各种生物识别技术原理汇总介绍
生物识别技术原理
生物识别技术原理
生物识别技术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和行为特征来进行个人身份的鉴定。
它的原理大致可以分为以下三个步骤：
1. 使用传感器对目标对象的特征进行观察。
传感器的种类和观察方法会根据生物识别类别的不同而有所差异。
例如，指纹识别会用到光学传感器或超声波传感器来捕捉指纹的图像，而面部识别则会用到摄像头来捕捉面部的照片。
2. 记录生物识别结果并产生生物信号。
在这一步中，生物识别系统会将观察到的特征转化为数据，这些数据可以被计算机理解和处理。
例如，在指纹识别中，系统会将指纹图像转化为一组独特的特征点，这些特征点可以用来区分不同的指纹。
3. 计算机系统将输入的生物信号与电脑数据库中的数据进行比对，决定允许还是拒绝用户接入系统。
在这一步中，系统会将输入的生物信号与预先存储在数据库中的模板进行比对。
如果输入的信号与模板匹配，那么系统就会确认用户的身份并允许其接入；如果输入的信号与模板不匹配，那么系统就会拒绝用户的接入请求。
生物识别技术具有随身性、唯一性、稳定性、广泛性、方便性、可采集性、可接受性等特点，正在国防、金融等行业中迅速普及。
常见的生物识别技术包括指纹识别、面部识别、虹膜识别、掌纹识别、声纹识别等。
基于生物识别的门禁系统的工作原理
基于生物识别的门禁系统的工作原理现代科技的发展使得门禁系统的安全性和便利性得到了显著提升。
在过去，人们常常使用钥匙或者密码来控制门禁系统，但是这种方式存在着一定的弊端，比如钥匙容易丢失或者被盗用，密码也可能被他人破解。
为了解决这些问题，基于生物识别的门禁系统应运而生。
基于生物识别技术的门禁系统能够通过扫描和识别个体身体的生物特征来判断其身份的真实性，从而为其提供进入权限。
这种技术用于门禁系统主要有三种常见的生物识别方式，包括指纹识别、人脸识别和虹膜识别。
下面将逐一介绍这些生物识别方式以及基于它们的门禁系统的工作原理。
一、指纹识别指纹识别是最常见和最成熟的生物识别技术之一。
每个人的指纹都是独一无二的，因此可以作为身份的唯一标识。
基于指纹识别的门禁系统通过图像传感器采集用户的指纹图像，并将其与已存储的指纹模板进行比对。
如果比对结果匹配，则系统认为该用户身份合法，控制门禁系统开启。
二、人脸识别人脸识别是近年来发展最迅速的生物识别技术之一。
基于人脸识别的门禁系统通过摄像头采集用户的面部特征，然后使用算法将其转化为数字模板。
在用户进行身份验证时，系统会将其面部特征与已存储的模板进行比对。
如果比对结果达到预设的相似度阈值，则系统允许用户进入。
三、虹膜识别虹膜识别是一种高精准度的生物识别技术。
每个人的虹膜纹理都是独一无二的，因此可以用于身份识别。
基于虹膜识别的门禁系统使用专用的摄像头获取用户的虹膜图像，并将其与已存储的虹膜模板进行比对。
如果比对结果匹配，则用户被认为是合法的，并被允许进入。
基于生物识别的门禁系统的工作原理可以简单归纳为以下几个步骤：1. 采集生物特征信息：系统通过传感器采集用户的生物特征信息，如指纹、面部特征或虹膜图像。
2. 特征提取与模板生成：系统对采集到的生物特征进行处理和提取，将其转化为数字模板或特征向量。
3. 模板存储和管理：系统将用户的特征模板存储在数据库中，以便后续的比对操作。
4. 身份验证比对：当用户需要进入门禁系统时，系统会对其提供的生物特征进行比对，将其与存储的模板进行匹配。
生物识别技术介绍、种类、优缺点及应用领域-文档资料
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指静脉识别
2、指静脉识别的优缺点 优点：
(1)准确方便：指静脉识别的准确性较高，特征信息少， 比对速度较快 (2)防伪性好：隐藏于手指内部，极难复制和盗取，安全 性较高 (3)特征稳定：不受外部环境、心理因素、年龄等因素影 响，稳定性较好
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指静脉识别
缺点： (1)设备兼容问题：首先必须配置专有设备，而且需要设 备兼容才能实现彼此之间的认证 (2)隐私问题：指静脉是用户重要个人信息，其准确性高 和防伪性好，存在隐私泄漏的隐忧 (3)成本较高：设备核心由日本日立公司独家生产，技术 具有垄断性
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如图： 图 像 获 取
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虹膜识别
虹
特
膜
征
定
提
位
取
• 方便性：生物识别技术不需记忆密码与携带使用特殊工具(
如钥匙)，不会遗失。
• 可采集性：选择的生物特征易于测量。 • 可接受性：使用者对所选择的个人生物特征及其应用愿意接
受。 基于以上特点，生物识别技术具有传统的身份鉴定手段
无法比拟的优点。采用生物识别技术，可不必再记忆和设置 密码，对重要的文件、数据和交易都可以利用它进行安全加 密，有效地防止恶意盗用，使用更加方便。
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人脸识别
如图：
