生物识别技术解析及解决方案集锦

作者：时间：2017-10-25来源：网络收藏

　　所谓生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/368492.htm

　　现今已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等，但其中一部分技术含量高的生物识别手段还处于实验阶段。我们相信随着科学技术的飞速进步，将有越来越多的生物识别技术应用到实际生活中。

　　生物识别之指纹识别：实现指纹识别有多种方法。其中有些是仿效传统的公安部门使用的方法，比较指纹的局部细节；有些直接通过全部特征进行识别；还有一些使用更独特的方法，如指纹的波纹边缘模式和超声波。有些设备能即时测量手指指纹，有些则不能。在所有生物识别技术中，指纹识别是当前应用最为广泛的一种。指纹识别对于室内安全系统来说更为适合，因为可以有充分的条件为用户提供讲解和培训，而且系统运行环境也是可控的。由于其相对低廉的价格、较小的体积（可以很轻松地集成到键盘中）以及容易整合，所以在工作站安全访问系统中应用的几乎全部都是指纹识别。

　　指纹图像的获取技术主要有4种类型：光学扫描设备（例如微型三棱镜矩阵）、温差感应式指纹传感器、半导体指纹传感器、超声波指纹扫描。

　　生物识别之手掌几何学识别：手掌几何学识别就是通过测量使用者的手掌和手指的物理特征来进行识别，高级的产品还可以识别三维图象。作为一种已经确立的方法，手掌几何学识别不仅性能好，而且使用比较方便。它适用的场合是用户人数比较多，或者用户虽然不经常使用，但使用时很容易接受。如果需要，这种技术的准确性可以非常高，同时可以灵活地调整生物识别技术性能以适应相当广泛的使用要求。手形读取器使用的范围很广，且很容易集成到其他系统中，因此成为许多生物识别项目中的首选技术。

　　生物识别之声音识别：声音识别就是通过分析使用者的声音的物理特性来进行识别的技术。现今，虽然已经有一些声音识别产品进入市场，但使用起来还不太方便，这主要是因为传感器和人的声音可变性都很大。另外，比起其他的生物识别技术，它使用的步骤也比较复杂，在某些场合显得不方便。很多研究工作正在进行中，我们相信声音识别技术将取得重大进展。

　　生物识别之视网膜识别：视网膜识别使用光学设备发出的低强度光源扫描视网膜上独特的图案。有证据显示，视网膜扫描是十分精确的，但它要求使用者注视接收器并盯着一点。这对于戴眼镜的人来说很不方便，而且与接受器的距离很近，也让人不太舒服。所以尽管视网膜识别技术本身很好，但用户的接受程度很低。因此，该类产品虽在20世纪90年代经过重新设计，加强了连通性，改进了用户界面，但仍然是一种非主流的生物识别产品。

　　生物识别之面部识别：这是一种相当引人注意的技术，它的性能也经常被误解。关于面部识别，经常有一些夸张的言论，但实际是很难实现的。比较两个静态图象是一回事，在人群中发现和确认某个人的身份而不引起别人的注意，就是完全不同的另一回事了。有些系统宣称能做到后一点，但它们实际上做的是前一种事，这实际并不是生物识别。从用户的角度很容易理解面部识别的吸引力，但人们对这种技术的期望应该比较现实。面部识别在实际应用中还很少成功。但一旦克服了技术障碍，它将成为一种重要的生物识别方法。2012年，武汉公安正构建一套高精准人像识别系统，建成后能在1秒钟内比对1亿次图像，瞬间可辨认嫌疑人。

　　这套系统主要通过安装在城市道路路口、两侧以及公交车上的25万个视频探头进行图像采集。视频监控将捕捉到的人像，与后台数据中犯罪嫌疑人面部特征进行精确比对，可在几秒内锁定犯罪嫌疑人。这套系统将在2013年3月投入实战应用。

　　面部识别技术应用在很多领域：

　　1、企业、住宅安全和管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。

　　2、电子护照及身份证。

　　3、公安、司法和刑侦。

　　4、自助服务。

　　5、信息安全。如计算机登录、电子政务和电子商务。

　　生物识别之静脉识别：静脉识别，使用近红外线读取静脉模式，与存储的静脉模式进行比较，进行本人识别的识别技术。工作原理，是依据人类手指中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到手指静脉的清晰图像。利用这一固有的科学特征，将实现对获取的影像进行分析、处理，从而得到手指静脉的生物特征，再将得到的手指静脉特征信息与事先注册的手指静脉特征进行比对，从而确认登录者的身份。

