第三章-生物特征识别技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,生物特征识别技术,如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全？,网络信息化时代,日常生活中往往会出现,：,钥匙丢了，进不了门,密码忘了，无法在,ATM,机上取钱,电脑中的重要资料被他人非法复制了,手机被他人盗用，打了国际长途,。,生物特征识别技术,人体生物特征识别技术是依据人类自身所固有的,生理或行为,特征与计算机信息系统结合对人体进行身份识别的一种高科技技术,人体生物特征与生俱来，具有,先天性、不变性和唯一性,的特点，把其生物特征采集下来转换成,数学模板,存贮到计算机系统中与其生物特征比较，确定其身份,人体生物识别技术 最大的,优势,可靠,方便,安全,生物识别应用的发展趋势,刑侦领域,现代指纹识别,自动虹膜识别,虹膜识别,进入应用领域,静脉识别,发展中,多模态生物识别,20,世纪,90,年代,1993,1997,21,世纪,社会应用普适化,精度更高，设备更小,多模态生物识别,更人性化，非接触的方式采集,生物识别应用的发展趋势,生物识别技术原理,1.,样本采集,通过某种原理可以测量生物特征，并将其转化成计算机可以处理的数字信号,2.,预处理,目的主要是去除噪声，加强有用的信息，并对输入测量仪器或其他因素所造成的退化现象进行复原,3.,特征抽取,机器通过学习获取生物特征信号中能够凸现个性化差异的本质特征，从而实现身份的识别,4.,特征匹配,计算两个生物特征样本的特征模板之间的相似度,人体生物特征识别技术,虹膜识别,指纹识别,签名识别,步态识别,掌纹识别,什么是虹膜？,1,虹 膜 识 别,虹膜,是指眼球中瞳孔和眼白之间的充满了丰富纹理信息的环形区域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。,捕捉虹膜的数据图像为虹膜的图像分析准备过程从虹膜的纹理或类型创造,512,字节的,iriscode.,使用,iriscode,模板用于确认,。,虹膜识别技术的工作原理,虹膜识别技术的特点,惟一性,发育学家通过大量观察发现,虹膜上丰富的纹理图案因人而异。每个人每只眼睛的虹膜都是唯一的。,稳定性,虹膜在人出生八个月后就已经稳定成型、终身不变,非接触式采集,用户可以在不与采集设备接触的情况下成像,第一代：纯光学仪器,采用普通的放大镜，需要由外部环境光做光源,在普及过程中，配备了检测灯光,缺点：环境的光线不足对检测的影响很大,第二代：光学,+,电子仪器,由光学部件组成虹膜仪的镜头，由电子元件完成信号采集,/,转换、甚至临时储存的功能，然后通过显示仪器显示出来,具备了更多功能，如定格功能；,更换各种倍率的镜头：使虹膜仪具备了照相、皮肤检测、头发检测的功能；,配备小型,LCD,显示器的,便携式仪器,虹膜检测仪的发展,第三代：光学,+,电子,+,计算机技术,计算机的出现，使虹膜仪进入了智能时代,电脑自动诊察分析，不需要熟记虹谱图；,可以储存客户档案、测试资料，并打印诊察报告,采用,USB,接口与计算机连接，无需外接电源，可配合手提电脑在各种环境下应用,开放式分析系统让使用者不断完善升级自己的系统,虹膜检测仪,第四代：光学,+,电子,+,计算机技术,+,增加像素,提高了像素，解决了图像失真的问题,虹膜识别技术，由于独特的优势，必然会成为未来社会的主流生物认证技术。未来的安全控制、海关进出口检验、电子商务等多种领域的应用，也必然的会以虹膜识别技术为重点,虹膜识别系统,自动收款机,虹膜识别门禁系统,指 纹 识 别,指纹识别技术,：,把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较，就可以验证它的真实身份,指纹识别,超声波指纹图像,半导体电容式,光学采集,油墨,+,指纹卡,超声波的反射信号,根据指纹与半导体电容感应,利用光的全反射来成像,利用的是指纹“触物留痕”的特性,指纹识别应用的发展阶段,系统复杂程度高,硬件成本，运行环境要求程度高,使用和维护的成本较高,20,世纪,60,年代起,主要应用于司法与刑侦领域,油墨,+,指纹卡,指纹识别,指纹识别,光学采集指纹的应用,1990年以后，廉价指纹采集器和计算设备的出现，解决了快速准确的匹配算法问题，使指纹识别技术走向了基于个人的应用。