机器视觉应用于生物特征识别收藏

    身份识别是人类社会生活的一个最基本问题每一个人每一天都会遇到，无处不在早在多年前人类就开始使用机械钥匙，这可是说是最早的身份识别技术随着近代电子科技的发展，密码、条形码、磁条卡、射频卡证件走进了人们的生活，但这类身份识别技术都是通过“你有什么?”或者“你知道什么”来实现，易被伪造且容易丢失遗忘，不方便，不安全，不能真正认证到人本身。

    随着信息化的高速发展，最新一代的身份识别技术——生物特征识别技术应运而生，它是利用人类固有的生理或行为特征来识别与验证身份的技术它是目前最为方便与安全的识别技术    目前的主要研究方向包括：采用人体固有的生理特征（如人脸、指纹、虹膜、静脉、视网膜、掌纹、耳廓）进行的身份认证技术和利用后天形成的行为特征（如签名、笔迹、声音、步态,按键力度）进行的身份认证技术。

与传统的身份鉴定手段相比，基于生物特征识别的身份鉴定技术具有如下优点：　　（1）不会遗忘或丢失；　　（2）防伪性能好，不易伪造或被盗；　　（3）“随身携带”，随时随地可用    正是由于生物特征身份识别认证具有上述优点，基于生物特征的身份识别认证技术受到了各国的极大重视。

　　生物特征识别要经历两个阶段：生物特征的提取阶段和特征的提取和对比    在生物特征的提取阶段，最理想的传感器是视觉传感器，如CCD和CMOS，除了声音特征，大部分的生物特征都可以在二维或者三维的图像中获取其所有的特征信息，并且采集过程可以是非接触式的，隐藏式的，不对原特征造成破坏，也是用户比较容易接受的方式。

　　有了包含生物特征信息的图像，接下来最重要的工作就是特征的提取和对比，这部分工作由图像处理软件来完成在国外，长期以来表现优异的图像处理软件Halcon在生物特征识别方面依旧很抢眼，其提供的案例中就包含了虹膜、识别、人脸、笔迹等多种识别方法，在此基础上，系统集成商可以轻松高效的完成产品开发，而科研工作者可以省略掉枯燥的前期基础研究工作，更快的进入前沿课题的研究。

而在国内，开发单一类型应用的集成商比较多，产品如指纹识别打卡机，用于高端场所的虹膜识别系统，用于刑侦等的人脸识别和静脉识别系统等，已经推出并取得了一定的实际应用，而真正意义上专门针对生物识别技术的图像处理软件产品是没有的，因此还是高校的一个热门研究领域。

    根据美国咨询机构 Transparency Market Research 的预计，全球生物识别技术市场规模将从 2015 年的 112.4 亿美元，增长至 2020 年的 233 亿美元，复合年均增速为15.7%。

生物识别市场正处在快速增长当中    全球生物识别市场结构中，指纹识别份额达到58%，人脸识别的份额为18%，紧随其后的是新兴的虹膜识别，份额为7%，此外还有与指纹识别类似的掌纹识别，以及声纹识别和静脉识别等。

人脸识别    人脸与人体的其它生物特征（指纹、虹膜等）一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提，与其它类型的生物识别比较人脸识别具有如下特点：    非强制性：用户不需要专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下就可获取人脸图像，这样的取样方式没有“强制性”；

    非接触性：用户不需要和设备直接接触就能获取人脸图像；    并发性：在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别；    符合视觉特性：“以貌识人”的特性，以及操作简单、结果直观、隐蔽性好等特点。

    当下，人脸识别技术已经非常成熟，国内产业链也趋于完善    人脸识别在具备较高便利性的同时，其安全性也相对较弱一些识别准确率会受到环境的光线、识别距离等多方面因素影响；另外，当用户通过画妆、整容对于面部进行一些改变时也会影响人脸识别的准确性。

这些都是企业亟待突破的技术难题指纹识别    我国第二代身份证便实现了指纹采集，且各大智能手机都纷纷实现了指纹解锁功能与其他生物识别技术相比，指纹识别早已经在消费电子、安防等产业中广泛应用，通过时间和实践的检验，技术方面也在不断的革新。

