常见的生物识别技术范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的5篇常见的生物识别技术范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

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随着越来越多的电子设备不断进入日常生活，传统使用口令、密码或身份证号等来辨识身份的方式已远远不能满足人们对安全性和便利性的渴求。生物特征识别技术不再需要身份证号或密码，也免去随身携带智能卡之类物件的烦恼，它是根据人自身所拥有的东西，是人的个体特性，目前生物识别市场正处于快速增长当中。

1生物特征识别技术的历史

最早采用生物特征来鉴定人的身份可追溯到古埃及人采用测量人的尺寸来鉴定身份。指纹识别起源于古代的中国，而在美国和西欧，指纹识别技术也使用了有一百多年。1986年从事掌纹识别的RecognitionSystem,Inc.成立。1987年Drs.Flom&Safir研究虹膜获得专利。1990年从事签字识别的PenOp，Inc.在英国成立。1994年Drs.Atick,Griffin成立了从事人脸识别的Vi⁃sionicsCorp。

2生物特征识别技术的发展

每种生物特征识别技术不一定适合所有场合。例如有些人的指纹是很难提取特征的，患白内障的人虹膜会发生变化等。在对安全级别要求较高的领域中，人们往往需要结合多种生物特征来实现高精度的系统识别，提高鉴别系统的精确度和可靠性是未来身份鉴别领域发展的必然趋势。

3生物特征识别系统的内容

生物特征识别系统一般包括“生物特征采集子系统”“图像预处理子系统”“生物特征提取子系统”“生物特征鉴定子系统”和“生物特征数据库子系统”，以及系统识别的对象——人。在“生物特征数据库子系统”中建立了生物特征与相关身份信息的对应关系，并保证数据存储的安全性和可靠性。“生物特征鉴定子系统”通过模式识别方法，把待识别的生物特征与数据库子系统中生物特征进行比对，按照事先确定的筛选条件（阈值）决策来确定是否匹配成功。

4生物特征识别技术的种类

生物特征包括生理特征和行为特征，生理特征有指纹、人脸、手形、虹膜、人体气味和DNA等；行为特征有签名、声音、步态、击打键盘的力度等。

5基于生理特征的生物识别技术

5.1指纹识别

指纹识别的优势是该技术是较早被开发应用的，作为研发历史最为长久的生物识别技术是比较成熟的。提取指纹设备小巧方便，相应的价格成本也比较低。其缺点是指纹的采集是接触式的，人工操作比较耗时，可接受性较差，而且指纹也可以通过手术或者一些有创手段得以改变或者破坏，因此不是最稳定和可靠的身份识别手段。

5.2人脸识别

人脸识别与其它生物特征识别相比具有以下特点：（1）方便高效，在实际应用场景中，人脸识别可以同时进行多个人脸的分拣、判断以及识别。（2）非接触的，用户不需要和设备直接接触。（3）由于人脸脸部存在相似性，不同个体的区别不大，所有人脸的结构都相似。再加上现代妆容技术的发展，人脸识别还是有很大的识别难度。（4）人脸的易变性，人脸的外形其实并不稳定，可以通过脸部变化产生很多表情，而在不同的观察角度，人脸的视觉图像差别也较大。此外，人脸识别还受光照条件等多种因素的影响。

5.3虹膜识别

虹膜识别的优点有：虹膜本身具有稳定性和唯一性，基本不会随着人年龄的增长而发生变化；另外同一个人双眼的虹膜，包括双胞胎的虹膜特征都不会一样，相似概率为亿万分之一，所以虹膜识别最大的优点就是安全性高。在各项生物识别技术中，仅次于DNA。当然虹膜也有缺点：获取图像不是很方便，一般人眼和设备要保持在20cm-40cm，镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低，用户交互效果并不很好。另外虹膜识别技术依赖光学设备，需要红外灯配合红外镜头才能取到用于身份识别的虹膜图像。不同种族人的虹膜颜色不同，比如亚洲人和非洲人的虹膜是黑色或者棕色。由于很难将图像获取设备的尺寸小型化，设备造价高，所以无法大范围推广。

5.4视网膜识别

有人认为视网膜技术识别的可靠性和准确率要高于虹膜识别，所以基于视网膜的身份识别技术也是非常可靠、值得信赖的。视网膜识别技术的优点相似于虹膜技术，比如无法伪造，不会磨损，更不会老化，也不受疾病影响。缺点是到目前为止还无法证明在使用视网膜技术对用户进行检测时，是否对用户的健康有影响还需进一步确实。

5.5掌静脉识别

用掌静脉进行身份认证时，获取的是手掌内部的静脉图像特征，而不是手掌表面的图像特征。因此，掌静脉识别不同于指纹识别，它不存在因为手掌表面的损伤、磨损、干燥或太湿等带来的识别障碍。另外，和人脸识别技术相比，掌静脉识别时摄像机应对不同光照环境、双胞胎和化妆等问题时人工智能算法更加容易自我学习和调整。但它也存在一些缺点：（1）手背静脉的永久性尚未得到证实。（2）存在无法成功注册登记的可能。（3）采集设备要求特殊，相关设计比其它生物特征获取设备复杂，价格高，难于推广。（4）由于优秀的人工智能算法不多，只有极少数厂商能应对海量掌静脉数据的瞬时比对。