,1980,年后，随着个人计算机和光学指纹采集器的发明，,指纹识别技术开始进入了一些非司法领域，如：,居民身份证等。,指纹识别,全球第一个半导体指纹识别传感器,半导体指纹采集的应用,电容传感器开创了指纹识别应用的新时代,电容传感器始于,1998,年，属于半导体传感器的一种，半导体指纹传感器还包括半导体压感式传感器、半导体温度感应传感器等，其中，应用最广泛的是半导体电容式指纹传感器。,体积更小，速度更快，系统复杂度降低,公司企业,社保,税务,银行,政府,指纹识别,指纹识别,指纹识进入全面的应用,指纹识别,指纹识别银行业应用,北京农村商业银行,2006,年第一个试点采用指纹识别认证系统，将用户指纹和客户号绑定，用户可通过指纹识别进入银行，自助进行各种操作。产品由北京数字指通软件技术有限公司提供。,柜员指纹身份认证系统,中国建设银行和中国邮政储蓄银行已分别于,2007,年,8,月和,10,月在全行营业网点中推广应用；,湖北省信用社；,指纹支付“指付通”,招商银行联合指纹技术运营公司“立佰趣”在上海推出；,指纹,POS,机,识别指纹总体特征,纹形：,环型（又称斗形）、弓形、螺旋形,模式区：,指纹上包括了总体特征的区域,核心点：,在读取指纹和比对指纹时作为参考点，位于指纹纹路的渐进中心。,三角点：,位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点,纹数：,模式区内指纹纹路的数量,指 纹 分 类,指纹自动识别系统将指纹分为,：,弓形纹（弧形纹、帐形纹）,箕形纹（左箕、右箕）,斗形纹,杂形纹,第一代指纹识别系统,属于光学识别系统,光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。,电容传感器技术是采用了交替命令的并排列和传感器电板,交替板的形式是两个电容板，以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质,。,两者之间的恒量电介质的传感器检测变化来生成指纹图像。,第二代电容式传感器,第三代生物射频指纹识别技术,原理,：,通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像,指纹识别的,优点,专一性强，复杂程度高,可靠性高,速度快、使用方便,设备小、价格低,某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像,指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性,指纹识别的,缺点,指纹识别系统,指纹识别芯片,指纹鼠标,指纹手机,指纹识别的汽车,安全防护,边防控制,金融终端等各种产品,1991,1993,2005,现在,虹膜识别的应用和发展,JOHN DAUGMAN,实现了,一个高性能的自动虹膜识别原型系统,中国第一个,虹膜识别专利,得到批准,美国洛斯阿拉莫斯,国家实验室的,JOHNSON,实现了,一个自动虹膜识别系统,虹膜识别,金融业,银行业,商业保密机构,医疗记录,公司考勤,学校管理,社区控制,门禁,电子商务,军事基地,枪械库,核能设备,电脑机房,政府办公室,资料保密室,民用级别,商用级别,国家级别,虹膜识别,虹膜识别的应用和发展,虹膜识别,1998,年日本长野冬季奥运会中，虹膜,/,视网膜识别系统被应用在运动员和政府官员进入奥运村的控制，还使用虹膜,/,视网膜识别技术对射击项目的枪支进行安全管理,。,2002,年,2,月，英国伦敦希思罗机场开始对一种先进的保安系统进行测试，新系统可扫描乘客的眼睛，以代替检查乘客的护照。,2003,年,3,月,18,日，阿布扎比,(,阿拉伯联合酋长国之一,),宣布世界上第一套国家级的基于虹膜识别技术的针对被驱逐的外国人虹膜追踪与国界控制系统开始启用。,美国“,Iriscan”,研制出的虹膜识别系统已经应用在美国得克萨斯州联合银行的三个营业部内。储户该取款机上取钱时，一台摄像机首先对用户的眼睛进行扫描，然后将扫描图象转化成数字信息与数据库中的资料核对，以对用户的身份进行检验。,36,(1)虹膜识别是非物理接触式的，而指纹识别是物理接触式的，更方便使用；,(2)虹膜受保护性好，图像更稳定；而指纹易磨损，手指太干或太湿都不易提取图像；,(3)生理学、遗传学表明：虹膜的安全性、可靠性更好。,一般来说，人们可以通过三方面评价一种人体生物认证识别技术的好坏:安全性、实用性和公众能否接受。