输 入 图 像 或 视 频
人 脸 检 测 与 分 割
特 征 提 取
人 脸 识 别
输 出 识 别 结 果
特征提取是指根据已知数据库中的人脸的表征方法，从人
脸图像中提取出该人脸图像的表征值。人脸的表征方法很
多，通常的方法有几何特征、代数特征、特征脸、固定特
常见生物特征识别分析
常见生物特征识别分析
常见的生物特征识别分析包括：
1. 指纹识别：基于指纹的纹路、细节和属性进行识别，被广泛应用于个人身份认证和访问控制等领域。
2. 面部识别：通过人脸图像中的面部特征，如眼睛、鼻子、嘴巴等，进行识别，被用于安保、应用登录等场景。
3. 声纹识别：通过分析人的语音信号来识别身份，可以应用于电话银行、指挥中心等领域。
4. 虹膜识别：基于人眼中的虹膜特征进行识别，被应用于高安全领域，如重要建筑物的出入口等。
5. 掌纹识别：基于掌心上的纹路、细节和属性进行识别，既可以应用于个人身份认证，也可以作为普通门禁系统的识别方式。
6. DNA识别：基于人体细胞中的DNA特征进行识别，可以应用于法医学和亲权鉴定等领域。
这些生物特征识别技术在不同领域有着广泛应用，虽然各自的原理不同，但都可以用于身份认证、访问控制等场景，提高安全性和减少欺诈。
生物识别技术的主要种类
生物识别技术面临的未来挑战
隐私保护：随 着技术的普及， 个人隐私保护 成为越来越重
要的问题
技术升级：不 断发展的技术 要求生物识别 系统不断升级
和改进
安全性：对生 物识别系统的 攻击和破解可 能会对个人信 息安全造成威
胁
法律和合规性： 各国对生物识 别技术的法律 规定和合规性 要求可能对技 术推广和应用
生物识别技术的应用场景
金融领域：身份 验证、交易安全 等
智能家居：智能 锁、智能安防等
公共安全：身份 确认、追踪罪犯 等
智慧城市：交通 出行、公共服务 等
生物识别技术的 种类
指纹识别技术
定义：通过分析指 纹特征点，识别个 人身份的技术
应用领域：安全认 证、身份识别、移 动支付等
工作原理：采集指 纹图像，提取特征 点，存储在数据库 中，通过比对指纹 特征点进行身份验 证
造成限制
生物识别技术的 其他应用领域
生物识别技术在金融领域的应用
身份验证：通过生物识别技术，银行可以验证客户的身份，确保资金安全。
风险评估：通过客户的生物特征，银行可以对客户的风险水平进行评估，制定更加合理的信贷政 策。
欺诈检测：通过生物识别技术，银行可以检测出客户的异常行为，及时发现并防止欺诈行为。
添加标题
药品监管：通过生物识别技术对药品的生产、流通、使用等环节进行全面、准确、实时的监管， 确保药品的安全性和有效性。
添加标题
远程医疗：通过生物识别技术实现远程的身份识别和诊疗，方便医生和患者进行远程沟通和交流， 提高医疗服务的效率和质量。
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汇报人：
特点：高精度、高 安全性、便捷性
人脸识别技术
定义：通过人脸识别技术进行身份验证 应用场景：金融、安防、门禁等 技术原理：基于人脸特征提取和识别算法 优势：非接触式、便捷、安全
生物识别技术及应用
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一个优秀的生物识别系统要求能实时迅 速有效地完成其识别过程。但不同的生物识 别系统的采集方式以及计算机处理算法等都 不一样。下面以较为成熟的指纹识别、面部 识别为例来介绍一下生物识别系统的关键技 术。
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指纹识别
（1）指纹图像的采集 • 光学录入技术：最成熟也是最古老的指 纹录入技术，只要将手指放在一个台板（通 常是用加膜的玻璃制成）上，就能完成手指 图像的录入。 • 超声波录入技术：已经存在多年，但它 的应用范围始终不是十分广泛。手指在放在 玻璃台板上，超声波扫描开始时会听到蜂鸣 声并感觉到震动。由于使用了声波，因此， 在录入图像时，手指不必直接接触台板。
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面像识别由面像样本训练和待识别面像 的识别两个过程组成。 • 在训练阶段，提取面像特征形成面像特 征库。 • 在识别阶段，用训练好的分类器对待识 别面像的特征和特征库中的特征进行匹配， 输出识别结果。
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早期的面像识别算法主要基于几何特征 或模板匹配。对于不同人来说，面部特征点 （眼睛、眉毛、鼻子和嘴）和脸部轮廓 的形 状各不相同。基于几何特征的方法通过计算 面部特征点形状、分布的几何参数区分不同 人脸。基于模板匹配的面像识别通常采用 Poggio和 Brunelli所提出的基于局部特征模板 匹配的方法，它们提取局部特征的模板，进 行局部模板匹配并进行识别。
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与传统身份鉴定相比，生物识别技术具有以下特 点： • 随身性：生物特征是人体固有的特征，与 人体是唯一绑定的，具有随身性。 • 安全性：人体特征本身就是个人身份的最 好证明,满足更高的安全需求。 • 唯一性：每个人拥有的生物特征各不相同。 • 稳定性：生物特征如指纹、虹膜等人体特 征会随时间等条件的变化而变化。
