生物识别身份验证：技术的现状和发展趋势

作者：Stephen M.W.

一．前言

复杂的技术系统，新的严格数据保护法规，复杂的网络攻击，网络恐怖主义，国家资助的黑客攻击以及Internet的普遍存在，都促使人们对系统和数据保护的新方法提出了要求。在这种情况下，生物识别技术已经确立为最有效，准确，可靠和快速的用户识别和认证方式。虽然以前是政府和十亿美元公司的财产，但由于传感器和相关系统的价格下降，准确性的巨大提高以及公众的接受度越来越高，生物识别和生物识别认证已被迅速采用。

生物识别技术利用个人独特的身体或行为属性来验证其身份。它的工作原理是首先捕获用户的数据并创建生物特征模板。然后，将模板与随后的用户数据捕获进行比较，以确定相似性。身份验证和识别系统使用不同的生物识别类型。随着技术的发展，我们可以预期这些数字会增加。

二．正文

1.面部识别

在生物识别类型中，面部识别是最古老的。它已经存在了很长时间，直到人类，并且在现代信息系统之前已有数千年的历史。甚至婴儿也会通过记住记忆的面孔来识别很小的家人和朋友。随着信息技术的发展，面部识别已经从易于出错的手动过程转变为一种自动化，精确的过程。
面部识别系统基于数十个节点测量面部几何形状。节点是端点，包括眼窝深度，che骨形状，鼻子长度和嘴巴宽度。然后将维度转换为唯一的签名，这是将来进行身份验证的基础。
2.语音识别
语音作为人际交往的一种手段，可以追溯到人类说话的能力。每个人的声道（包括喉，嘴和鼻子）的形状决定了他们发出的声音。然而，声音总是在面对面孔识别时处于次要位置，因为它更容易出现误报。

但是，现代语音识别系统并不依赖于人类识别语音属于谁的能力。取而代之的是，他们提取人的音调，口音，变化，频率，节奏，拐点，语速等的详细度量，以开发用于用户身份验证的独特语音签名。
3.指纹

指纹识别可以说是生物识别技术的第一种形式，已得到广泛的系统应用。它可以测量一个人手指上独特的拱形，环状，螺纹状和脊状，以及犁沟，边缘和细节的轮廓。捕获打印后，身份验证算法将创建一个唯一的数字模板。
随后将每个新的指纹扫描与此模板进行比较，以确认请求访问的个人确实是他们所说的真实身份。指纹生物识别技术可用于从门锁到银行系统的所有事物。
4.手/手指静脉
通常，生物特征认证很难破解。不过，某些生物识别类型比其他类型更难妥协。手/手指静脉图案更难于规避，不仅因为它们的复杂性，而且与指纹不同，它们出现在皮肤表面的深处。通过使用红外光数字化血管图像来创建生物识别模板。
5.手的几何形状
手的几何形状是对手的尺寸和特征（例如手指的宽度和长度，手指的弯曲度和手指的位置）的度量。它曾经显示出巨大的希望，并且似乎逐渐成为领先的身份验证生物识别类型之一。但是，随着人脸识别和指纹生物识别软件的发展，其相关性和用途已逐渐减少。
6.虹膜识别

虹膜包括塑造瞳孔并确定进入眼睛的光量的线状但粗壮的肌肉。虹膜生物识别认证依赖于测量这些肌肉的褶皱，这是每个人唯一的属性。

认证过程可以包括活动测试，例如闪烁。这是为了防止攻击者发动攻击并使用授权人员的眼睛进行访问。
7.视网膜扫描
视网膜扫描使用近红外摄像头来识别眼睛深处的毛细血管图案。给定细节程度，首先通过预处理对原始原始图像进行增强，然后将其转换为用于用户验证和注册的生物特征模板。
8. DNA匹配

在所有生物特征认证类型中，DNA匹配是唯一可以帮助追踪家族联系的方法。除指纹外，它是唯一可能遗留下来的指纹，从而有助于法医调查。DNA匹配主要用于灾难受害者识别，失踪人员搜索和人口贩运调查。
从血液，唾液，精液，头发，指甲等中捕获的DNA包含短串联重复序列（STR），可以将其与犯罪分子或失踪人员数据库中的STR进行比较，以确认其身份。
9.步态
步态是导致运动的人的运动的协调循环组合。随着计算机技术的兴起，现在有可能将其捕获为个人的签名，并因此作为标识的手段。
步态生物特征认证通过视频成像识别个人的步幅模式。该映射数据被转换为数学方程式。步态生物识别技术不引人注目，因此可用于人群监视或建筑物安全。您可以远离任何主题。
10.热成像
热谱图是显示热能分布的红外图像。生物特征热成像系统捕获人的血液在面部皮肤下移动时产生的图案。由于血管的模式是独特的，因此即使在同卵双胞胎中，生物特征识别图也很明显。因此，这使得这种认证方法比标准的面部识别系统更准确。
11.耳道形状
与大多数其他生物识别类型不同，耳道形状系统不依靠相机来捕获对象的测量值。取而代之的是，特殊的耳机传递无法听见的声波，因此可以对耳朵的声音进行独特的测量。麦克风捕获声波在耳道壁上以不同方向反弹时的反射。然后将捕获的数字副本用作身份验证模板。

三．总结

生物识别认证：现在很热并且还在增长
生物识别技术满足了组织，场所和系统证明个人身份的需求。生物识别技术可确保一定程度的准确性和安全性，而这是传统用户身份验证技术实际上无法实现的。而且与密码，文档和徽章不同，它很难伪造，窃取或交换。到2024年，全球生物识别市场预计将超过500亿美元。

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