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1、第八章 生物特征识别,如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全 ？,网络信息化时代,日常生活中往往会出现：,钥匙丢了，进不了门 密码忘了，无法在ATM机上取钱 电脑中的重要资料被他人非法复制了 手机被他人盗用，打了国际长途 。,生物特征识别技术,人体生物特征识别技术是依据人类自身所固有的生理或行为特征与计算机信息系统结合对人体进行身份识别的一种高科技技术,人体生物特征与生俱来，具有先天性、不变性和唯一性的特点，把其生物特征采集下来转换成数学模板存贮到计算机系统中与其生物特征比较，确定其身份,人体生物识别技术 最大的优势,可靠,方便,安全,生物识别技术原理,1.样本采集通过某种原理可以测量生物特征
2、，并将其转化成计算机可以处理的数字信号 2.预处理 目的主要是去除噪声，加强有用的信息，并对输入测量仪器或其他因素所造成的退化现象进行复原,3.特征抽取机器通过学习获取生物特征信号中能够凸现个性化差异的本质特征，从而实现身份的识别,4.特征匹配计算两个生物特征样本的特征模板之间的相似度,人体生物特征识别技术,虹膜识别指纹识别签名识别步态识别掌纹识别,什么是虹膜？,虹 膜 识 别,虹膜 是指眼球中瞳孔和眼白之间的充满了丰富纹理信息的环形区域每一个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等特征的结构。,捕捉虹膜的数据图像为虹膜的图像分析准备过程从虹膜的纹理
3、或类型创造512字节的iriscode.使用iriscode模板用于确认。,虹膜识别技术的工作原理,虹膜识别技术的特点,惟一性发育学家通过大量观察发现,虹膜上丰富的纹理图案因人而异。每个人每只眼睛的虹膜都是唯一的。稳定性 虹膜在人出生八个月后就已经稳定成型、终身不变 非接触式采集 用户可以在不与采集设备接触的情况下成像,第一代：纯光学仪器采用普通的放大镜，需要由外部环境光做光源 在普及过程中，配备了检测灯光 缺点：环境的光线不足对检测的影响很大,第二代：光学+电子仪器 由光学部件组成虹膜仪的镜头，由电子元件完成信号采集/转换、甚至临时储存的功能，然后通过显示仪器显示出来具备了更多功能，如定格功
4、能；更换各种倍率的镜头：使虹膜仪具备了照相、皮肤检测、头发检测的功能；配备小型LCD显示器的 便携式仪器,虹膜检测仪的发展,第三代：光学+电子+计算机技术,计算机的出现，使虹膜仪进入了智能时代电脑自动诊察分析，不需要熟记虹谱图； 可以储存客户档案、测试资料，并打印诊察报告 采用USB接口与计算机连接，无需外接电源，可配合手提电脑在各种环境下应用开放式分析系统让使用者不断完善升级自己的系统,虹膜检测仪,第四代：光学+电子+计算机技术+增加像素,提高了像素，解决了图像失真的问题,未来的安全控制、海关进出口检验、电子商务等多种领域的应用，也必然的会以虹膜识别技术为重点,虹膜识别系统,自动收款机,虹膜
5、识别门禁系统,指 纹 识 别,指纹识别技术：把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较，就可以验证它的真实身份,指纹是指人体手指皮肤上的乳突状花纹纹线，其中最为常用的是手指上第一指节的纹线。在手指皮肤接触过的物体上，会留下与手指指纹相应的指纹印痕即指印。通常所说的“指纹”在非特指的情况下往往包括了手指皮肤上的指纹和遗留在客体上的指印。,指纹识别技术,指纹识别概述,指纹识别技术,指纹具有两类生理特征：总体特征和局部特征。 （1）总体特征：是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。 如纹型：箕（环）型（loop）、弓型（arch）、斗（螺旋）型（whorl）。纹型是指纹的基
6、本分类，是按中心花纹和三角形纹线区的基本形态划分的。,指纹识别概述,指纹识别技术,人体指纹的生理特征,模式区（Pattern Area） 模式区是指指纹上包括了总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的。,核心点（Core Point） 核心点位于指纹纹路的渐进中心，它用于读取指纹和比对指纹时的参考点。,指纹识别技术,人体指纹的生理特征,三角点（Delta） 三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数和跟踪的开始之处。,式样线（Type Lines） 式样线是在指包围模式区的纹路线开始平行的
7、地方所出现的交叉纹路，式样线通常很短就中断了，但它的外侧线开始连续延伸。,指纹识别技术,人体指纹的生理特征,纹数（Ridge Count） 指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一般先连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。,（2）局部特征,节点（Minutia Points） 指纹纹路并不是连续的，平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点。就是这些节点提供了指纹唯一性的确认信息。节点有四种不同特性：1. 分类 2. 方向 3. 曲率 4. 位置,指纹识别技术,人体指纹的生理特征,1.节点分类,2. 方向（Orient
