指纹识别中的图像处理研究------背景与基础名词解释（二）

　1.3几种生物识别技术的比较

　　生物识别技术或使用人体的生理特征，或使用人的行为动作。但是从识别的准确度而言，生理特征要比行为动作更加可靠。因为生理特征反映了人体更本质的部分，在操作过程中有更好的重复性，而且不易模仿、复制。目前，广泛使用或热点研究的生物识别技术有：人脸识别、指纹识别、掌形识别、手部血管识别、虹膜识别、视网膜图形识别、面部热象图识别、人耳识别、签名识别和声纹识别[36].其中人脸、指纹、掌形、手部血管、虹膜、面部热象图、人耳和视网膜图形属于生理特征，而签名和声纹属于行为动作。

　　人脸识别：是最直观的，也是最常用的身份认证手段。根据其应用目的不同，人脸识别分为静态识别和动态识别两种模式.所谓静态识别就是用来识别的人脸图像是静态图像，且背景及其它外界条件不变。这种情况下人脸的检测和分割都非常简单，同一人脸的不同图像间的距离比较小，因此识别就变得相对容易。

　　而动态人脸识别则是指在复杂的变化背景下对人脸进行识别，这种识别模式干扰因素较多，目前还只是处于实验室研究阶段，还有许多问题亟待解决。人脸识别还主要是利用人面部各器官如眼睛、眉毛、鼻子、嘴和下巴间的位置关系。目前，人脸识别中所用的有效的算法有基本元素分析法(PCA)，线形辨别分析法(LDA)，奇异点值分解法(SVD)，局部特征分析法以及各种基于神经网络的算法.

　　面部热像图识别的基本原理是这样的：当热量通过面部组织，会被皮肤发散，从而使皮下血液系统呈现出一种独特的面部信号.这种信号可以被红外照相机获取，通常就称之为面部热像图。相对于人脸识别来说，面部热像识别很难被假冒。即使是精巧的外科手术，因为难于对血管重新布线，改变它的结构;并且，获取面部热像图也不依赖于外部光源。目前面部热像图是否具有唯一性和稳定性，还有待进一步验证。

　　指纹是分布在人体手指表面凸凹不平的纹线。不同指纹的纹线在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，指纹是具有唯一性的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。多年来，人们对指纹和指纹识别做了大量的研究.指纹的唯一性与稳定性已经得到了有力的验证，并在司法、公安和各种安全防护系统广泛应用。指纹识别作为模式识别最先涉足的领域之一，发展极为迅猛，实际上在很多场合已经成为生物识别技术的代名词。

　　掌形识别是利用手掌的几何尺寸关系来识别人的身份，这些尺寸主要包括手掌的形状，手指的长度和宽度以及手指的三维特征等等。掌形图像的获取，可以使用机械或光学的方法。基于手掌的身份认证系统目前在世界各地有广泛应用，如1996年亚特兰大奥运会和迪斯尼主题公园等.这种识别技术非常简单，并且价格低廉，可以很方便地嵌入已有应用系统，识别的精度在一定条件下也较为可靠，人们对其也能够接受。关于这种技术，它最大的缺点在于如果用于大人群的身份认证，其识别可靠性会大大下降，因此，它一般只用于验证系统。此外掌形识别还有一下的问题

　　①掌形也比较容易被仿冒，系统本身的物理尺寸也较为庞大;

　　②掌形的稳定性较差。

　　手部的血管分布作为一种较稳定的生物特征，可以被用于身份识.通过红外照相机，我们可以获取手部血管的数字化图像。手部血管的结构很难通过手术加以改变，因此别人无法模仿。基于手部血管识别的系统，其精确度基本可以满足应用要求，并且，一般说来，人们对其也较易接受。这种识别技术的不足在于，到目前为止，手部血管特征的唯一性还无法得到可靠的证明。人的虹膜组织结构依赖于胚胎生长发育的环境，它对于每个人来说都是独一无二和终生不变的.即使是同一个人，他的左右眼虹膜也是不一样的。虹膜不与其它任何外界环境相关联，也无法用手术修补。所有这些特征使虹膜识别成为一种最为安全可靠的认证手段，实验表明，其识别精度甚至超过了DNA.虹膜识别技术要求的算法复杂度相对来说比较简单，但其识别精度却相当高。当前，制约虹膜识别技术应用的主要有以下两个原因：

　　①。虹膜图像的采集需要用光线扫描人的眼睛，会使人感到不适;

　　②。虹膜扫描器的价格太高，目前还很难向普通民用市场推广。视网膜图形识别与虹膜识别类似，有很高的可靠性，但是因为它对人眼有刺激作用，且价格也一直居高不下，所以没有能够在应用中推广。

　　以上介绍了当今流行的几种生物识别技术，表1.2给出了这几种生物识别技术的唯一性、稳定性、可采集性、识别精度、防伪性能等参数。从表中我们可以看出，指纹识别技术从唯一性、稳定性、识别精度、防伪性能等方面均有优势，是一种值得推广的生物识别技术。