虹膜身份认证的可靠性高，认证的错误接受和错误拒绝率是最低的，虹膜在眼睛的内部，用外科手术很难改变其结构，由于瞳孔随光线的强弱变化，想用伪造的虹膜代替活的虹膜是不可能的。虹膜识别身份认证还具有很强的实用性。虹膜认证不让受试者有犯罪感或被调查的感觉，在不接触状态下摄取图像，对人身没有侵犯，因而容易被公众接受。,虹膜识别的优点,37,4.手语识别,目前,一些产品已经问世，如中科院计算所研发出的,“,手语自动翻译与虚拟人合成系统,”,。该系统通过数据手套和跟踪器获取聋哑人的手语信息并进行识别，然后通过语音合成将聋哑人所要表达的内容转换成正常人的语音输出；也可提取特定人的面部特征，合成面部动作和表情，将语言转换成手语，通过三维虚拟人在计算机屏幕上演示出来实现聋哑人与正常人之间的对话.,静脉识别,现在,2000,年,1997,年后,1997,年,日立 富士通和索尼,日立的手指静脉识别,ATM,上市,富士通开始静脉识别研究,日立最早把静脉引入到生物识别,静脉识别应用的发展阶段,静脉识别,索尼,日立,富士通,手指静脉识别,手掌静脉识别,手指静脉当前最小,USB,设备,日本三菱银行能静脉识别的超级,IC,卡（富士通）,日立制作所开发的手指静脉确认机系统是利用手指静脉模式来确定个人身份的系统，,2006,年,4,月,3,日被京都信用金库所采用。,.,在日本和欧美国家，除了银行等金融机构，这项技术还广泛应用于其他领域。医院病人资料库管理、政府信息中心出入管理、图书馆会员管理、小学生餐饮系统管理等，都已经安装了静脉识别系统,波兰银行自动取款机引入生物识别技术,-,波兰,BPS SA,银行,2010,年,5,月,11,号宣布将引入采用生物识别技术的自动取款机。这是欧洲银行业首次将生物识别技术应用到取款机上,静脉识别,步 态 识 别,步态：人走路的姿势,步态特征的稳定性、唯一性较低,步态识别突出的优点在于可以远距离获取,应 用,犯罪分子追踪,家庭防盗,手机、笔记本等物品防盗系统,掌 纹 识 别,掌纹含有大量的信息可用于身份鉴别,在人们宽阔的手掌皮肤表面有丰富的纹路结构，包括主线、皱纹线、脊线、奇异点、纹理等图像特征，这些特征都是人各有异、和基因无关,以三维空间测试手掌的形状、,4,指的长度、手掌的宽度及厚度、各手指的两个关节部分的宽与高等作为辨别的条件,掌纹识别技术特点,对硬件要求低,识别精度高,采集非接触,移动身份识别,计算速度快,便于二次开发,主要应用领域,1,）,高端门禁,：国家机关、企事业单位、科研机构、高档住宅楼、银行金库、保险柜、枪械库、档案库、核电站、机场、军事基地、保密部门、计算机房等的出入控制。,2,）,公安刑侦,：流动人口管理、出入境管理、身份证管理、驾驶执照管理、嫌疑犯排查、抓逃、寻找失踪儿童、司法证据等。,3,）,医疗社保,：献血人员身份确认、社会福利领取人员、劳保人员身份确认等。,4,）,网络安全,：电子商务、网络访问、电脑登录等。,5,）,其它应用,：考勤、考试人员身份确认、信息安全等。,生物测量手段,在身份识别或确认过程中会有错误。有两个重要的测量因子可以表明任何一种生物测量技术的正确性，可靠性。,拒假率（,FRR,）,在进行生物测量时，对某对象的某一生物特征进行生物测量所得结果与该对象已经记录在系统中的模板不匹配，这时拒假事件发生。,容假率（,FAR,）,在生物测量时，有一种可能性,对某一个对象的某一生物特征扫描取得的数据与数据库中另外一个非该对象的模板足够相似以至于匹配,这种错误叫做接受假事件，相关的概率叫做容假率,FAR,。,生物识别技术的,FAR,以及,FRR,Face,面部识别,Fp-chip,指纹芯片采集,FP-chip(2),指纹芯片采集（,2,）,FP-optical,指纹光学采集,Hand,掌纹,Iris,虹膜,Vein,血管,Voice,声音,假冒人体生物特征,入侵修改数据库模板,重放攻击,中间环节攻击,验证算法出现问题,人体生物特征识别技术安全性,生物识别技术的前景,由于生物特征识别技术的种种优越性，已经渗透到我们生活中的方方面面,政府、旅游运输、金融、卫生保健、法律实施。,带来的市场份额呈逐年上升的趋势,随着人们对安全性、私密性和方 便性的要求越来越高，人体生物特征识别技术的应用愈来愈显现出其智能化、人性化的强大优势，人体生物特征识别系统会更加完善，不断进入到我们生活的各个方面。并把相关的产业带入到一个崭新的天地之中。,