生物特征识别技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

怎样准确判定一个人身份，保护信息安全？保保护信息安全信息安全证件件磁卡磁卡IC卡密密码第1页日常生活中往往会出现日常生活中往往会出现：钥匙丢了，进不了门钥匙丢了，进不了门 密码忘了，无法在密码忘了，无法在ATMATM机上取钱机上取钱 电脑中主要资料被他人非法复制电脑中主要资料被他人非法复制了了 手机被他人盗用，打了国际长途手机被他人盗用，打了国际长途 。第2页生物特征识别技术生物特征识别技术人体生物特征识别技人体生物特征识别技术是依据人类本身所术是依据人类本身所固有固有生理或行为生理或行为特征特征与计算机信息系统结与计算机信息系统结合对人体进行身份识合对人体进行身份识别一个高科技技术别一个高科技技术人体生物特征与生俱来，含有先天性、不变性和唯一性特点，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人体生物识别技术最大最大优势优势第3页第4页生物识别应用发展趋势生物识别应用发展趋势刑侦领域当代指纹识别当代指纹识别自动虹膜识别自动虹膜识别虹膜识别虹膜识别进入应用领域进入应用领域静脉识别静脉识别发展中发展中多模态生物识别多模态生物识别20世纪90年代19931997v二十一世二十一世纪第5页v社会应用普适化社会应用普适化v精度更高，设备更小精度更高，设备更小v多模态生物识别多模态生物识别v更人性化，非接触方式采集更人性化，非接触方式采集生物识别应用发展趋势生物识别应用发展趋势第6页生物识别技术原理生物识别技术原理1.样本采集样本采集经过某种原理能够测量生物特征，并将其经过某种原理能够测量生物特征，并将其转化成计算机能够处理数字信号转化成计算机能够处理数字信号2.预处理预处理目标主要是去除噪声，加强有用信息，并目标主要是去除噪声，加强有用信息，并对输入测量仪器或其它原因所造成退化现对输入测量仪器或其它原因所造成退化现象进行复原象进行复原第7页3.3.特征抽取特征抽取机器经过学习获取生物特征信号中能够凸机器经过学习获取生物特征信号中能够凸现个性化差异本质特征，从而实现身份识现个性化差异本质特征，从而实现身份识别别 4.4.特征匹配特征匹配计算两个生物特征计算两个生物特征样本特征模板之间样本特征模板之间相同度相同度第8页人体生物特征识别技术人体生物特征识别技术虹膜识别虹膜识别指纹识别指纹识别署名识别步态识别步态识别掌纹识别掌纹识别第9页第10页什么是虹膜？什么是虹膜？1虹虹膜膜识识别别虹膜虹膜是指眼球中瞳孔和是指眼球中瞳孔和眼白之间充满了丰富纹理眼白之间充满了丰富纹理信息环形区域每一个虹膜信息环形区域每一个虹膜都包含一个独一无二基于都包含一个独一无二基于像冠、水晶体、细丝、斑像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征结构。皱纹和条纹等特征结构。第11页捕捉虹膜数据图像为虹膜图像分析准备过程从虹膜纹理或类型创造512字节iriscode.使用iriscode模板用于确认。虹膜识别技术工作原理虹膜识别技术工作原理第12页虹膜识别技术特点虹膜识别技术特点惟一性惟一性发育学家经过大量观察发觉发育学家经过大量观察发觉,虹膜上丰富虹膜上丰富纹理图案因人而异。每个人每只眼睛虹纹理图案因人而异。每个人每只眼睛虹膜都是唯一。膜都是唯一。稳定性稳定性 虹膜在人出生八个月后就已经稳定成型、虹膜在人出生八个月后就已经稳定成型、终生不变终生不变非接触式采集非接触式采集用户能够在不与采集设备接触情况下成用户能够在不与采集设备接触情况下成像像第13页第一代：纯光学仪器第一代：纯光学仪器采取普通放大镜，需要由外部采取普通放大镜，需要由外部环境光做光源环境光做光源在普及过程中，配置了检测灯在普及过程中，配置了检测灯光光缺点：环境光线不足对检测影缺点：环境光线不足对检测影响很大响很大第二代：光学第二代：光学+电子仪器电子仪器由光学部件组成虹膜仪镜头，由光学部件组成虹膜仪镜头，由电子元件完成信号采集由电子元件完成信号采集/转换、转换、甚至暂时储存功效，然后经过甚至暂时储存功效，然后经过显示仪器显示出来显示仪器显示出来具备了更多功效，如定格功效；具备了更多功效，如定格功效；更换各种倍率镜头：使虹膜仪更换各种倍率镜头：使虹膜仪具备了摄影、皮肤检测、头发具备了摄影、皮肤检测、头发检测功效；检测功效；配置小型配置小型LCD显示器显示器便携式仪便携式仪器器虹膜检测仪发展虹膜检测仪发展第14页第三代：光学第三代：光学+电子电子+计算机技术计算机技术计算机出现，使虹膜仪进计算机出现，使虹膜仪进入了智能时代入了智能时代电脑自动诊察分析，不电脑自动诊察分析，不需要熟记虹谱图；需要熟记虹谱图；能够储存客户档案、测能够储存客户档案、测试资料，并打印诊察汇试资料，并打印诊察汇报报采取采取USB接口与计算机接口与计算机连接，无需外接电源，连接，无需外接电源，可配合手提电脑在各种可配合手提电脑在各种环境下应用环境下应用开放式分析系统让使用开放式分析系统让使用者不停完善升级自己系者不停完善升级自己系统统虹膜检测仪虹膜检测仪第15页第四代：光学第四代：光学+电子电子+计算机技术计算机技术+增加像素增加像素 