8、ation） - 节点可以朝着一定的方向。 3. 曲率（Curvature） - 描述纹路方向改变的速度。 4. 位置（Position） - 节点的位置通过（x,y）坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的。,指纹识别技术,人体指纹的生理特征,每个特征点都有大约七个特征，人十个手指最少产生4900个独立可测量的特征。每个指头平均有一百个特征点，但是发现5-10个相同即可断定这两枚指纹是出于同一个指头所遗留下的。借着特征点法来鉴定指纹，称之为同定，目前此法广泛的被世界各国所采用。,指纹识别技术,指纹识别原理,指纹识别技术,从生理上看，纹路是手指皮肤的凸起的部分（脊），纹路之间是
9、凹下的部分（谷）。因此，理想的指纹图像是一幅黑白相间的二值图像。但是，由于指纹通常是用按压的方式得到的，因此油墨不均匀、纸张不均匀、按压的压力不均匀、按压的位置和方向不同、手指的状况以及皮肤的变形等等都会导致指纹图像不理想。 通过扫描仪或者摄像机进行数字化的时候，由于光照的影响，也会引入各种噪声。这些因素都使得灰度图像不能直接用来匹配。因此，有必要选择合适的算法来处理这些噪声。,指纹识别原理,指纹识别技术,指纹图像的预处理 指纹图像的预处理过程实际上就是图像增强的处理过程。 预处理的目的是为了滤除噪声，增强脊和谷的对比度，提高指纹图像质量，把它变成一幅清晰的点线图，便于提取正确的指纹特征。,指
10、纹识别技术算法,图像增强为得到一幅较清晰的由脊线、沟线组成的灰度图像。为了提取由指纹脊线形成的端点、叉点等指纹的特征，必须先对指纹灰度图像进行二值化，把指纹灰度图处理为边缘清晰的二值图。,平滑滤波后,二值化后,指纹识别技术算法,细化是将脊的宽度降为单个象素的宽度。一个好的细化方法是保持原有脊的连续性，降低由于人为因素所造成的影响。,指纹识别技术算法,细节特征的提取指纹的原始图像经滤波、增强、二值化和细化后，得到细化图，然后根据细化图确定出端点和分叉点这两种特征点，提取出特征点相应的坐标位置、种类、方向等有用信息。指纹细节特征点有多种类型，从其概率分布图来看，以二分叉点和端点最为常见，其他类型的
11、细节点一般较少出现。端点和分叉点是指纹的基本细节特征点，它们的集合构成特征集，用来惟一地标识指纹。,特征提取,有效的特征点,指纹识别技术算法,指纹识别技术,方向图,采集原图,细化图,预处理图,指纹识别技术算法,第一代指纹识别系统,属于光学识别系统光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。,电容传感器技术是采用了交替命令的并排列和传感器电板交替板的形式是两个电容板，以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质。两者之间的恒量电介质的传感器检测变化来生成指纹图像。,第二代电容式传感器,第三代生物射频指纹识别技术,原理：通过
12、传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像,掌 纹 识 别,掌纹含有大量的信息可用于身份鉴别 在人们宽阔的手掌皮肤表面有丰富的纹路结构，包括主线、皱纹线、脊线、奇异点、纹理等图像特征，这些特征都是人各有异、和基因无关,以三维空间测试手掌的形状、4指的长度、手掌的宽度及厚度、各手指的两个关节部分的宽与高等作为辨别的条件,掌纹识别技术特点,对硬件要求低 识别精度高 采集非接触 移动身份识别 计算速度快 便于二次开发,生物测量手段,在身份识别或确认过程中会有错误。有两个重要的测量因子可以表明任何一种生物测量技术的正确性，可靠性。 拒假率（FRR）在进行生物测
13、量时，对某对象的某一生物特征进行生物测量所得结果与该对象已经记录在系统中的模板不匹配，这时拒假事件发生。 容假率（FAR）在生物测量时，有一种可能性对某一个对象的某一生物特征扫描取得的数据与数据库中另外一个非该对象的模板足够相似以至于匹配,这种错误叫做接受假事件，相关的概率叫做容假率FAR。,生物识别技术的FAR以及FRR,Face面部识别 Fp-chip 指纹芯片采集 FP-chip(2)指纹芯片采集（2）FP-optical 指纹光学采集Hand 掌纹 Iris 虹膜 Vein血管Voice声音,假冒人体生物特征 入侵修改数据库模板 重放攻击中间环节攻击 验证算法出现问题,人体生物特征识别技术安全性,生物识别技术的前景,由于生物特征识别技术的种种优越性，已经渗透到我们生活中的方方面面 政府、旅游运输、金融、卫生保健、法律实施。带来的市场份额呈逐年上升的趋势,现代企事业单位的安全防范系统,1周界防范,周界附近是否有可疑分子徘徊？可疑分子接近或爬越围墙？周界附近出现可疑物体滞留？,2门禁控制,