5.6人耳识别

人耳识别有基于二维图像的人耳识别、基于3D的人耳识别和耳纹识别。人耳识别和常用的几种生理特征识别技术相比有以下几个优势：（1）人耳识别相比于虹膜识别方法其人耳图像的获取更加便捷。（2）和人脸识别方法比较，人耳获取的图像要小很多，相应颜色也比较一致，因此对数据的处理量更小，更方便。另外，人耳识别方法不像人脸识别会因脸部化妆、表情等变化而受到影响。（3）相比指纹识别接触式的获取方式，人耳图像非接触式的采集方法更容易让人接受。

5.7红外温谱图

由红外设备获取能够反映人身体各个部位热量值的图像称为温谱图。获取温谱图的方法和拍摄普通照片的方法类似，它的采集是非接触式的，非常隐蔽的，更不具侵犯性，所以它的可接受性是比较高的。然而人体的温谱值不是恒定不变的，它会受外界环境的变化而发生变化。

5.8基因识别

基因识别的特点简单点来说就是唯一性、强识别性和防伪。但是它最大的优点也是最让人担忧的，因为在制作“基因身份证”时可以测出这个人基因有哪些缺陷，有哪些疾病易感基因等，这些都涉及到个人隐私和伦理上的问题。所以基因识别的可接受性还有待商榷。目前基因识别是在特定实验室完成的，耗时较长，和其它生物特征识别技术比起来在便利性和及时性方面是处于劣势的。

6基于行为特征的生物特征识别技术

6.1签名识别

签名被认为是身份识别的最广泛的行为特征之一，是人类最常见的确认他们的身份的社会和法律认可的方式之一。相关的写作习惯是在儿童时期养成的，它们主要受视觉知觉、协调、灵巧、成长、写作系统、社会关系、写作频率、教育和民俗等几个参数的影响[1]。因此一个人的签名不是一生中都固定不变的，这为签名识别的准确率提高了难度。

6.2步态识别

步态识别在生物特征识别技术研究中算是起步较晚的，目前基于步态的身份识别还只是起步阶段。和人脸识别不同的是，步态识别不只是采集到人脸图像就行，它是要采集到步态图像的序列，因此它处理的数据量比人脸识别要大很多，应用到的算法也复杂许多。步态识别的采集装置只需要一个监控摄像头就行，简单、经济。它对采集的距离要求比人脸识别低，只要能看清走路的姿态就行，甚至可以背离摄像机，这是人脸识别所不能的；另外它也不需要像人脸识别那样具备较好的光照条件，因此使用起来较为方便。

6.3声音识别

声音识别与其他生物特征相比优势在于：（1）声音提取方便，可在不知不觉中完成，可接受性强。（2）获取声音的设备简单方便，比如麦克风，价格相对比较低廉。（3）和其它生物特征身份识别相比可以实现远程身份辨认，比如通过手机或麦克风可以实现网络远程登录。当然声音识别也有一些缺点：（1）声音在人不同的年龄或是身体状况、情绪等情况下获取会有所差别。（2）不同的采集设备或采用不同的信道对声音识别也会有影响。（3）环境噪音对识别有于扰。（4）混合说话情形下，人的声音特征不易提取。（5）同一个人的磁带录音也能欺骗语音识别系统。

7总结

在上述生物特征识别技术中，每种识别技术都各自有优缺点，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多种生物特征识别技术进行验证[2]。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。

参考文献

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关键词： 生物识别；指纹；人脸；虹膜

Key words： biometric identification techniques；Fingerprint；Face；Iris

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0213-02

0 引言

身份认证早在很久之前就出现在了人类社会生活中。身份证、护照、密码等这类传统的身份认证方法有许多的弊端，如：不容易携带、造假、容易丢失、密码会被破解等种种问题，在安全性和可靠性上的漏洞非常大，这样就为方便、有效、安全的身份认证技术的出现埋下了伏笔，生物识别技术应运而生。每个人所固有的生物特征都是唯一的，并且在一定时期内具有是稳定不变的，同时不会丢失、很难伪造和假冒，所以，这是一种终极的身份认证媒介[1]。

1 生物识别技术

我们可以这样定义生物识别技术，在计算机技术的协助下，通过采集人的生物特征样本进行人的身份识别。生物特征又包括生理特征和行为特征两个方面。生理特征是人与生俱来的，多为先天性的，相对而言稳定性比较强，现在应用到的生理特征有：指纹、人脸、手血管[2]等。行为特征是人后天形成的，主要包括人的声音、笔迹、以及步态识别等，随着主体状态和环境的变化在一定程度上也发生变化。两者比较，生理特征在生物识别领域更具有应用价值。生物识别技术的实现需要提取生物特征，然后对其进行进行比对，基本的要求就是这些生物特征需具有唯一性或非共同性。

