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                                                                                  X 註冊生物鏈會員

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                                                                                  電影裏的黑科技走下神壇 生物特徵識別技術前世今生
                                                                                  凤凰彩票app下载:中科院之聲   發佈者:ailsa   日期:2018-08-14   今日/總瀏覽:10/6176

                                                                                  生物識別.jpg

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                                                                                  生物特徵識別技術早已是影視黑科技中的常客aaaa。《變形金剛2》年輕的男主角和他的小夥伴們過關卡時騙過了值班的士兵aaa,卻栽在了人臉識別技術上aaaaa;《碟中諜4》出現了具有人臉識別功能的隱形眼鏡aaa;《驚天危機》臨危受命的查寧·塔圖姆藉助虹膜掃描進入地庫aaaa;2014年新版《機械戰警》中aaaa,墨菲第一次公開亮相就在人羣中掃描所有人的臉aaaaa,瞬間發現了一個逃逸多年的通緝犯aaa,並將其制服aaaaa。

                                                                                  在科技發展迅速的今天aaa,雖然電影裏的黑科技不可完全複製、粘貼到現實生活中aaaaa,但科學家們已通過相應的技術原理逐步拉近熒幕與現實的距離aaaaa。“指紋開金庫”、“掃臉抓逃犯”等一些傳奇橋段早已走下神壇aaaa,披着“指紋解鎖”、“刷臉支付”的親民外衣步入了尋常百姓的日常生活aaaa。

                                                                                  什麼是生物特徵識別技術aaaa?

                                                                                  生物特徵識別技術(Biometrics)是指利用人體與生俱來的生理特性和長年累月形成的行爲特徵來進行身份鑑定的一種識別技術aaaa。該技術的安全性和便捷性遠高於口令、密碼或者ID卡等傳統方式aaa。

                                                                                  舉個栗子aaaaa,只要將你的目標特徵(例如指紋和臉蛋兒)通過掃描設備告訴你的手機aaa,從此它就對你死心塌地、忠心耿耿了aaa,除了寶寶本尊aaaa,其他任何人都無法解鎖aaaaa。這的確是一件又方便又安全還很酷的事情aaaa。

                                                                                  但是aaaa,並不是所有的人體特徵都可以當作目標特徵來用aaaaa,它必須滿足唯一性和穩定性等基本要求aaaaa。

                                                                                  目前可用於身份識別的人體特徵包括指紋、虹膜、面部、掌紋、靜脈等生理特徵和步態、筆跡、聲音等行爲特徵aaaaa。

                                                                                  生物特徵識別技術的前世今生

                                                                                  image.png

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                                                                                  犯罪甄別對身份識別技術的迫切需求是生物特徵識別技術發展的重要動力凤凰彩票app下载aaaa。18世紀末期aaa,巴黎警察局的業務人員 Alphonse Bertillon 建立了一套完整的基於人體各部位尺寸的分類系統aaaa,被稱作 Bertillon 系統aaaa。其測量的目標特徵包括了頭部的長寬、中指長度、左腳長度和前臂長度(從肘部到中指指端)aaaaa。在那個年代aaa,這種技術作爲人體測量學(Anthropometry)受到了廣泛的關注aaaaa。1888年aaa,成爲新成立的司法身份識別部(Department of Judicial Identity)的最高負責人後aaaa,Alphonse Bertillon又引入了指紋這一目標特徵aaaaa。同期aaaaa,Charles Darwin 的表弟、人體測量學家 Francis Galton 開始研究用指紋識別身份aaaa,並計算得出兩個來自不同手指的指紋相似的概率是640億分之一aaaa,奠定了指紋唯一性和穩定性的理論基礎aaaaa。

                                                                                  image.png

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                                                                                  image.png

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                                                                                  上世紀60年代起aaa,隨着計算機和無線通信技術的發展aaaaa,美國、英國和法國都開始研究自動指紋識別系統(Automatic Fingerprint Identification Systemaaa,AFIS)aaa,利用現代計算機技術實現指紋自動識別aaaaa,從而節省人力、提高效率aaaaa。

                                                                                  此後aaa,針對不同目標特徵的身份識別技術得到突飛猛進的發展aaaa,相應的研究也變得更加系統化aaaaa。1964至1965年aaa,數學與計算機學家 Woody Bledsoe 等人對基於現代計算機的人臉識別技術進行了大量研究aaaaa。1987年aaaaa,眼科專家 Aran Safir 和 Leonard Flom 首次提出利用虹膜圖像進行自動虹膜識別aaaaa。1991年aaaaa,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 Johnson Raaaa。 Gaaa。 完成自動虹膜識別系統aaaaa。