提升了像素，处理了提升了像素，处理了图像失真问题图像失真问题虹膜识别技术，因为虹膜识别技术，因为独特优势，必定会成独特优势，必定会成为未来社会主流生物为未来社会主流生物认证技术。未来安全认证技术。未来安全控制、海关进出口检控制、海关进出口检验、电子商务等各种验、电子商务等各种领域应用，也必定会领域应用，也必定会以虹膜识别技术为重以虹膜识别技术为重点点第16页虹膜识别系统虹膜识别系统自动收款机自动收款机虹膜识别门禁系统虹膜识别门禁系统第17页指指 纹纹 识识 别别指纹识别技术指纹识别技术：把一个人同他指纹把一个人同他指纹对应起来，经过将对应起来，经过将他指纹和预先保留他指纹和预先保留指纹数据进行比较，指纹数据进行比较，就能够验证它真实就能够验证它真实身份身份第18页指纹识别指纹识别超声波指纹图像半导体电容式光学采集油墨+指纹卡超声波反射信号超声波反射信号依据指纹与半导体电容感应依据指纹与半导体电容感应利用光全反射来成像利用光全反射来成像利用是指纹利用是指纹“触物留痕触物留痕”特征特征指纹识别应用发展阶段指纹识别应用发展阶段第19页系统复杂程度高系统复杂程度高硬件成本，运行环境要求程度高硬件成本，运行环境要求程度高使用和维护成本较高使用和维护成本较高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第20页指纹识别指纹识别光学采集指纹应用1990年以后，廉价指纹采集器和计算设备出现，处理了快速准确匹配算法问题，使指纹识别技术走向了基于个人应用。1980年后，伴随个人计算机和光学指纹采集器创造，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。第21页指纹识别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应用电容传感器开创了指纹识别应用新时代电容传感器始于1998年，属于半导体传感器一个，半导体指纹传感器还包含半导体压感式传感器、半导体温度感应传感器等，其中，应用最广泛是半导体电容式指纹传感器。体积更小，速度更加快，系统复杂度降低第22页企业企业企业企业社保社保税务税务银行银行政府政府指纹识别指纹识别指纹识别指纹识别指纹识进入全方面应用指纹识进入全方面应用第23页指纹识别指纹识别指纹识别银行业应用北京农村商业银行第一个试点采取指纹识别认证系统，将用户指纹和客户号绑定，用户可经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企业提供。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行企业“立佰趣”在上海推出；指纹POS机第24页识别指纹总体特征识别指纹总体特征纹形：纹形：环型（又称斗形）、弓形、螺旋形环型（又称斗形）、弓形、螺旋形模式区：模式区：指纹上包含了总体特征区域指纹上包含了总体特征区域关键点：关键点：在读取指纹和比对指纹时作为参考点，在读取指纹和比对指纹时作为参考点，位于指纹纹路渐进中心。位于指纹纹路渐进中心。三角点：三角点：位于从关键点开始第一个分叉点或者位于从关键点开始第一个分叉点或者断点断点纹数：纹数：模式区内指纹纹路数量模式区内指纹纹路数量第25页指指 纹纹 分分 类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26页第一代指纹识别系统第一代指纹识别系统属于光学识别系统属于光学识别系统光学指纹识别系统因光学指纹识别系统因为光不能穿透皮肤表为光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指所以只能够扫描手指皮肤表面，或者扫描皮肤表面，或者扫描到死性皮肤层，但不到死性皮肤层，但不能深入真皮层。能深入真皮层。第27页电容传感器技术是采电容传感器技术是采取了交替命令并排列取了交替命令并排列和传感器电板和传感器电板交替板形式是两个电交替板形式是两个电容板，以及指纹山谷容板，以及指纹山谷和山脊成为板之间电和山脊成为板之间电介质介质。