生物識別技術解析及解決方案集錦

作者：時間：2017-10-25 來源：網(wǎng)絡

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　　所謂生物識別技術就是，通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統(tǒng)計學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）來進行個人身份的鑒定。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/201710/368492.htm

　　現(xiàn)今已經(jīng)出現(xiàn)了許多生物識別技術，如指紋識別、手掌幾何學識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜識別、面部識別、簽名識別、聲音識別等，但其中一部分技術含量高的生物識別手段還處于實驗階段。我們相信隨著科學技術的飛速進步，將有越來越多的生物識別技術應用到實際生活中。

　　生物識別之指紋識別：實現(xiàn)指紋識別有多種方法。其中有些是仿效傳統(tǒng)的公安部門使用的方法，比較指紋的局部細節(jié)；有些直接通過全部特征進行識別；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。有些設備能即時測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識別技術中，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(tǒng)來說更為適合，因為可以有充分的條件為用戶提供講解和培訓，而且系統(tǒng)運行環(huán)境也是可控的。由于其相對低廉的價格、較小的體積（可以很輕松地集成到鍵盤中）以及容易整合，所以在工作站安全訪問系統(tǒng)中應用的幾乎全部都是指紋識別。

　　指紋圖像的獲取技術主要有4種類型：光學掃描設備（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識別：手掌幾何學識別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進行識別，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，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。它適用的場合是用戶人數(shù)比較多，或者用戶雖然不經(jīng)常使用，但使用時很容易接受。如果需要，這種技術的準確性可以非常高，同時可以靈活地調整生物識別技術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(tǒng)中，因此成為許多生物識別項目中的首選技術。

　　生物識別之聲音識別：聲音識別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進行識別的技術?，F(xiàn)今，雖然已經(jīng)有一些聲音識別產(chǎn)品進入市場，但使用起來還不太方便，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，它使用的步驟也比較復雜，在某些場合顯得不方便。很多研究工作正在進行中，我們相信聲音識別技術將取得重大進展。

　　生物識別之視網(wǎng)膜識別：視網(wǎng)膜識別使用光學設備發(fā)出的低強度光源掃描視網(wǎng)膜上獨特的圖案。有證據(jù)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一點。這對于戴眼鏡的人來說很不方便，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)膜識別技術本身很好，但用戶的接受程度很低。因此，該類產(chǎn)品雖在20世紀90年代經(jīng)過重新設計，加強了連通性，改進了用戶界面，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，它的性能也經(jīng)常被誤解。關于面部識別，經(jīng)常有一些夸張的言論，但實際是很難實現(xiàn)的。比較兩個靜態(tài)圖象是一回事，在人群中發(fā)現(xiàn)和確認某個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(tǒng)宣稱能做到后一點，但它們實際上做的是前一種事，這實際并不是生物識別。從用戶的角度很容易理解面部識別的吸引力，但人們對這種技術的期望應該比較現(xiàn)實。面部識別在實際應用中還很少成功。但一旦克服了技術障礙，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(tǒng)，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(tǒng)主要通過安裝在城市道路路口、兩側以及公交車上的25萬個視頻探頭進行圖像采集。視頻監(jiān)控將捕捉到的人像，與后臺數(shù)據(jù)中犯罪嫌疑人面部特征進行精確比對，可在幾秒內鎖定犯罪嫌疑人。這套系統(tǒng)將在2013年3月投入實戰(zhàn)應用。

　　面部識別技術應用在很多領域：

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

　　2、電子護照及身份證。

　　3、公安、司法和刑偵。

　　4、自助服務。

　　5、信息安全。如計算機登錄、電子政務和電子商務。

　　生物識別之靜脈識別：靜脈識別，使用近紅外線讀取靜脈模式，與存儲的靜脈模式進行比較，進行本人識別的識別技術。工作原理，是依據(jù)人類手指中流動的血液可吸收特定波長的光線，而使用特定波長光線對手指進行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學特征，將實現(xiàn)對獲取的影像進行分析、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行比對，從而確認登錄者的身份。

　　靜脈識別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識別儀取得個人靜脈分布圖，從靜脈分布圖依據(jù)專用比對算法提取特征值，通過紅外線 CCD攝像頭獲取手指、手掌、手背靜脈的圖像，將靜脈的數(shù)字圖像存貯在計算機系統(tǒng)中，將特征值存儲。靜脈比對時，實時采取靜脈圖，提取特征值，運用先進的濾波、圖像二值化、細化手段對數(shù)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行匹配，從而對個人進行身份鑒定，確認身份。

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

　　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程的圖像序列，進行處理后同存儲的數(shù)據(jù)進行比較，來達到身份識別的目的。中科院自動化所已經(jīng)進行一定研究。步態(tài)識別作為一種生物識別技術，具有其它生物識別技術所不具有的獨特優(yōu)勢，即在遠距離或低視頻質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圖像序列進行分析處理，通常包括運動檢測、特征提取與處理和識別分類三個階段。

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

　　不得不知的生物特征識別十大關鍵技術

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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指紋識別技術解決方案

　　概述

　　指紋識別用于各種應用，包括電子門禁系統(tǒng)、智能卡、車輛點火開關控制系統(tǒng)、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(shù)字信號處理元件可執(zhí)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、壓力或熱感技術來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 或價格較為低廉的 CMOS 傳感器進行圖像采集。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(shù)字化數(shù)據(jù)流的模數(shù)轉換器。分辨率、動態(tài)范圍和像素密度均是決定圖像質量并影響傳感器精確度的因素。

　　一旦采集到圖像，數(shù)字信息將被傳輸?shù)綌?shù)字信號處理器以生成匹配。匹配過程的第一步即調節(jié)掃描的指紋。指紋閱讀器很少將完整指紋用于識別。而是 DSP 使用算法提取每個指紋的特征和樣式，以生成獨特的數(shù)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(shù)據(jù)庫的潛在匹配項進行比較。比較步驟將需要系統(tǒng)訪問聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫或非易失性存儲器中的指紋信息。

　　方框圖

　　在生物辨識指紋掃描中對實時信號處理的需要使 C55x DSP 成為這一應用的一個引入注目的解決方案。C55x 在主動和被動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化電路板布局和減少芯片總數(shù)降低了系統(tǒng)總成本。當通信外設與處理器被安裝在同一芯片上時，保護您的器件免受 ESD 的來源的傷害也很重要。可以與人體接觸的所有 IO 或通信外設或 ESD 的其它來源均應受到保護。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(xiàn)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音命令兩種形式為用戶提供反饋。這可以通過 C55x 的 I2S 功能實現(xiàn)，為音頻 DAC 提供數(shù)字音頻流。DAC3120 等器件包含能夠驅動 2.5 瓦單聲道揚聲器的內置 AB 類放大器，可以將數(shù)字音頻流轉換成模擬信號并提高系統(tǒng)集成的能力。

　　相關器件

　　1.TMS320C67x應用框圖