1.1 指纹识别 指纹识别技术是应用最早、最广泛和最成熟的生物特征身份鉴别方法。指纹是指手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路，每个人指纹纹路在图案、断点和交叉点上都是存在差异的，是唯一的并且永远都是原来的样子。指纹分类的实现方法基本上分为基于神经网络的分类方法、基于奇异点进行分类的方法、语法分析的方法和其他的方法这4类[3]。

指纹识别的优点有：具有比较悠久的研究历史，技术上比较成熟；指纹图像提取设备小巧；与同类产品相比，它成本是不高的。缺点有：指纹识别是物理接触式的，具有侵犯性；指纹易磨损，某些人不宜提取，另外在指纹采集头上留下用户的指纹印痕容易被复制。

1.2 虹膜识别 眼睛的外观图包括巩膜、虹膜、瞳孔三部分。眼球的白色部分叫巩膜，大约占眼睛的30%；眼睛中心是瞳孔，约占5%；在巩膜和瞳孔之间的是虹膜，由相当复杂的纤维组织构成，包含了最丰富的纹理信息，占据65%。虹膜识别的方法有：Gabor滤波方法，拉普拉斯金字塔方法，小波变换过零检测方法，Haar小波分解方法，基于局部过零检测的方法等[4]。

虹膜识别技术操作非常简单，可避免物理接触，具有更高的检验精确度。据悉，现在虹膜识别的正确率最高，并且具有很高的实用价值。其缺点是：需要昂贵的摄像头聚焦，且很难将图像获取设备的尺寸小型化，需要较好光源等。

1.3 人脸识别 人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的人脸图象或者视频流，提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，一次到到识别身份的目的。目前常见的人脸识别基本算法可分为以下几类：基于几何特征的人脸识别、基于子空间分析的人脸识别、基于弹性图匹配的人脸识别、基于神经网络的人脸识别和基于隐马尔可夫模型的人脸识别等。

人脸识别技术优点是：主动性、非接触性和用户友好。缺点是：人脸容易受到周围环境等的影响，比如光照，比如发型的改变，饰物，变老等，准确率不高；对于采集图像的设备会比其他技术昂贵得多。

1.4 掌纹识别 掌纹识别是一种新生的生物特征识别技术。掌纹是指手指末端到手腕部分的手掌图像。纹线特征是掌纹中最突出的特征，手掌中最清晰的几条纹线一般并不会随着年龄的增长而发生变化。即使在分辨率和质量都比较低的图像中也能很好的得到辨认。掌纹识别方法大概分为基于结构的、基于子空间的、基于编码的和基于统计的四类[5]。掌纹识别的优点：有一定的稳定性和可靠性。缺点：手掌损伤后无法复原，掌形识别系统适用对安全性要求高的场所，普及率比较低，同时需要高成本支撑。

1.5 人耳识别 人耳识别是以人耳作为识别媒介来进行身份鉴别的一种生物特征识别技术。经过医学研究的得知，人在出生4个月之后，随着身体的不断发育，人耳也会按照一定的比例生长，基本上保持整体结构比率。

主要的人耳识别方法：主元分析法（PCA），使用Voronoi图表的邻接图匹配方法，使用各种组合技术的神经网络方法，力场转换方法，遗传局部搜索算法，几何学方法，基于长轴的形状特征提取方法，基于3D的耳朵检测和识别方法[6]。人耳识别的优点：整个人耳的颜色更加一致、图像尺寸更小，数据处理量也更小，非接触性。缺点：人耳同样受光照、头发、帽子等的影响，且提取出来特征很少。

1.6 语音识别 语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。

语音识别的方法主要有：基于DTW（Dynamic Time Warping）和模拟匹配技术的语音识别方法，基于统计的语音识别方法，基于差别子空间的语音识别方法，基于BP神经网络的语音识别方法，基于隐马尔可夫模型HMM（Hidden Markov Model）的识别方法。

语音识别的优点：非接触性的，用户可以很自然地接受。 缺点：声音变化范围过大，而且声音的大小、语速和音质的不同都会给采集与比对造成相应的影响；很容易用录在磁带上的声音造假；高保真的麦克风价格十分的高。

1.7 笔迹识别 笔迹，是指书写人在书写工具的协助下，按照文字符号的书写规范，书写运动器官开始进行的书写运动，这样在纸张或其他书写面上留下动态痕迹。笔迹鉴定是通过分析手写字符的书写风格和书写结构，来判断书写人身份的一种技术。

笔迹识别（包括签字识别）有联机和脱机两种。因为联机识别除位置信息外，还可以提取时间、压力等信息，所以识别正确率相对脱机识别较高。根据考察的对象和提取特征的方法，现在的笔迹识别方法主要分为文本相关、文本无关两类，另外还有利用内容信息的半文本无关方法。

笔迹识别的优点：大众易接受，是一种公认的身份识别的技术；缺点：随着经验的增长、性情的变化等签名也会相应的发生变化；用于签名的手写板不仅结构复杂而且价格也非常高。

1.8 步态识别 研究表明人和人的走路姿势有很大的差别，因为人们在骨骼长度、密度、协调能力、体重等生理条件以及个人走路的“风格”上都存在细微差异。步态识别就是要对包含人体运动的图像序列进行分析处理，根据人们走路的姿势进行身份识别。