二者之间恒量电介质二者之间恒量电介质传感器检测改变来生传感器检测改变来生成指纹图像。成指纹图像。第二代电容式传感器第二代电容式传感器第28页第三代生物射频指纹识别技术第三代生物射频指纹识别技术原理原理：经过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指表皮层去控测里层纹路，来取得最正确指纹图像 第29页指纹识别指纹识别优点优点专一性强，复杂程度高 可靠性高 速度快、使用方便设备小、价格低 一些人或一些群体指纹因为指纹特征极少，故而极难成像 指纹痕迹存在被用来复制指纹可能性指纹识别指纹识别缺点缺点第30页指纹识别系统指纹识别系统指纹识别芯片指纹识别芯片 指纹鼠标指纹鼠标 指纹手机指纹手机 指纹识别汽车指纹识别汽车 第31页安全防护边防控制金融终端等各种产品19911993现在现在虹膜识别应用和发展虹膜识别应用和发展JOHNDAUGMAN实现了一个高性能自动虹膜识别原型系统中国第一个虹膜识别专利得到同意美国洛斯阿拉莫斯国家试验室JOHNSON实现了一个自动虹膜识别系统虹膜识别虹膜识别第32页金融业银行业商业保密机构医疗统计企业考勤学校管理小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虹膜识别应用和发展虹膜识别应用和发展第33页虹膜识别虹膜识别v1998年日本年日本长野冬季奥运会中，虹膜野冬季奥运会中，虹膜/视网膜网膜识别系系统被被应用在运用在运动员和政府官和政府官员进入奥运村控制，入奥运村控制，还使用虹膜使用虹膜/视网膜网膜识别技技术对射射击项目目标枪支支进行安全管理。行安全管理。v2月，英国月，英国伦敦希思敦希思罗机机场开始开始对一个先一个先进保安系保安系统进行行测试，新系，新系统可可扫描乘客眼睛，以代替描乘客眼睛，以代替检验乘客乘客护照。照。v年年3月月18日，阿布扎比日，阿布扎比(阿拉伯阿拉伯联合酋合酋长国之一国之一)宣告世宣告世界上第一套国家界上第一套国家级基于虹膜基于虹膜识别技技术针对被被驱逐外国人虹逐外国人虹膜追踪与国界控制系膜追踪与国界控制系统开始启用。开始启用。v美国美国“Iriscan”研制出虹膜研制出虹膜识别系系统已已经应用在美国得克用在美国得克萨斯州斯州联合合银行三个行三个营业部内。部内。储户该取款机上取取款机上取钱时，一，一台台摄像机首先像机首先对用用户眼睛眼睛进行行扫描，然后将描，然后将扫描描图象象转化化成数字信息与数据成数字信息与数据库中中资料料查对，以，以对用用户身份身份进行行检验。第34页35 (1)(1)虹膜虹膜识别识别是非物理接触式，而指是非物理接触式，而指纹识别纹识别是物理接触式，是物理接触式，更方便使用；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：虹膜安全性、可靠性更加好。普通来说，人们能够经过三方面评价一个人体生物认证识别技术好坏:安全性、实用性和公众能否接收。虹膜身份认证可靠性高，认证错误接收和错误拒绝率是最低，虹膜在眼睛内部，用外科手术极难改变其结构，因为瞳孔随光线强弱改变，想用伪造虹膜代替活虹膜是不可能。虹膜识别身份认证还含有很强实用性。虹膜认证不让受试者有犯罪感或被调查感觉，在不接触状态下摄取图像，对人身没有侵犯，因而轻易被公众接收。虹膜虹膜识别优识别优点点第35页364.4.手手语识别v当前当前,一些一些产品已品已经问世，如中科院世，如中科院计算所研算所研发出出“手手语自自动翻翻译与虚与虚拟人合成系人合成系统”。该系系统经过数据手套和跟踪器数据手套和跟踪器获取取聋哑人手人手语信息并信息并进行行识别，然后，然后经过语音合成将音合成将聋哑人所要表示内容人所要表示内容转换成正常人成正常人语音音输出；也可提取特定人面部特出；也可提取特定人面部特征，合成面部征，合成面部动作和表情，将作和表情，将语言言转换成手成手语，经过三三维虚虚拟人在人在计算机屏幕上演示出来算机屏幕上演示出来实现聋哑人与正常人之人与正常人之间对话.第36页静脉识别静脉识别现在v1997年后1997年日立日立富士通和索尼富士通和索尼日立手指静脉识别日立手指静脉识别ATM上市上市富士通开始静脉识别研究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日立最早把静脉引入到生物识别静脉识别应用发展阶段静脉识别应用发展阶段第37页静脉识别静脉识别索尼索尼索尼索尼日立日立富士通富士通手指静脉识别手掌静脉识别手指静脉当前最小USB设备第38页v日本三菱日本三菱银行能静脉行能静脉识别超超级IC卡（富士卡（富士通）通）v日立制作所开日立制作所开发手指静脉确手指静脉确认机系机系统是利用是利用手指静脉模式来确定个人身份系手指静脉模式来确定个人身份系统，4月月3日被京都信用金日被京都信用金库所采取。