董磊 张志刚 西安财经大学 信息学院

1 概述

当今社会，城市规模的不断扩大，交通网络日益发达，城市中的人口数量也在迅速增大，如此大规模流动性的人口以及社会方面的金融、国家安全、司法、电子商务、电子政务等应用领域，都需要准确的身份识别与认证。传统的身份认证方法主要通过身份标识物品（如钥匙、证件、银行卡等）和身份标识知识（如用户名和密码）来证明身份。但由于主要借助体外物，很容易被盗取信息，以及被冒充取代的可能，甚至出现自己无法证明自己的情况。特别是在当今信息社会，高技术犯罪的频率和危害呈现出快速上升的势头。而且随着计算机网络的发展，非法登录计算机的案件呈上升趋势，在计算机网络应用中，特别是在电子商务应用中，能有效防范以假冒身份登录计算机的身份认证方法是一项十分迫切需要的重要技术。如果可以利用更可靠的方法鉴别和认证这些系统，我们就可以有效减小相关的经济损失。因此生物特征识别技术应运而生。生物特征（指纹、脸像、虹膜等）由于具有唯一性、终生不变性、随身携带、不易丢失和冒用、防伪性能好等特点，正在成为身份认证的一个新的介质，具有广阔的应用前景。

2 相关概念

生物特征是我们人体所固有的各种生理特征或者行为特征的总称。生理特征多为先天性的，不随外在条件和主观意愿发生改变，如指纹、掌纹、虹膜、脸像等；行为特征则是人们长期生活养成的行为习惯，很难改变，如笔迹、步态等。人的生物特征具有唯一性、终生不变性、且不会被遗忘和丢失、不易伪造或被盗、随身“携带”以及随时随地可用等优点，比传统的身份认证方法更具安全、保密和方便性。生物特征识别技术的应用非常广泛，在任何需要进行身份识别的地方，都可以用到生物特征识别技术。比如：刑侦破案；银行系统人物识别；逻辑访问控制；以及海关监控还有民政部门的记录。生物特征识别技术在应用过程中也面临着一定的隐患[2]，当用户丢失智能卡或者PIN后，可以重新选择新的智能卡或PIN，可一旦某种生物特征被仿造，导致用户使用该生物特征注册的系统都将面临危险， 因为用户将无法重新选择生物特征， 这也是人们使用生物特征识别系统最担心的问题。在采集生物特征信息过程中也会面临一些安全性问题：如假冒生物特征；重放以前合法用户的生物特征信息， 对认证系统进行欺骗；攻击者直接侵入生物特征数据库， 修改或者窃取生物注册信息， 从而通过匹配验证；以及验证精度对安全性的影响等隐患。

3 国内外发展概况

人类利用生物特征识别的历史可追溯到古代， 古埃及人通过测量人体各部位的尺寸来鉴别身份。7000 多年得古叙利亚和中国， 那时一些陶器上就留有陶艺匠人的指纹作为身份证明，。20 世纪美国诞生了指纹自动识别系统，进行信息时代后，在现代个人电脑、光学扫描这两项技术的革新， 将指纹取像变成为现实， 从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用， 低价位取像设备的快速发展， 可靠的比对算法的发现， 为个人身份识别应用的增长提供了舞台。“911”事件发生后， 以美国为首的西方国家都将生物特征识别作为关系国家安全的关键技术加以发展。

国内生物特征识别方面，指纹识别技术在我国应用比较早，与国际上的指纹识别技术发展相比，我国有自己的一席之地并拥有自主知识产权。2006 年指纹识别就在深圳罗湖口岸自动通关得到应用，2008 年北京奥运会成功应用人脸识别技术，之后国家建成了千万量级的数据库的人脸识别，逐渐在地铁、银行、重要公共场所等安防领域部署应用。从我国生物特征识别技术的发展来看，目前我国生物识别技术水平和国外相差不大，并且距离在逐渐缩小，特别是应用方面，必将走在世界的前列。

4 生物特征识别主要技术

生物特征识别技术即包括基于生理特征识别的技术，如：指纹识别；人脸识别；人脸温谱图；虹膜识别；视网膜识别；手型识别，掌纹识别等。也包括基于行为特征的识别技术，如：语言识别，签名识别，击键识别，步态识别等。声纹技术是兼具生理特征和行为特征的识别技术。还有一些新的生物特征识别技术一直活跃在各个国家，如：人耳识别；味纹识别；基因识别；汗毛孔识别；鼻部毛囊识别；表情识别等。目前主流的生物特征识别技术都是较单一和较传统的生物特征识别技术。主要都是集中在指纹识别，虹膜识别和脸形识别等几种较为常见的识别技术。

4.1 指纹识别

指纹识别是通过对指纹的全局特征和局部特征采集、分析后，与模板库中存储的指纹对比，自动、准确地鉴别出个人身份。指纹识别中，通常采用总体和局部两种层次的结构特征。总体特征是指用肉眼直接就可以观察到的特征，局部特征则是指指纹纹路上的节点特征，因为指纹纹路经常出现终端、分叉或打折，所以形成了许多节点。两枚指纹可能会具有相同的总体特征，但局部特征却不可能完全相同。指纹识别主要分为指纹读取、指纹识别和指纹匹配三个步骤。

4.2 虹膜识别

人眼睛的外观图由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成。其中虹膜位于巩膜和瞳孔之间， 包含了最丰富的纹理信息，占据眼球面积的65% 。虹膜是一种在眼睛中瞳孔周围的织物状各色环状物，每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。从外观上看，虹膜由许多腺窝、皱褶、色素斑等构成，是人体中最独特的结构之一，据称没有任何两个虹膜是一样的。虹膜的高度独特性、稳定性及不可更改的特点，是虹膜可用作身份鉴别的物质基础。

4.3 人脸识别

人脸识别技术(Face Recognition Technology)是利用计算机分析人脸图像，从中提取出有效的识别信息，用来“辨认”身份的一门技术[6]。人脸识别属于生物特征识别技术的一种，人脸识别技术的目标是使计算机具有像人眼一样定位和识别人脸的功能。在研究内容方面，人脸识别技术包括人脸检测、人脸特征提取和人脸分类识别三大模块。人脸识别系统分为图像采集、人脸检测、图像预处理、特征提取和人脸图像特征匹配五部分。

5 结语

社会的飞速发展，科技的快速进步，使得传统的身份验证缺少了安全性，正因如此，生物特征识别技术跃身成为了现代特别关注的主流技术之一。生物特征识别技术具有非常好的应用前景，本文主要向大家系统详细的介绍了目前都有哪些生物特征识别技术，并对这些生物特征进行了介绍以及分析，以及优缺点的比较。在社会和科技的发展中，生物特征识别技术可以给与我们很多的安全和便利，也能是我们的信息的保密性提高。这项技术。本次论文也有很多不足之处，对于某些更新的技术收录不够完全。在今后的研究中，会更多的收集资料，不断了解和完善。