指紋用于人類識(shí)別和驗(yàn)證已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了,并且在全球已經(jīng)非常普及。有很多種對(duì)人進(jìn)行識(shí)別的方法,但是指紋識(shí)別發(fā)展非常迅速,這是因?yàn)樗嬗薪?jīng)實(shí)際應(yīng)用證實(shí)了的高可靠性、高精度和穩(wěn)定的成本性能。
指紋驗(yàn)證/識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的因素
NEC公司的指紋驗(yàn)證/識(shí)別軟件已經(jīng)被多個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果證明是最好的產(chǎn)品之一,包括像美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會(huì)組織的基準(zhǔn)測(cè)試。很多人會(huì)認(rèn)為指紋驗(yàn)證/識(shí)別的性能取決于驗(yàn)證/識(shí)別軟件,這些軟件提取被識(shí)別人的指紋圖像,然后將這些圖像與存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的指紋特性進(jìn)行對(duì)比。然而,要完成識(shí)別,系統(tǒng)需要考慮參考特性數(shù)據(jù),這些來自基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)會(huì)達(dá)數(shù)百萬,甚至更多。很自然,識(shí)別軟件的性能非常重要,但是,這并不是實(shí)際指紋系統(tǒng)中的唯一要素。比識(shí)別軟件更為重要的是在不同的照明條件和皮膚狀態(tài)下對(duì)指紋圖像質(zhì)量的控制。盡管指紋傳感器的角色很重要,但是很少有人知道市面上指紋圖像獲取設(shè)備的差異。
至今有很多研發(fā)工作被放在開發(fā)新的指紋傳感器,以確保在各種照明和皮膚狀態(tài)下獲取高質(zhì)量的指紋圖像。人們依然在全球范圍內(nèi)尋求和開發(fā)新的傳感器。
為同樣的目的,NEC的工程師們?yōu)殚_發(fā)高性能的指紋傳感技術(shù)努力工作了許多年,并且已經(jīng)成功開發(fā)出獲得優(yōu)質(zhì)指紋圖像的新方法,甚至是從非常干到非常濕的手指條件下。這種方法稱為“手指內(nèi)幅射光散射讀取法”。圖1給出了這種方法的示意圖。在這種方法下,光線從LED發(fā)光二極管射入到手指,然后從手指的表面幅射出來,然后被傳感器陣列單元直接檢測(cè)到。峰脊處的光直接進(jìn)入傳感器單元并被識(shí)別為明亮部分,峰谷區(qū)的光線會(huì)在手指表面散射,只能檢測(cè)到一部分,因此被識(shí)別為黑暗部分。這種傳感器以此捕獲指紋圖像。圖2是NEC指紋識(shí)別產(chǎn)品PU800的照片,它采用了兩維陣列單元。NEC還開發(fā)了另外一種產(chǎn)品系列- PU700系列,它使用一維線性陣列傳感器掃描指紋表面,并利用全景合成方法合成指紋圖像。利用這些新型傳感器,很少有人無法將他們的10個(gè)手指全部錄入。
指紋系統(tǒng)應(yīng)用
指紋應(yīng)用在全球得到了迅速普及,并被廣泛用于個(gè)人用途,例如個(gè)人電腦的登錄控制以及進(jìn)入高度安全區(qū)域的門禁控制。一個(gè)相對(duì)較新而且有意思的應(yīng)用是新生兒監(jiān)護(hù)房。房間里只需安裝一個(gè)這樣的系統(tǒng)就能控制陌生人的靠近,從而有效防止對(duì)新生兒的綁架。此外,指紋傳感器現(xiàn)在已被嵌入到很多移動(dòng)終端中。指紋識(shí)別是一種非常適合各種移動(dòng)應(yīng)用的生物識(shí)別模式,這些應(yīng)用需要很小尺寸的傳感器。指紋識(shí)別現(xiàn)在還被廣泛用于官方應(yīng)用的認(rèn)證確認(rèn)。例如,有幾個(gè)國家利用指紋識(shí)別技術(shù)來確保駕照、養(yǎng)老金支付和很多其他類社保應(yīng)用不能被復(fù)制。識(shí)別卡不僅能存儲(chǔ)臉部圖像數(shù)據(jù),還能保存指紋數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)安全的社會(huì)或技術(shù)服務(wù)。這種技術(shù)還能用來開拓很多新型的自動(dòng)識(shí)別服務(wù),例如國際機(jī)場(chǎng)中針對(duì)那些經(jīng)常旅行的乘客的特別通道,以確保順利的登機(jī)和離機(jī)過程。
