生物識(shí)別技術(shù)解析及解決方案集錦

　　所謂生物識(shí)別技術(shù)就是，通過計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)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(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。

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

　　生物識(shí)別之指紋識(shí)別：實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)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(xì)節(jié)；有些直接通過全部特征進(jìn)行識(shí)別；還有一些使用更獨(dú)特的方法，如指紋的波紋邊緣模式和超聲波。有些設(shè)備能即時(shí)測量手指指紋，有些則不能。在所有生物識(shí)別技術(shù)中，指紋識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種。指紋識(shí)別對于室內(nèi)安全系統(tǒng)來說更為適合，因?yàn)榭梢杂谐浞值臈l件為用戶提供講解和培訓(xùn)，而且系統(tǒng)運(yùn)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中）以及容易整合，所以在工作站安全訪問系統(tǒng)中應(yīng)用的幾乎全部都是指紋識(shí)別。

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

　　生物識(shí)別之手掌幾何學(xué)識(shí)別：手掌幾何學(xué)識(shí)別就是通過測量使用者的手掌和手指的物理特征來進(jìn)行識(shí)別，高級(jí)的產(chǎn)品還可以識(shí)別三維圖象。作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學(xué)識(shí)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(shí)很容易接受。如果需要，這種技術(shù)的準(zhǔn)確性可以非常高，同時(shí)可以靈活地調(diào)整生物識(shí)別技術(shù)性能以適應(yīng)相當(dāng)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(shí)別項(xiàng)目中的首選技術(shù)。

　　生物識(shí)別之聲音識(shí)別：聲音識(shí)別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)?，F(xiàn)今，雖然已經(jīng)有一些聲音識(shí)別產(chǎn)品進(jìn)入市場，但使用起來還不太方便，這主要是因?yàn)閭鞲衅骱腿说穆曇艨勺冃远己艽?。另外，比起其他的生物識(shí)別技術(shù)，它使用的步驟也比較復(fù)雜，在某些場合顯得不方便。很多研究工作正在進(jìn)行中，我們相信聲音識(shí)別技術(shù)將取得重大進(jìn)展。

　　生物識(shí)別之視網(wǎng)膜識(shí)別：視網(wǎng)膜識(shí)別使用光學(xué)設(shè)備發(fā)出的低強(qiáng)度光源掃描視網(wǎng)膜上獨(dú)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(diǎn)。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(shí)別技術(shù)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(jì)90年代經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了連通性，改進(jìn)了用戶界面，但仍然是一種非主流的生物識(shí)別產(chǎn)品。

　　生物識(shí)別之面部識(shí)別：這是一種相當(dāng)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(shí)別，經(jīng)常有一些夸張的言論，但實(shí)際是很難實(shí)現(xiàn)的。比較兩個(gè)靜態(tài)圖象是一回事，在人群中發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)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(tǒng)宣稱能做到后一點(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(shí)別。從用戶的角度很容易理解面部識(shí)別的吸引力，但人們對這種技術(shù)的期望應(yīng)該比較現(xiàn)實(shí)。面部識(shí)別在實(shí)際應(yīng)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(shí)別方法。2012年，武漢公安正構(gòu)建一套高精準(zhǔn)人像識(shí)別系統(tǒng)，建成后能在1秒鐘內(nèi)比對1億次圖像，瞬間可辨認(rèn)嫌疑人。

　　這套系統(tǒng)主要通過安裝在城市道路路口、兩側(cè)以及公交車上的25萬個(gè)視頻探頭進(jìn)行圖像采集。視頻監(jiān)控將捕捉到的人像，與后臺(tái)數(shù)據(jù)中犯罪嫌疑人面部特征進(jìn)行精確比對，可在幾秒內(nèi)鎖定犯罪嫌疑人。這套系統(tǒng)將在2013年3月投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

　　面部識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在很多領(lǐng)域：

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

　　2、電子護(hù)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(jì)算機(jī)登錄、電子政務(wù)和電子商務(wù)。

　　生物識(shí)別之靜脈識(shí)別：靜脈識(shí)別，使用近紅外線讀取靜脈模式，與存儲(chǔ)的靜脈模式進(jìn)行比較，進(jìn)行本人識(shí)別的識(shí)別技術(shù)。工作原理，是依據(jù)人類手指中流動(dòng)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(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(xiàn)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(rèn)登錄者的身份。