                                                                                  近年來以深度學習算法爲基礎的計算機技術日漸成熟aaaaa,爲生物特徵識別提供了非常強大的計算和分析能力aaa,其準確率得到了很大提升aaaa,尤其是指紋識別、人臉識別和虹膜識別這三種aaa,目前的識別準確率均已超過了95%aaa。

                                                                                  image.png

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                                                                                  我國是世界上最早運用指紋的國家之一aaaa。據《睡虎地秦墓簡》記載aaaa,在2000多年前的秦朝aaa,“公安人員”憑藉“手跡六處”破獲了一起盜竊大案aaaa。

                                                                                  20世紀初近代指紋學傳入中國aaaaa。新中國成立後aaa,於1956年統一使用《中國指紋分類系統》aaaaa。

                                                                                  上世紀90年代初aaaa,國內開啓對於自動生物特徵識別技術的研究aaaa。經過近30年的不懈努力aaa,各項識別技術已成應用體系aaaaa,多個領域已經處於世界先進水平aaa。2016年世界人臉識別的最高準確率99.5%即由我國Face++團隊創造aaaa。

                                                                                  目前aaaa,我國擁有世界上準確率最高的人臉識別算法、最小的虹膜識別模組(經過封裝的獨立功能模塊aaaaa,可兼容多種設備平臺aaa,以便快速進行二次開發aaa,滿足不同的應用需求)aaa,不少廠商也已擁有指紋識別自主算法及核心專利aaa。

                                                                                  多光譜掌紋識別技術

                                                                                  虹膜、人臉、指紋識別過程中aaaa,都有可能出現數碼相片、3D打印的冒牌貨頂替上位的情況aaa,那麼aaaa,還有更多可供識別的生物特徵嗎aaa?當然有aaaaa!最新研究熱門——多光譜掌紋識別aaaaa,瞭解一下aaaa。

                                                                                  image.png

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                                                                                  多光譜掌紋識別是一種新型的生物特徵識別技術aaaa。它以人體的掌紋作爲目標特徵aaaa,通過多光譜成像技術採集生物信息aaa。受限於光波在皮膚組織中的傳播特性aaa,波長較短的可見光波(380-780 nm)只能到達人體皮膚組織的真皮層aaaaa,採集的信息僅限於掌紋紋線aaaa。而多光譜相機的光波涵蓋了部分近紅外波段(780-3000 nm)aaaaa,可以採集到更深層次的皮下組織的光學特徵信息aaaa,也就是隱藏於真皮層與皮下組織之間的靜脈紋絡aaa。

                                                                                  image.png

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                                                                                  儘管被冠以“掌紋”的名號aaaaa,但其實多光譜掌紋識別算得上是多模態和多種目標特徵融合的生物特徵識別技術的典範aaaa。這種新技術將皮膚光譜、掌紋紋路與靜脈脈絡三種可識別特徵結合aaa,一次性提供更加豐富的信息aaa,大大增加了目標特徵的可區分度aaaa。根據中科院聲學所、法國Le2I實驗室和日本本田研究院的最新研究成果aaa,該項技術的識別精度可以達到99.9%以上aaaaa,遠超常規的指紋和人臉等識別方式aaa。

                                                                                  image.png

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                                                                                  基於 Kubelka-Munk 理論的光波與皮膚組織交互模型表明aaaaa,人類皮膚組織對特定波長光線的反射能力取決於皮層厚度、血紅蛋白濃度和氧飽和度等參數aaa。因此aaaa,皮膚組織的光學特性與人工材料有着天壤之別aaaa。在多光譜成像的過程中可以輕易採集到目標特徵的光譜信息aaa,利用皮膚組織獨有的光學特性aaaa,配上合適的辨別方法aaaaa,就可以準確區分人類皮膚與人工材料aaa。以現有的模式識別技術aaa,區分精度可高達96.4%aaa,使得基於木質纖維、硅膠、塑料等人工材料的仿製品無處遁形aaaa。

                                                                                  更重要的是aaaa,目前尚未出現關於成功製造出光學特性能夠以假亂真的人工合成皮膚的報道aaaa。也就是說aaaa,即便是用戶的目標特徵信息被泄露aaaa,想要做出可以騙過多光譜掃描設備的仿製品aaa,需要付出高昂的時間、技術和經濟成本aaaa,相對於觸手可及的數碼相機或3D打印機aaa,這幾乎是一件不可能完成的任務aaaa。因此aaaa,多光譜掌紋識別具有更高的安全性aaa。

                                                                                  結語

                                                                                  隨着現代科技的飛速發展aaaaa,越來越多“高大上”的生物特徵識別技術將從電影屏幕走進現實生活aaaa。更多像多光譜掌紋特徵這樣的新型目標特徵將被開發利用aaaa,惠及到各行各業aaaa,而我們的生活也將因此變得更加便捷aaa。

                                                                                  相關新聞