指紋識別看起來廣泛使用，但事實(shí)上這是緩慢的過程—它需要平均5到10分鐘來“登記”單個(gè)指紋。它也受到潛在的錯(cuò)誤來源損害。通過按手指或手指按在堅(jiān)實(shí)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?yàn)槭种冈谶@個(gè)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(gè)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(gè)有效ID方法。美國聯(lián)邦調(diào)查局使用綜合自動(dòng)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(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)將提供其基于指紋的個(gè)人身份驗(yàn)證(PIV)智能卡給進(jìn)入聯(lián)邦設(shè)施的所有聯(lián)邦雇員和承包商(圖4)。
受聯(lián)邦政府需要迅速、準(zhǔn)確且更有效掃描指紋的驅(qū)動(dòng)，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(jī)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(jī)器視覺系統(tǒng)已經(jīng)用于生產(chǎn)線監(jiān)督和對人群進(jìn)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(yuǎn)程非接觸式指紋讀取。
NorthrupGrumman希望今年下半年準(zhǔn)備好一個(gè)原型遠(yuǎn)程指紋系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)百萬像素相機(jī)，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(jìn)行52線細(xì)微掃描，這可與來自標(biāo)準(zhǔn)油墨打印的圖像相比。
肯塔基大學(xué)及其商業(yè)合作伙伴FlashCan3D正在進(jìn)行類似努力，開發(fā)掃描手掌產(chǎn)生實(shí)時(shí)3D圖像并將該圖像轉(zhuǎn)換為用來模擬的2D滾動(dòng)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(gè)模式的指紋上。
{PAGINATION}
“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(jì)算機(jī)工程系助理教授DanielL.Lau說。“重要的是理解實(shí)際的遠(yuǎn)程指紋識別系統(tǒng)，其必須利用成本相對較低的消費(fèi)照相機(jī)，這可以工作在低水平亮度下。”
遠(yuǎn)程指紋系統(tǒng)相對較高的成本是一個(gè)因素，考慮到照相機(jī)、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(jìn)入高度機(jī)密的政府設(shè)施，遠(yuǎn)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(dú)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(jìn)的面部識別系統(tǒng)。例如，來自XID科技公司的FaceLogOnXpress軟件當(dāng)電腦用戶登錄時(shí)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(shí)現(xiàn)，其采用現(xiàn)成的低成本網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)。
監(jiān)控應(yīng)用中所使用的Cognitec公司FaceVacs技術(shù)可以準(zhǔn)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(shí)，Oki電氣工業(yè)公司開發(fā)的圖像處理硬件IP在IC中實(shí)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(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)。
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(gè)光源、一個(gè)照相機(jī)、一面單一的鏡子和一個(gè)其上具有5顆釘子的平面(圖5)。
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(xiàng)感興趣的措施。作為國家儀器公司LabVIEW平臺(tái)的一部分，BiometricsVIEWCM指紋掃描器工具可以讓開發(fā)人員輕松地集成Verifier300指紋掃描儀來實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用，Verifier300來自CrossMatch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(shí)，基于Lithuania的Neurotechnology提供了Verifinger6.0指紋識別軟件開發(fā)包和Verilook3.2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(huì)后果是什么？這取決于你向誰提問。有些人歡迎改進(jìn)維護(hù)和核實(shí)他們的身份的方法。另一方面，并非每個(gè)人都愿意提供這樣的私人數(shù)據(jù)，因?yàn)閾?dān)心它可能進(jìn)入錯(cuò)誤的人手中而被濫用。在21世紀(jì)從個(gè)人理財(cái)?shù)絿野踩乃袑用嫔?，身份盜竊的危險(xiǎn)都有所增加。
盡管如此，仍可看到生物識別技術(shù)的進(jìn)展。兩年前，幾項(xiàng)生物識別技術(shù)被應(yīng)用到新護(hù)照上，這被歐盟的十幾個(gè)國家所采用。這種電子護(hù)照采用了持有人的數(shù)碼像片來提取機(jī)械面部識別的指標(biāo)。
此外，護(hù)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(jī)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(shí)緩解對隱私的憂慮。雖然所有這些生物識別方式的進(jìn)展迅速，但委員會(huì)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(hù)照，這往往成為護(hù)照閱讀機(jī)中軟件編碼錯(cuò)誤的結(jié)果。然而，閱讀機(jī)制造商加緊努力，以更嚴(yán)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(hù)。
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(dá)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(rèn)證技術(shù)，實(shí)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(dú)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(gè)人手背皮膚下面的靜脈。