第10章 生物识别技术
10.3 静脉识别技术
2.静脉识别技术的特点
• 速度快：用速度较快的DSP芯片完成，所需时间 以毫秒计；
• 精度高：用透射光穿透手指或手背获取内部静脉 图像特征，而不是用反射光来获取皮肤表面图像 特征，避免了因皮肤表面的皱纹、褶皱、干裂或 太湿等造成的获取精确图像的障碍；与光的明暗 无关；
• 安全等级高：对生物活体内部特征的识别，而不 是识别外部特征，无法造假；
动、年龄变化等因素的影响较大；
10.6 其他生物识别技术
• 环境适应性差：需要相对安静的环境，强噪音背 景有很大干扰作用；
• 声音较易模仿。 4.人耳识别技术 • 稳定性：在出生4个月后，随着身体发育按比例增
长，其形态学特征基本保持不变；
• 可区分性：人的耳廓由于其耳轮、耳屏、耳垂等部 位的特点及其相互关系，构成了个体耳廓固有的、 相对稳定的特征。
情、光照等因素而具有“一人千面”的特点。
10.4 面像识别技术
2.面像特征的提取
• 几何特征：对人脸的主要器官进行测量定位，如 对眼睛、鼻子、嘴、眉毛等进行定位，确定其位 置、距离、形状及相互比例，以这些数据来构成 特征向量；
• 代数特征：对人脸图像数据矩阵进行某种代数变 换，获得变换后的矩阵特征向量或特征值或某种 投影系数作为人脸特征。如PCA、奇异值特征、 独立分量特征、Fisher变换特征等
10.5 虹膜识别技术
2.虹膜识别技术的应用
• 虹膜门禁、金融系统、港口控制等需要高度安全 的领域；
• 美国得克萨斯州联合银行的三个营业部门，利用 虹膜识别储户身份，两手空空可以取款。
• 阿联酋自2002年10月开始对对驱逐出境的外国人 进行虹膜注册，阻止被阿联酋驱逐的外国人再次 进入阿联酋；
列举几类生物识别技术
列举几类生物识别技术
1. 指纹识别：使用人体指纹的纹路和模式来识别个体。
2. 虹膜识别：使用人眼虹膜的特征来识别个体。
3. 人脸识别：使用人脸的特征如轮廓、特征点等来识别个体。
4. 声纹识别：使用个体的声音特征来识别个体。
5. 掌纹识别：使用人体手掌纹路的模式来识别个体。
6. 人体形态识别：使用个体的身体形态特征如身高、体型等
来识别个体。
7. 体温检测：使用个体的体温来识别个体，常用于生物感应
门禁等场景。
8. DNA识别：使用个体的DNA序列来识别个体。
9. 视网膜识别：使用人眼视网膜的特征来识别个体。
10. 手写体识别：使用个体的手写体特征来识别个体。
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各种生物识别技术原理汇总介绍
所谓生物识别技术就是，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、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。
生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术，人类的生物特征通常具有唯一性、可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点，因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。
指纹识别
原理
指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。
尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。
指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。
总体特征指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括基本纹路图案、模式区、核心点、三角点、式样线和纹线等。
基本纹路图案有环形、弓形、螺旋形。
局部特征即指纹上节点的特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。
两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征特征点，却不可能完全相同。
指纹上的特征点，即指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点。
指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。
通常，首先从获取的指纹图像上找到特征点（minuTIae），然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的数字表示指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。
由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。
由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。