步态识别的方法有：基于SFM的方法，基于运动的方法，基于整体的方法，基于特征的方法，基于HMM的方法以及基于模板匹配方法等。步态识别优点：对图像分辨率要求不高，可以通过远距离的摄像机捕获，具有非侵犯性和可接受性。缺点：由于步态识别是个动态过程，其序列图像的数据量较大，因此计算复杂性比较高，不容易处理。而且由于人的行走姿势受各种因素的影响，在不同环境条件下行走姿势有或多或少的变化，因此步态识别的计算较复杂，识别的准确度还不够高。

2 结论

随着信息网络化的发展，以及经济全球化的推进，人们进一步的认识到对安全的理解和需求。各种生物特征识别技术都在不断的发展，同时也得到越来越广泛的应用。但是，在实际应用中上述的每种识别技术都要结合到具体应用项目，单凭一项的取胜不能评判各种识别的优劣，不同的识别方式在指标上不同，需要在选择对一些项目进行如下综合地考虑：比如提取用户生物特征的难易度、识别时的精确度、提取仪器的大小、周围环境对使用的影响和使用成本等等。因为单个生物特征与生俱来的局限性，目前在实际的应用中找不到任何基于单个生物特征的识别技术。未来的研究重点将是结合多种特征、多种识别方式的多模式生物特征识别技术[7]。例如人脸识别和虹膜识别的组合、指纹和掌纹的组合，因为这些特征可以在特征获取时由一套设备同时或先后获取。仅基于单一特征的生物识别对识别的精度要求非常的高，综合了多种特征的生物识别系统识别率比较高，具有无限的应用潜力。

参考文献：

[1]卢官明，李海波，刘莉.生物特征识别综述[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2007，27（2）：81-82.

[2]Bille R M， Pankanti S， Ratha N K. Evaluating Techniques for Biometrics-based Authentication Systems. Proceedings 15th | APR lat|. Conf. on Pattern Recogntion， Barcelona.

[3]杨宏林，吴陈.指纹识别方法的综述[J].华东船舶工业学院学报（自然科学版），2003，17（3）：37-42.

[4]田启川，刘正光.虹膜识别综述[J].计算机应用研究，2008，25（5）：1298-1299.

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前言：自动识别技术是一门集多学科于一体的高新技术学科，近几年在全球飞速发展。目前，条形码的应用已普及，射频识别技术和生物识别等技术在中国也发展迅速，国家已把“大力发展RFID”列入“十一五”计划纲要。自动识别使数据处理速率大大提升，最终使成本大幅降低。

一、自动识别技术简介

自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。

二、自动识别系统种类

自动识别系统可分为针对物（“无生命”）和针对人（“有生命”）的识别两类。

（一）“有生命”识别技术

a.声音识别技术。语音识别是一种将人讲话发出的语音通信声波识别成为一种能够表达通信消息的符号序列，有匹配识别和检测识别两种方式。其中匹配识别是指语音声波与系统中已存在的声波模型进行对比，把最接近的作为识别结果。检测识别指把系统模型中与输入的语音声波相匹配的符号或符号序列作为系统的识别结果。优缺点：实现非接触式的数据采集，对手脚的使用无阻碍。但其识别率较低。应用：电信，语音情感识别等。

b.生物特征识别技术。生物特征识别技术是对某人的物理特征或行为特征用自动化方法予以辨识或认证的技术，包括人脸识别、指纹识别、视网膜识别、语音识别（语音识别可以进行身份和语音内容的识别，只有前者属于生物特征识别技术）、键盘敲击识别、签字识别。所有的生物识别工作都包括4个步骤：原始数据获取、抽取特征、比较和匹配。

①人脸识别技术。人脸识别是指对输入的人脸图象或者视频流，先判人脸是否存在，若存在，则提取脸部信息，并依据这些信息，进一步获取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并通过与已知人脸对比来识别人脸的身份。可通过视频技术和热成像技术来捕捉面部图像，前者是通过一个标准的摄像头摄取面部的图像或一系列图像，从而记录一些核心数据，后者是通过分析面部的由毛细血管的血液产生的热线来产生面部图像[1]。优缺点：在实际环境中可以进行多个人脸的识别，但因系统对周围的光线环境敏感，会影响识别的准确性，此外对于人面部发饰，衰老等因素，需进行人工智能补偿后识别。应用：自动门禁控制系统、身份证件的鉴别，公安刑侦追逃等。

③签名识别。签名识别，也被称为签名力学辨识，是由于个人书写习惯的差异。签名鉴定有在线签名鉴定和离线签名鉴定两种。前者比后者会多采集书写人握笔方式，书写压力等动态信息，固不容易被伪造。优缺点：容易被大众认可，但其会随着人各方面的改变而变化。

