指紋識別中的圖像處理研究------背景與基礎(chǔ)名詞解釋（二）

　1.3幾種生物識別技術(shù)的比較

　　生物識別技術(shù)或使用人體的生理特征，或使用人的行為動作。但是從識別的準(zhǔn)確度而言，生理特征要比行為動作更加可靠。因為生理特征反映了人體更本質(zhì)的部分，在操作過程中有更好的重復(fù)性，而且不易模仿、復(fù)制。目前，廣泛使用或熱點研究的生物識別技術(shù)有：人臉識別、指紋識別、掌形識別、手部血管識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜圖形識別、面部熱象圖識別、人耳識別、簽名識別和聲紋識別[36].其中人臉、指紋、掌形、手部血管、虹膜、面部熱象圖、人耳和視網(wǎng)膜圖形屬于生理特征，而簽名和聲紋屬于行為動作。

　　人臉識別：是最直觀的，也是最常用的身份認證手段。根據(jù)其應(yīng)用目的不同，人臉識別分為靜態(tài)識別和動態(tài)識別兩種模式.所謂靜態(tài)識別就是用來識別的人臉圖像是靜態(tài)圖像，且背景及其它外界條件不變。這種情況下人臉的檢測和分割都非常簡單，同一人臉的不同圖像間的距離比較小，因此識別就變得相對容易。

　　而動態(tài)人臉識別則是指在復(fù)雜的變化背景下對人臉進行識別，這種識別模式干擾因素較多，目前還只是處于實驗室研究階段，還有許多問題亟待解決。人臉識別還主要是利用人面部各器官如眼睛、眉毛、鼻子、嘴和下巴間的位置關(guān)系。目前，人臉識別中所用的有效的算法有基本元素分析法(PCA)，線形辨別分析法(LDA)，奇異點值分解法(SVD)，局部特征分析法以及各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法.

　　面部熱像圖識別的基本原理是這樣的：當(dāng)熱量通過面部組織，會被皮膚發(fā)散，從而使皮下血液系統(tǒng)呈現(xiàn)出一種獨特的面部信號.這種信號可以被紅外照相機獲取，通常就稱之為面部熱像圖。相對于人臉識別來說，面部熱像識別很難被假冒。即使是精巧的外科手術(shù)，因為難于對血管重新布線，改變它的結(jié)構(gòu);并且，獲取面部熱像圖也不依賴于外部光源。目前面部熱像圖是否具有唯一性和穩(wěn)定性，還有待進一步驗證。

　　指紋是分布在人體手指表面凸凹不平的紋線。不同指紋的紋線在圖案、斷點和交叉點上各不相同，也就是說，指紋是具有唯一性的。依靠這種唯一性，我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過對他的指紋和預(yù)先保存的指紋進行比較，就可以驗證他的真實身份。多年來，人們對指紋和指紋識別做了大量的研究.指紋的唯一性與穩(wěn)定性已經(jīng)得到了有力的驗證，并在司法、公安和各種安全防護系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。指紋識別作為模式識別最先涉足的領(lǐng)域之一，發(fā)展極為迅猛，實際上在很多場合已經(jīng)成為生物識別技術(shù)的代名詞。

　　掌形識別是利用手掌的幾何尺寸關(guān)系來識別人的身份，這些尺寸主要包括手掌的形狀，手指的長度和寬度以及手指的三維特征等等。掌形圖像的獲取，可以使用機械或光學(xué)的方法?；谑终频纳矸菡J證系統(tǒng)目前在世界各地有廣泛應(yīng)用，如1996年亞特蘭大奧運會和迪斯尼主題公園等.這種識別技術(shù)非常簡單，并且價格低廉，可以很方便地嵌入已有應(yīng)用系統(tǒng)，識別的精度在一定條件下也較為可靠，人們對其也能夠接受。關(guān)于這種技術(shù)，它最大的缺點在于如果用于大人群的身份認證，其識別可靠性會大大下降，因此，它一般只用于驗證系統(tǒng)。此外掌形識別還有一下的問題

　?、僬菩我脖容^容易被仿冒，系統(tǒng)本身的物理尺寸也較為龐大;

　?、谡菩蔚姆€(wěn)定性較差。

　　手部的血管分布作為一種較穩(wěn)定的生物特征，可以被用于身份識.通過紅外照相機，我們可以獲取手部血管的數(shù)字化圖像。手部血管的結(jié)構(gòu)很難通過手術(shù)加以改變，因此別人無法模仿。基于手部血管識別的系統(tǒng)，其精確度基本可以滿足應(yīng)用要求，并且，一般說來，人們對其也較易接受。這種識別技術(shù)的不足在于，到目前為止，手部血管特征的唯一性還無法得到可靠的證明。人的虹膜組織結(jié)構(gòu)依賴于胚胎生長發(fā)育的環(huán)境，它對于每個人來說都是獨一無二和終生不變的.即使是同一個人，他的左右眼虹膜也是不一樣的。虹膜不與其它任何外界環(huán)境相關(guān)聯(lián)，也無法用手術(shù)修補。所有這些特征使虹膜識別成為一種最為安全可靠的認證手段，實驗表明，其識別精度甚至超過了DNA.虹膜識別技術(shù)要求的算法復(fù)雜度相對來說比較簡單，但其識別精度卻相當(dāng)高。當(dāng)前，制約虹膜識別技術(shù)應(yīng)用的主要有以下兩個原因：

　　①。虹膜圖像的采集需要用光線掃描人的眼睛，會使人感到不適;

　?、?。虹膜掃描器的價格太高，目前還很難向普通民用市場推廣。視網(wǎng)膜圖形識別與虹膜識別類似，有很高的可靠性，但是因為它對人眼有刺激作用，且價格也一直居高不下，所以沒有能夠在應(yīng)用中推廣。

　　以上介紹了當(dāng)今流行的幾種生物識別技術(shù)，表1.2給出了這幾種生物識別技術(shù)的唯一性、穩(wěn)定性、可采集性、識別精度、防偽性能等參數(shù)。從表中我們可以看出，指紋識別技術(shù)從唯一性、穩(wěn)定性、識別精度、防偽性能等方面均有優(yōu)勢，是一種值得推廣的生物識別技術(shù)。