　　靜脈識(shí)別系統(tǒng)就是首先通過靜脈識(shí)別儀取得個(gè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將特征值存儲(chǔ)。靜脈比對時(shí)，實(shí)時(shí)采取靜脈圖，提取特征值，運(yùn)用先進(jìn)的濾波、圖像二值化、細(xì)化手段對數(shù)字圖像提取特征，同存儲(chǔ)在主機(jī)中靜脈特征值比對，采用復(fù)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(rèn)身份。

　　在巨大的市場發(fā)展形勢面前，將靜脈識(shí)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(nèi)擁有靜脈識(shí)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(chǔ)上開發(fā)適合中國市場的系列產(chǎn)品，并成功應(yīng)用到監(jiān)獄、計(jì)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(shí)，眾多門禁企業(yè)也正以引入“靜脈”為門禁市場開辟藍(lán)海。

　　生物識(shí)別之步態(tài)識(shí)別：步態(tài)識(shí)別，使用攝像頭采集人體行走過程的圖像序列，進(jìn)行處理后同存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來達(dá)到身份識(shí)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(shí)別作為一種生物識(shí)別技術(shù)，具有其它生物識(shí)別技術(shù)所不具有的獨(dú)特優(yōu)勢，即在遠(yuǎn)距離或低視頻質(zhì)量情況下的識(shí)別潛力，且步態(tài)難以隱藏或偽裝等。 步態(tài)識(shí)別主要是針對含有人的運(yùn)動(dòng)圖像序列進(jìn)行分析處理，通常包括運(yùn)動(dòng)檢測、特征提取與處理和識(shí)別分類三個(gè)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(shí)別人的衣著不同，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(shí)別效果。但是該識(shí)別技術(shù)卻可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的身份識(shí)別在主動(dòng)防御上有突出的性能。如果能突破現(xiàn)有的制約因素，在實(shí)際應(yīng)用中必定有用武之地。

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TI指紋識(shí)別技術(shù)解決方案

　　概述

　　指紋識(shí)別用于各種應(yīng)用，包括電子門禁系統(tǒng)、智能卡、車輛點(diǎn)火開關(guān)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(yīng)用。指紋掃描儀中的數(shù)字信號(hào)處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運(yùn)算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　 　指紋傳感器可以運(yùn)用電容、光學(xué)、壓力或熱感技術(shù)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(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(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)流的模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)字信息將被傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器以生成匹配。匹配過程的第一步即調(diào)節(jié)掃描的指紋。指 紋閱讀器很少將完整指紋用于識(shí)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(dú)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(xiàng)進(jìn)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(chǔ)器中的指紋信息。

　　指紋識(shí)別用于各種應(yīng)用，包括電子門禁系統(tǒng)、智能卡、車輛點(diǎn)火開關(guān)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(yīng)用。指紋掃描儀中的數(shù)字信號(hào)處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運(yùn)算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　　方框圖

　 　在生物辨識(shí)指紋掃描中對實(shí)時(shí)信號(hào)處理的需要使 C55x DSP 成為這一應(yīng)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(yīng)用的絕配，因?yàn)樵诮^大部分的時(shí)間里，處理器都處于低功耗模式。C55x DSP 的外設(shè)集成包括片上 LDO、片上存儲(chǔ)器和用于連接的 USB Phy。安裝片上外設(shè)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(dāng)通信外設(shè)與處理器被安裝在同一芯片上時(shí)，保護(hù)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(shè)或 ESD 的其它來源均應(yīng)受到保護(hù)。像 TPD3E001 這樣的器件可以為 USB 2.0 接口提供高達(dá) 15kV 的多通道 ESD 保護(hù)。

　　C55x 上發(fā)現(xiàn)的 LCD 橋接器可用于顯示消息或選項(xiàng)菜單。TSC2003 觸摸屏控制器與應(yīng)用的集成為用戶提供了一種從顯示的菜單選擇選項(xiàng)的方法。此應(yīng)用還內(nèi)置了音頻功能，可以警報(bào)和預(yù)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(shí)現(xiàn)，為音頻 DAC 提供數(shù)字音頻流。DAC3120 等器件包含能夠驅(qū)動(dòng) 2.5 瓦單聲道揚(yáng)聲器的內(nèi)置 AB 類放大器，可以將數(shù)字音頻流轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并提高系統(tǒng)集成的能力。

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