除此之外，还有我们熟悉的指纹识别，视网膜识别等，他们是人体固有的特征，不会受环境或年龄变化而改变，且视网膜不可见，因此最难伪造。

（二）“无生命”识别技术

a.条码技术。条码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。优缺点：信息采集速度快，可靠性高，使用灵活，成本低等优点。但其存储信息少，被污染后无法读取数据，且没有办法做到全球唯一ID号。应用：POS系统。

b.光学字符识别（OCR）。OCR是指通过扫描等光学输入方式将文字根据其亮暗确定其形状，从而转化为图像信息，再利用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程。优缺点：其优点是人眼可识度，可扫描。但输入速度和可靠性不及条码，以目前的技术，基本无法正确识别手写中文字体。应用：办公室自动化中的文本输入，邮件自动处理与自动获取文本过程相关的其他领域，这些领域包括支票和文件识度，订单数据输入等。

c.磁条（卡）技术。磁条（卡）技术是利用贴在卡上的磁条来记录信息。磁条表面涂有磁性材料，当读卡设备的磁头掠过磁条时，可对磁条进行现场读写操作。优缺点：使用便捷，成本低廉，安全性较高，能粘附在不同规格和形式的基材上。但数据存储量小，容易磨损，撕毁，不能弯折。应用：银行ATM卡，公交卡。

d.IC卡识别技术。IC卡指将可编程设置的IC芯片放在卡片中，使卡片具有更多的功能。通常所说的IC卡为接触式IC卡。优缺点：具有存储容量大，体积小，重量轻，抗干扰能力强，易于使用，安全性高，使用寿命长等优点。但由于触点暴露在外面，有可能因为人为的原因或静电而损坏。

应用：电话IC卡，手机SIM卡，智能水表，电表。

e.射频识别技术

①射频技术概念。射频技术指由扫描器发射一特定频率的无线电波能量给接收器来驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。接收器不使用电池，是无接触式的，固不怕污染，且其晶片密码是世界唯一的。较常见的应用有无线射频识别。

②射频识别技术概念。射频识别技术是指可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

③射频识别技术的基本原理。射频识别技术的基本原理是电磁理论。射频标签用于装载识别信息，射频读写器用于获取信息。射频标签与射频读写器之间利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信，实现数据交换，从而达到识别的目的。射频识别系统通常由标签、读写器、计算机通信网络三部分组成。常用的有低频（125k～134.2K）、高频、超高频，微波等。

④优缺点：识别距离远，数存储量大，信息存储时间长，可以同时识别多个标签，有全球唯一ID，难以伪造。但相对条码成本较高。射频识别标签具有可读写能力，不需要对准，不会被强磁场洗去信息。

⑤应用：高速公路不停车收费系统，不需刷卡自动安全门禁系统，电子通关，通关车辆验证与放行等。

总结：本文通过材料搜集与整理并结合自己现有的知识简要概述了自动识别技术概念及其常用的几种技术的优缺点及应用。希望本文对读者有些许帮助。

参考文献：

[1]董立锋.人脸识别技术在信息系统身份认证中的应用.四川大学.2004

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其实需要进行身份验证的场景在我们的日常生活中比比皆是。我们回家都会用钥匙开门，去公司上班需要用员工卡通过门禁和记录考勤，我们在ATM机取钱时需要插入银行卡并输入取款密码。但是这种身份验证方式具有容易丢失、被盗取、被仿冒、被遗忘、被破解的缺点，因此很难判断通过身份验证者的合法性。因此，身份认证不只需要认证“信物”的正确性，还要认证“信物”持有人的合法性。传统身份验证方式“信物”和“信物”持有人是分离的，因此“信物”容易被仿造。怎样的身份验证方式可以同时验证“信物”的正确性和合法性呢？

人体的一些先天生物特征具有唯一性，比如指纹、指静脉、虹膜等。如果把这些特征作为身份验证的信物，要比把钥匙、磁卡和密码作为信物具有天生的优势，因为前者本身就与被验证者共存，验证了它们的正确性也就验证了它们的“持有者”的合法性。能够用于身份验证的生理特征除了要具有唯一性外，还要具有广泛性、稳定性和可采集性。除了生理特征外，行为特征也可以作为身份验证的特征，比如声音、签名和步态，但因为人的笔迹、签名和步态经常会发生变动，进行模式匹配时难度较大。

指纹识别已不是新鲜事

指纹是人的手指末端皮肤上凹凸不平的纹线，指纹具有终身不变性、唯一性，不仅每个人的指纹不同，就是同一个人的十指指纹也有区别。但是如何判定两枚指纹不同呢？通常是利用指纹中出现的中断点、分叉点和转折点作为特征点，利用指纹识别算法进行匹配。指纹会在其他物体上留下印记，因此19世纪末开始用于识别罪犯，现在指纹自动识别系统已被各国广泛用于刑事案件的侦破。自911之后，美国加大了对外国入境者指纹数据的采集力度，2007年开始向包括中国在内的美国签证申请者采集十指指纹，而之前只需采集两个食指的指纹。指纹识别技术不仅能用于鉴别罪犯和，也可以用于单位和个人财产的安全防护。