    虽然每个人的指纹识别都是独一无二的，但并不适用于每一个行业、每一个人例如，双手长期徒手工作业的人们便会为指纹识别而烦恼，他们的手指若有丝毫破损或干湿环境里、沾有异物则指纹识别功能要失效了另外对于在严寒区域或者严寒气候下，亦或者人们需要长时间带手套的环境当中，这也将使得指纹识别变得不那么便利。

虹膜识别    人的眼睛结构由巩膜、虹膜、瞳孔晶状体、视网膜等部分组成虹膜在胎儿发育阶段形成后，在整个生命历程中将是保持不变的这些特征决定了虹膜特征的唯一性，同时也决定了身份识别的唯一性因此，可以将眼睛的虹膜特征作为每个人的身份识别对象。

    根据富士通方面的数据，虹膜识别的错误识别可能为 1/1500000，而苹果 TouchID 的错误识别可能为 1/50000，虹膜识别的准确率高达当前指纹方案的三十倍，而虹膜识别又属于非接触式的识别，识别非常方便高效。

此外，虹膜识别还具有唯一性、稳定性、不可复制性、活体检测等特点，综合安全性能上占据绝对优势，安全等级来说是目前最高的    目前，虹膜识别凭借其超高的精确性和使用的便捷性，已经广泛应用于金融、医疗、安检、安防、特种行业考勤与门禁、工业控制等领域。

掌静脉识别    掌静脉识别系统就是首先通过静脉识别仪取得个人掌静脉分布图，从掌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。

    静脉识别具有高度防伪、简便易用、快速识别及高度准确四大特点最为重要的一点是，指静脉识别的特征已被国际公认具有唯一性，且和视网膜相当，在其拒真率（相同结构图，而被算法识别为不同）低于万分之一的情况下，其识假率（不同结构图，而被算法识别为相同）可低于10万分之一。

但它同样有着难以规避的缺点：   （1）手背静脉仍可能随着年龄和生理的变化而发生变化，永久性尚未得到证实；   （2）仍然存在无法成功注册登记的可能；   （3）由于采集方式受自身特点的限制，产品难以小型化；

   （4）采集设备有特殊要求，设计相对复杂，制造成本高声纹识别    与其他生物特征相比，声纹识别的优势在于：   （1）声纹提取方便，可在不知不觉中完成，因此使用者的接受程度也高；   （2）获取语音的识别成本低廉，使用简单，一个麦克风即可，在使用通讯设备时更无需额外的录音设备；。

   （3）适合远程身份确认，只需要一个麦克风或电话、手机就可以通过网路(通讯网络或互联网络)实现远程登录；   （4）声纹辨认和确认的算法复杂度低；   （5）配合一些其他措施，如通过语音识别进行内容鉴别等，可以提高准确率。

这些优势使得声纹识别的应用越来越受到系统开发者和用户青睐    当然，声纹识别的应用有一些缺点：   （1）同一个人的声音具有易变性，易受身体状况、年龄、情绪等的影响；   （2）不同的麦克风和信道对识别性能有影响；

   （3）环境噪音对识别有干扰；   （4）混合说话人的情形下人的声纹特征不易提取    所以，声纹识别目前主要还是被用于一些对于身份安全性要求并不太高的场景当中，比如现在比较热门的智能音响步态识别    步态识别是近年来越来越多的研究者所关注的一种较新的生物认证技术，它是通过人的走路方式来识别人的身份的方法。

    步态识别是一种非接触的生物特征识别技术因为它不需要人的行为配合；特别适合于远距离的身份识别这是任何生物特征识别所无法比拟的，不容易伪装是让犯罪分子防不胜防的追捕手段，它不仅可以分析闭路电视捕捉到的嫌犯的行动情况，还能把它们同嫌犯走路的姿态进行比较。

在一些凶杀案中，往往凶犯不让你看到他们的脸，但却能看到凶手走路的样子采集装置简单、经济因为只需要一个监控摄像头就行    生物识别技术也将迎来新的变化和需求，生物识别技术与互联网、物联网的交集将成为各行业的着力点。

当前的单一的生物识别技术各有优缺点，在应用上难免会出现一些问题所以，在一些安全等级要求较高的应用场景当中，往往会采用两种甚至两种以上的生物识别技术进行验证随着物联网时代的到来，生物识别将拥有更为广阔的市场前景。

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