所采取。.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它领域。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v波波兰银行自行自动取款机引入生物取款机引入生物识别技技术-波波兰BPSSA银行行5月月11号宣告将引入采取生号宣告将引入采取生物物识别技技术自自动取款机。取款机。这是欧洲是欧洲银行行业首首次将生物次将生物识别技技术应用到取款机上用到取款机上静脉识别静脉识别第39页步步态态识识别别步态：人走路姿势 步态特征稳定性、唯一性较低 步态识别突出优点在于能够远距离获取 第40页应应用用犯罪分子追踪犯罪分子追踪家庭防盗家庭防盗手机、笔记本等物手机、笔记本等物品防盗系统品防盗系统第41页掌掌纹纹识识别别掌纹含有大量信息掌纹含有大量信息可用于身份判别可用于身份判别在人们宽敞手掌皮肤在人们宽敞手掌皮肤表面有丰富纹路结构，表面有丰富纹路结构，包含根本、皱纹线、包含根本、皱纹线、脊线、奇异点、纹理脊线、奇异点、纹理等图像特征，这些特等图像特征，这些特征都是人各有异、和征都是人各有异、和基因无关基因无关以三维空间测试手掌形状、以三维空间测试手掌形状、4指长度、手掌宽度及厚指长度、手掌宽度及厚度、各手指两个关节部分度、各手指两个关节部分宽与高等作为区分条件宽与高等作为区分条件第42页掌纹识别技术特点掌纹识别技术特点对硬件要求低对硬件要求低识别精度高识别精度高采集非接触采集非接触移动身份识别移动身份识别计算速度快计算速度快便于二次开发便于二次开发第43页主要应用领域主要应用领域1 1）高端门禁高端门禁：国家机关、企事业单位、科研机构、高：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、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、计算机房等出入控制。机场、军事基地、保密部门、计算机房等出入控制。2 2）公安刑侦公安刑侦：流感人口管理、出入境管理、身份证管：流感人口管理、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、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。司法证据等。3 3）医疗社保医疗社保：献血人员身份确认、社会福利领取人员、：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。劳保人员身份确认等。4 4）网络安全网络安全：电子商务、网络访问、电脑登录等。：电子商务、网络访问、电脑登录等。5 5）其它应用其它应用：考勤、考试人员身份确认、信息安全等。：考勤、考试人员身份确认、信息安全等。第44页生物测量伎俩生物测量伎俩在身份识别或确认过程中会有错误。有两个主要测在身份识别或确认过程中会有错误。有两个主要测量因子能够表明任何一个生物测量技术正确性，可量因子能够表明任何一个生物测量技术正确性，可靠性。靠性。拒假率（拒假率（FRR）在进行生物测量时，对某对象某一生物特征进行生在进行生物测量时，对某对象某一生物特征进行生物测量所得结果与该对象已经统计在系统中模板不物测量所得结果与该对象已经统计在系统中模板不匹配，这时拒假事件发生。匹配，这时拒假事件发生。容假率（容假率（FAR）在生物测量时，有一个可能性在生物测量时，有一个可能性对某一个对象某对某一个对象某一生物特征扫描取得数据与数据库中另外一个非该一生物特征扫描取得数据与数据库中另外一个非该对象模板足够相同以至于匹配对象模板足够相同以至于匹配,这种错误叫做接收这种错误叫做接收假事件，相关概率叫做容假率假事件，相关概率叫做容假率FAR。第45页第46页生物识别技术生物识别技术FARFAR以及以及FRRFRRFaceFace面部识别面部识别 Fp-chip Fp-chip 指纹芯片采集指纹芯片采集 FP-chip(2)FP-chip(2)指纹芯片采集（指纹芯片采集（2 2）FP-optical FP-optical 指纹光学采集指纹光学采集Hand Hand 掌纹掌纹 Iris Iris 虹膜虹膜 VeinVein血管血管VoiceVoice声音声音第47页第48页