虹膜的形成由遗传基因决定

虹膜位于巩膜和瞳孔之间，包含了眼睛最丰富的纹理信息，由相当复杂的纤维组织构成，具有斑点、褶皱、条纹、腺窝等丰富的细节特征。虹膜作为生物识别特征的奇妙之处在于，首先，它的形成是由遗传基因决定的，遗传基因的表达决定了虹膜的形态、生理、颜色和总外观；其次，婴儿八个月大的时候，虹膜发育就进入了相对稳定期，除极少见的情况外，数十年都不会产生变化；虹膜位于角膜之后，想要改变虹膜外观，需要进行非常精密的外科手术，且面临视力受损的风险；最后，虹膜的纹理特征是可见和可采集的。上述四个特点使得虹膜成为生物识别特征的不二人选。虹膜上的纹路复杂，特征点非常多，对采集设备的精度和处理的算法也提出了很高的要求。目前国际上大部分虹膜识别系统采用的是DAUGMAN算法，通过这个算法提取的特征量非常大，可以提取到266个量化特征点，而一般的生物识别技术只有13-60个特征点。

虹膜识别的应用范围广泛，而且识别精度高，但是因为采集设备价格昂贵，且对所提取的特征点图像精度要求非常高，适用于安保措施更加严格的场所，并可以和其他身份识别手段配合使用。目前一些机场已经安装了虹膜识别出入境管理系统。

人脸识别：让犯罪分子无所遁形

衙役把通缉要犯的画像贴在城门楼前的场景我们在古装电视剧里已经屡见不鲜，这种通过发动群众识别举报，在主要交通枢纽埋伏守候的手段现在依然常见。而今有了一种新的追踪识别技术，就是人脸识别。

人脸识别技术能在动态的场景和复杂的环境下判断是否存在人脸，实现的方法有很多，比如首先设计一个人脸的标准参考模板，并对差异程度设计一个阈值，计算采集的样品和标准模板之间的匹配程度。或者根据人脸一定的结构分布特征来判断样品中是否包含人脸。一旦在动态的复杂环境中发现人脸的话，还可以将采集到的人脸和面像库中的人脸进行逐一的匹配，直到找出最佳的匹配对象。人脸识别同其他生物识别方式相比的一个突出优点就是可以进行人脸的跟踪，即对被检测到的人脸进行动态目标跟踪。通过网络把在主要的汽车站、火车站、机场和码头使用人脸识别智能摄像机拍摄到的犯罪嫌疑人的头像和公安机关面像库进行对比，就可以通过人脸识别技术定位被追踪逃犯。2006年北京西站和北京站启用的人脸识别系统，可以精确测量面部眉毛、眼睛、鼻子等五官之间的距离，简单的改装没有用，就连双胞胎都逃不出这套系统的法眼，一个月内就抓获百余名疑犯

生物识别技术仍在不断进步

虽然生物识别技术比传统识别技术更上一层楼，可是也有着缺陷。当指腹的皮肤在水里长期浸泡过，被腐蚀性溶液腐蚀后，或者破损结疤后，会因原本的特征点改变而无法通过验证。指纹采集识别设备的灵敏性也会因为被灰尘和油污附着而降低。甚至还出现了用蜡油和硅胶做成的“指纹膜”，成功欺骗了指纹识别设备。虹膜识别的精确度要高于指纹识别，虹膜的特征点多，非常复杂，不易作假。尽管如此，据称西班牙人已经研制出了一种虹膜作假机，通过逆向工程，破译虹膜识别算法以及不同人虹膜代码的组成，重建虹膜中的数字代码。人脸识别会受到光线环境的影响，当面部主要特征被遮挡或改变的时候，需要对部分关键性特征做修正。

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doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 01. 042

[中图分类号] D916.7； TP391.4 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）01- 0070- 03

近年来，监狱安防信息化建设已经步入快速发展的阶段，生物识别技术的应用也愈来愈广泛，从指纹识别到掌纹识别，从脸型识别到虹膜识别，还有更多。尤其值得注意的是，司法部《关于加强监狱安全管理工作的若干规定》（司发通[2009]179号）（以下简称司法部“35条” ）更为监狱应用生物识别技术，加强安防信息化建设带来了重要契机。实践证明，生物识别技术在监狱安防信息化建设中的普遍应用已成为监狱安全发展的重要途径，引起了监狱方面的高度关注。

1 生物识别技术简述

生物识别技术（Biometric Identification Technology）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、脸型、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份鉴定的一种技术。人们之间的生物特征差异是人的特殊性表现，即身份代码（密钥）。这种能够测量或自动识别和验证的生理特性或行为特征可以用作进行身份识别。大体上看，生物识别技术可以分为基于生理特性的生物识别技术和基于行为特征的生物识别技术两类。鉴于采用生物特征识别技术，无须记住身份证号码或密码，也不需要随身携带像智能卡之类的东西，因此，它是目前最为方便与安全的识别方法。

生物识别技术的一般的应用流程和方法是：生物识别技术系统先对生物特性进行取样，提取其唯一的特征转化成数字代码，并进一步将这些代码组成特征模板，当人们同识别系统交互进行身份认证时，识别系统通过获取其特征与数据库中的特征模板进行比对，以确定二者是否匹配，从而得以识别。