圖1:“手指內(nèi)幅射光散射讀取法”示意圖。
臉部識(shí)別與應(yīng)用
臉部圖像識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式用戶友好的技術(shù)。它不需要任何特殊的工作來輸入臉部生物特征識(shí)別數(shù)據(jù),臉部圖像可以被操作人員用來直接進(jìn)行對(duì)人的驗(yàn)證和識(shí)別。這種技術(shù)還是可以追蹤的,可以有效地威懾犯罪。臉部生物特征識(shí)別技術(shù)并沒有指紋特征識(shí)別技術(shù)那樣準(zhǔn)確,但是具有足夠的精度實(shí)現(xiàn)訪問控制驗(yàn)證和用戶認(rèn)證。
NeoFace是NEC公司針對(duì)臉部圖形驗(yàn)證和識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)的生物特征識(shí)別產(chǎn)品。NEC擁有一個(gè)用于監(jiān)視用戶臉面的個(gè)人電腦軟件包“Face Monitor”,該系統(tǒng)會(huì)不斷進(jìn)行驗(yàn)證以檢查當(dāng)前用戶是否是注冊(cè)用戶。最近的移動(dòng)電話大都具有了數(shù)碼相機(jī)功能,現(xiàn)在某些型號(hào)的移動(dòng)電話還增加了臉部驗(yàn)證功能,例如NEC公司的N903i移動(dòng)電話。在國際機(jī)場(chǎng)和其他邊界安全出入口,NeoFace臉部圖形識(shí)別系統(tǒng)可以幫助移民官員發(fā)現(xiàn)非法移民。
圖2: NEC的PU800單元
安全性和便利性
生物特征識(shí)別系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)通常要組合生物特征識(shí)別、密碼或暗號(hào)等多種安全措施。一些安全專家認(rèn)為這樣并不安全,因?yàn)榇嬖趦蓚€(gè)入口。真是這樣嗎？我認(rèn)為某些安全系統(tǒng)的弱點(diǎn)是對(duì)用戶來說不夠便利。人們更愿意使用簡(jiǎn)單的、并不安全的密碼,例如生日或電話號(hào)碼,這些可以很容易記住。
對(duì)生物特征識(shí)別系統(tǒng)的另外一個(gè)批評(píng)是,一旦所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被泄露,將是災(zāi)難性的,因?yàn)樗荒芟衩艽a或PIN那樣被修改。如果所用的是特征數(shù)據(jù)而不是圖形數(shù)據(jù),那將變得很難模仿。指紋系統(tǒng)通常只保存加密的特征數(shù)據(jù),并不保存指紋圖像本身,以提高安全等級(jí)。如果加密足夠,那么被泄露的信息也不能用于攻擊。為解決冒名頂替者的入侵,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì),包括保護(hù)加密消息以及防止篡改設(shè)備。模仿本身并沒有盜取密碼那么容易。未來對(duì)這個(gè)問題的可能解決辦法是探測(cè)生命的技術(shù)。這正在成為越來越重要的研究課題,但是相關(guān)研究依然還處于不成熟的階段。
生物特征識(shí)別數(shù)據(jù)據(jù)說是非常私人性的數(shù)據(jù)。然而,你的臉部總是公開的,而且你在日常生活中總是到處留下指紋。因此,生物特征識(shí)別信息并沒有人們想象中那么機(jī)密。雖然虹膜或皮膚紋理信息如果在沒征得別人同意的情況下很難獲得,但是難以保證未經(jīng)本人同意的情況下,在其未經(jīng)意之間掃描得到。事實(shí)上,最近的一個(gè)新聞故事告訴我們,目前已經(jīng)開發(fā)出一種新技術(shù),當(dāng)人走過一個(gè)大門時(shí)就能對(duì)他的虹膜進(jìn)行掃描,他不會(huì)意識(shí)到他的虹膜圖像已經(jīng)被別人獲得。
因此,我們應(yīng)該從風(fēng)險(xiǎn)的角度來評(píng)估一個(gè)系統(tǒng)的安全性,包括人們動(dòng)作的傾向性,而不是僅僅從基于數(shù)學(xué)建模的技術(shù)弱點(diǎn)來評(píng)估。生物特征識(shí)別數(shù)據(jù)本身并不一定是什么機(jī)密,但是它應(yīng)該是一種受保護(hù)的人權(quán),在未經(jīng)本人的同意下不能獲得和使用這種數(shù)據(jù)。生物特征識(shí)別的這種思想或概念是將來生物特征識(shí)別技術(shù)普及的關(guān)鍵,是確保個(gè)人安全與社會(huì)和諧幸福的重要因素。
作者:MASANORI MIZOGUCHI
政府解決方案運(yùn)營部經(jīng)理
NEC公司