　　静脉识别系统就是首先通过静脉识别仪取得个人静脉分布图，从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值，通过红外线 CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像，将静脉的数字图像存贮在计算机系统中，将特征值存储。静脉比对时，实时采取静脉图，提取特征值，运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征，同存储在主机中静脉特征值比对，采用复杂的匹配算法对静脉特征进行匹配，从而对个人进行身份鉴定，确认身份。

　　在巨大的市场发展形势面前，将静脉识别产品嵌入到门禁控制系统中的新一代门禁控制产品正随着前些年的铺垫而日趋成熟。为了谋求门禁系统的智能化发展和赶上门禁市场飞速发展的列车，国内拥有静脉识别技术的企业整装待发，谋求爆破式发展。在此基础上开发适合中国市场的系列产品，并成功应用到监狱、计划生育、煤矿、信息安全、金融、教育、社保等行业或部门。而与此同时，众多门禁企业也正以引入“静脉”为门禁市场开辟蓝海。

　　生物识别之步态识别：步态识别，使用摄像头采集人体行走过程的图像序列，进行处理后同存储的数据进行比较，来达到身份识别的目的。中科院自动化所已经进行一定研究。步态识别作为一种生物识别技术，具有其它生物识别技术所不具有的独特优势，即在远距离或低视频质量情况下的识别潜力，且步态难以隐藏或伪装等。步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理，通常包括运动检测、特征提取与处理和识别分类三个阶段。

　　但是制约其发展还存在很多问题，比如拍摄角度发生改变，被识别人的衣着不同，携带有不同的东西，所拍摄的图像进行轮廓提取的时候会发生改变影响识别效果。但是该识别技术却可以实现远距离的身份识别在主动防御上有突出的性能。如果能突破现有的制约因素，在实际应用中必定有用武之地。

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　　综合对生物识别原理、应用的论述及原理探讨。重点介绍几种应用广泛且前景广阔的生物识别解决方案。

TI指纹识别技术解决方案

　　概述

　　指纹识别用于各种应用，包括电子门禁系统、智能卡、车辆点火开关控制系统、带指纹控制存取功能的 USB 记忆棒及许多其它应用。指纹扫描仪中的数字信号处理元件可执行滤波、转换、特征提取、匹配运算及其它算法等复杂的 DSP 功能。

　　指纹传感器可以运用电容、光学、压力或热感技术来获取手指特征的图像。最常用的指纹传感器解决方案首先使用激光或 LED 灯照亮指纹，然后使用 CCD 或价格较为低廉的 CMOS 传感器进行图像采集。指纹传感器通常为自包含模块，其包括可将模拟信息转换成数字化数据流的模数转换器。分辨率、动态范围和像素密度均是决定图像质量并影响传感器精确度的因素。

　　一旦采集到图像，数字信息将被传输到数字信号处理器以生成匹配。匹配过程的第一步即调节扫描的指纹。指纹阅读器很少将完整指纹用于识别。而是 DSP 使用算法提取每个指纹的特征和样式，以生成独特的数字代码。软件流中的第二步是读取从扫描的图像中生成的代码，然后将其与数据库的潜在匹配项进行比较。比较步骤将需要系统访问联网数据库或非易失性存储器中的指纹信息。

　　方框图

　　在生物辨识指纹扫描中对实时信号处理的需要使 C55x DSP 成为这一应用的一个引入注目的解决方案。C55x 在主动和被动模式下的低功耗功能使其成为指纹扫描应用的绝配，因为在绝大部分的时间里，处理器都处于低功耗模式。C55x DSP 的外设集成包括片上 LDO、片上存储器和用于连接的 USB Phy。安装片上外设凭借简化电路板布局和减少芯片总数降低了系统总成本。当通信外设与处理器被安装在同一芯片上时，保护您的器件免受 ESD 的来源的伤害也很重要。可以与人体接触的所有 IO 或通信外设或 ESD 的其它来源均应受到保护。像 TPD3E001 这样的器件可以为 USB 2.0 接口提供高达 15kV 的多通道 ESD 保护。

　　C55x 上发现的 LCD 桥接器可用于显示消息或选项菜单。TSC2003 触摸屏控制器与应用的集成为用户提供了一种从显示的菜单选择选项的方法。此应用还内置了音频功能，可以警报和预先录制的语音命令两种形式为用户提供反馈。这可以通过 C55x 的 I2S 功能实现，为音频 DAC 提供数字音频流。DAC3120 等器件包含能够驱动 2.5 瓦单声道扬声器的内置 AB 类放大器，可以将数字音频流转换成模拟信号并提高系统集成的能力。

　　相关器件

　　1.TMS320C67x应用框图