常见的生物识别技术：有基于生理特性的生物识别技术：如指纹、虹膜、面部和掌静脉识别技术等，有基于行为特征的生物识别技术如声音和签字识别技术等。

2 生物识别技术在监狱安防信息化建设中的应用

监狱是刑罚执行机关，维护场所的安全稳定是监狱首要任务。而运用生物识别技术是强化监狱安全防范，确保监狱安全发展的重要技术手段。

司法部 “35条” 明确指出，监狱大门应当设置AB门，分设行车通道和行人通道。行人通道应当安装带有数字密码和人体特征识别功能的电子门禁系统。司法部“35条” 为监狱应用生物识别技术加强安防信息化建设带来了重要契机。

2.1 狱政管理上的应用

生物识别技术在狱政管理上的应用主要体现在门禁系统和巡更系统。

2.1.1 生物识别门禁系统

在监控指挥中心等重点区域建设生物识别门禁系统，能够提高安全性和精确率。比如在监控中心、应急指挥中心运用指纹等识别技术的门禁系统后，就能确保只有中心工作人员输入指纹或其他生物特征后才能开启；通往监内的通道运用指纹、掌纹、脸型、虹膜等生物识别门禁系统，对出入人员（民警职工、罪犯、外来人员）进行生物特征信息比对确认，保证通行的合法性；在监舍、习艺区、会见室、提审室等重点区域建设生物识别门禁系统，对于合法、安全、有序通行、罪犯人数清点、民警管理考核发挥其重要作用。

单独使用生物识别门禁系统，效率较高。然而，通过多种生物识别技术综合运用、多重识别技术综合运用、多次识别技术综合运用，能做到对身份的完全确认，从根源上杜绝了罪犯伪装、尾随民警或人员脱逃事件的发生。浙江省DS监狱在通往监区的人行通道AB门之间，采用脸型识别系统，结合第三方认证的方式开启AB门通行；在机房和监控指挥中心分别采用指纹、虹膜3种生物识别系统门禁，只有专人才能被系统确认进入，安全度大大提高。

2.1.2 生物识别巡更系统

巡更系统是一种智能化的考勤系统，由巡更人员在规定的时间和路线去读取规定的每一个巡更信息点，以实现巡检和被考勤的目的。监狱建设巡更系统，通常用于民警监内巡查以及对巡查民警的履职情况的检查考核，有助于提高民警的履职责任心和主动性。

在离线巡更和在线巡更两种方式中，目前使用较多的是离线巡更，而它最大的弊端是无法确定巡更人的身份，任何一个人只需手持巡更棒便可完成巡更过程。为此，可以尝试开发和建设基于生物识别巡更系统，一是在巡更棒中融入生物识别技术进行巡更棒开启，把巡更时间与人员绑定输入系统，即在规定的时间只有规定的人员才能开启巡更棒，防止越殂代疱的造假现象；二是建设基于生物识别方式的网络在线巡更系统，如配置相应的指纹或其他生物特征读头和巡更软件，配合计算机进行智能化管理，更准确地掌握巡更人员、巡更时间，统计出迟到、早到、漏巡等重要信息，不但数据清晰，且行动方便。

2.2 狱内侦查中的应用

2.2.1 “三假犯”的身份认证

在押犯中假姓名、假家庭地址、假身份（一说假社会关系）的罪犯常称为“三假犯”。目前，“三假犯”比例呈逐年上升之势，有效进行“三假犯”的身份甄别成为逐步减少和消除“三假犯”，预防打击犯罪、惩罚改造罪犯的重要举措。

在我国国民的指纹、DNA等生物特征数据库尚未建立健全的情况下，当前，监狱单独或与公安等部门合作，尝试初步建立生物特征数据库，对于新收罪犯和刑释人员做好生物特征登记、交接工作，同时与其他部门互通有无，将数据统一比对，有利于“三假犯”的身份认证，也防止出现新的“三假犯”。

2.2.2 狱内犯罪案件的侦查

在完善罪犯个人生物特征数据库的基础上，把狱内发生犯罪案件所采集到的生物特征信息与之比对，从相同性或相似性匹配来排摸嫌犯和锁定真凶。

2.2.3 社会刑事案件的协查

过去发案未破的社会刑事案件也可能是在押罪犯所为，虽然也提取了犯罪嫌疑人的生物特征信息，但是囿于怀疑对象的有限范围而造成漏网，而犯罪真凶又发另案入监改造，尽管余罪在身，仍可苟且偷安。监狱建立健全罪犯个人生物特征数据库，运用生物识别技术，协助社会刑事案件的侦查，便可“瓮中捉鳖”了。还有，就是监狱主动把刑释归正人员的生物特征数据库提供给司法部门用于社会刑事案件的协查，就可将刑释归正人员的再犯罪案件顺利告破。

2.3 刑罚执行方面的应用

2.3.1 监外服刑罪犯的管控

监外服刑的罪犯包括缓刑、假释、保外就医的罪犯。其中缓刑、假释的罪犯由地方管理，保外就医的罪犯监狱要定期考察。这些罪犯的脱管漏管问题一直是老大难问题，监管不了、监管不住、监管不力，都有可能导致他们重新走上犯罪道路。

结合监外服刑罪犯“月签到制度”，可以尝试改为生物识别系统签到制度，监狱配合地方提供罪犯个人生物特征数据库，由地方进行罪犯签到监督；对于保外就医罪犯的定期考察，考察民警携带生物识别系统的信息采集仪器供保外罪犯输入信息，有效防止“关系考察”“虚假考察”等情况，确保考察到位，同时，可以限制罪犯的出行范围，提升监外执行的实际效果。

2.3.2 预防刑释人员再犯罪

建立针对刑释归正人员的特殊生物特征数据库，如果刑释人员隐姓埋名再犯罪，生物特征和相关的资料可以在入监登记时通过生物识别系统自动匹配，甄别该犯是否有余罪、漏罪，是否属于“三假犯”、累犯、惯犯。彻底打击罪犯的侥幸心理，加强对刑释人员犯罪思想和行为的震慑力，减少再犯罪的发生几率。

2.4 生活卫生安全管理方面的应用

在监内给罪犯开通个人账户，该账户以罪犯的生物特征为触发条件，这样在就医、大账消费时，通过生物识别技术，既可以更好地控制罪犯就医次数以及消费额度，也能打击罪犯装病逃避劳动改造等行为。罪犯离监就医时，必须通过出监生物识别与审批程序联动，确认后方可放行，同时留下出入记录备查。

出于确保罪犯伙食卫生安全的需要，应当考虑在伙房设有生物识别系统，结合监控监听设施，防止发生蓄意破坏的情况发生，确保生活卫生安全。

2.5 监狱管理和民警安全管理上的应用

（1） 信息的计算机安全保护。采用生物识别技术的方式开启计算机，只有专人采用生物识别（如指纹或虹膜识别等）的途径方能使用，杜绝信息的计算机被他人擅用，造成失密。

（2） 信息系统主机登录保护。所有信息系统的核心都是计算机主机，如果保护不当，将造成失密的严重后果。为了有效保护，可以采用虹膜等生物识别技术，系统人员登录时通过虹膜等生物信息验证才能登录，而且基于“活体检测”生物信息不会丢失；不会被人伪造；身份不会被冒充，完全可以对工作流程进行严格的管理与控制，保证系统运行的安全性。

（3） 存放资料的房间、橱柜等场所保护。加入生物识别技术的门禁，在“验明真身”后才可开启，还可与监控报警系统联动，对于非法人员试图开启，及时报警监控，防犯效果更好。

（4） 方便民警人事管理。在民警值备勤等岗位，通过生物识别技术的门禁系统、巡更系统、考勤系统等，随时了解、掌握、考勤民警，有效保障民警安全，方便应急指挥。

3 辩证看待，扬长避短，积极推进生物识别技术应用

（1） 客观对待，扬长避短。无论什么技术设备都有利弊两面，生物识别技术设备是基于人体生物特征的自然属性而开发的，个体差异性和稳定性各有异同，采用该技术设备，既不是放之四海皆准，一劳永逸的办法，也不应因噎废食，全盘否定。

（2） 量力而行，循序渐进。由于技术和设备的先进性、成熟度和稳定性以及产品的性价比等因素，因此，监狱应当兼顾现实与可能，需要与必要，有序有效地建设。

（3） 克服人的技术依赖性，发挥人、技术和管理的综合效益。由于技术设备的本身缺陷，因而人必须克服依赖性，运用技术的手段、人的主观能动性、管理的措施进行优势互补。

（4） 完善制度，用制度确保生物识别技术设备的正常应用和效能发挥。认清生物识别技术的优势，运用制度弥补生物识别技术设备的缺憾，只有这样，监狱安全防范工作才能落到实处。

在司法部“35条”出台之后，生物识别技术在监狱逐步应用和推广，基于生物识别技术开发的新产品也不断涌现。为此，要大胆地试验，积极地选择适合的技术或产品。适合的技术或产品在试点单位应用后，逐步提取出同类产品的技术规范和标准，把符合技术规范和标准的产品再进行推广应用。

4 生物识别技术在监狱安防信息化建设中的意义

毫无疑问，生物识别技术在监狱安防信息化建设中的应用愈来愈广泛，对于监狱现代化、法制化、社会化、正规化、数字化建设必然产生深远的影响。

（1） 有效提高了科技能力，促进监狱的科学发展。科技是第一生产力，生物识别技术的发展和在监狱转化应用，是科技兴监的重要举措，不可避免地带来监狱工作方式的革命性变化。它在很大程度保护了警力，解放了警力，提升了警力，也顺应了以人为本的管理理念和预防为主、关口前移的管理原则，有利于监狱的科学发展。

（2） 有效提高了学习执行力，促进民警素质发展。生物识别技术在监狱的应用，既是对监狱民警工作理念的考验，也是对民警学科技、用科技，锻炼工作能力的挑战，毕竟再好的技术，最终还是要靠人去实施。从这个意义上说，生物识别技术在监狱的应用，藉此转化为民警的一种履职能力，能够有效提高民警学习执行力，促进管理方式由传统向科技的转变，是科技强警、素质强警的必要举措。