生物识别技术的工作原理

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虹膜扫描是生物特征识别的一种形式。Francesco Carta Fotografo / Getty Images

想象一下,您是詹姆斯·邦德(James Bond),您必须进入一个秘密实验室,以解除致命的生物武器并拯救世界。但是首先,您必须超越安全系统。它不仅需要密钥或密码 - 您需要拥有小人的虹膜,他的声音和手的形状进入室内。

在工作的平均一天,您可能还会遇到这种情况,减去致命的生物武器。机场,医院,酒店,杂货店甚至迪士尼主题公园越来越多地使用生物识别技术- 根据您的身体或行为特征来识别您的技术 - 以增加安全性。

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在本文中,您将了解使用手写,手动几何形状,语音识别,虹膜结构和静脉结构的生物识别系统。您还将了解为什么更多的企业和政府使用该技术,以及Q的假隐形眼镜,录制的语音和有机硅手是否真的可以将詹姆斯·邦德带入实验室(让他拯救世界)。

您每天都采取基本的安全预防措施 - 使用钥匙进入房屋并使用用户名和密码登录计算机。您可能还经历了放错地方键和被遗忘的密码所带来的恐慌。这不仅仅是您无法获得所需的东西 - 如果您在纸上丢失密钥或记录密码,其他人可以找到它们并像您一样使用它们。

生物识别技术没有使用您拥有的东西(例如密钥)或您知道的东西(例如密码)你是谁识别你。生物识别技术可以使用身体特征,像你的脸,指纹,虹膜或静脉或行为特征就像您的声音,手写或打字节奏一样。与钥匙和密码不同,您的个人特征非常困难或忘记。它们也很难复制。因此,许多人认为它们比钥匙或密码更安全,更安全。

Biometrics使用诸如眼睛的虹膜之类的独特功能来识别您。“width=
生物识别技术使用独特的功能, 就像您的眼睛的虹膜一样,以识别您。
照片礼貌鸢尾技术

生物识别系统似乎很复杂,但它们都使用相同的三个步骤:

  • 注册:第一次使用生物识别系统时,它会记录有关您的基本信息,例如您的姓名或标识号。然后,它捕获图像或记录您的特定特征。
  • 贮存:与您在电影中看到的内容相反,大多数系统不会存储完整的图像或录制。他们改为分析您的性状并将其转换为代码或图形。一些系统还将这些数据记录到智能卡你随身携带。
  • 比较:下次使用系统时,它将您提出的特征与文件中的信息进行比较。然后,它要么接受或拒绝您是您声称的人。
该笔记本电脑具有指纹扫描仪,为家用带来了生物识别安全性。“width=
该笔记本电脑具有指纹扫描仪,为家用带来了生物识别安全性。

系统还使用相同的三个组件:

  • A传感器检测用于识别的特征
  • A电脑读取和存储信息
  • 软件分析特征,将其转换为图或代码并执行实际比较

生物识别安全系统,例如IBM ThinkPad T43(右)上可用的指纹扫描仪,在家庭使用中变得越来越普遍。您可以阅读其他如何学习的文章兴发首页x人脸识别指纹扫描

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手写

该平板电脑具有签名验证系统。“width=
该平板电脑具有签名验证系统。
照片提供的软件

乍一看,使用笔迹来识别人们似乎不是一个好主意。毕竟,许多人可以学习一些时间和练习来复制他人的笔迹。似乎很容易获得某人的签名或所需密码的副本,并学会伪造它。

但是生物识别系统不仅要看一下每个字母的塑造方式;他们分析了写作行为。他们检查您使用的压力以及您编写的速度和节奏。他们还记录了您形成字母的序列,例如您是在添加点和十字架,还是在完成单词之后。

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与字母的简单形状不同,这些特征很难伪造。即使其他人获得了您的签名副本并将其追踪,该系统可能不会接受他们的伪造。

手写识别系统的传感器可以包括触摸敏感的写作表面或包含检测角,压力和方向的传感器的笔。该软件将笔迹翻译成图形,并识别每天和随着时间的时间的笔迹的微小变化。

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手和手指的几何形状

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手几何扫描仪
照片礼貌Ingersoll-Rand

人们的手和手指是独一无二的 - 但不像其他特征那样独特,例如指纹或虹膜。这就是为什么企业和学校而不是高安全设施的原因,通常会使用手和手指的几何读取器来认证用户,不确认他们。例如,迪士尼主题公园使用手指几何读取器将门票持有人授予公园的不同部分。一些企业使用手几何读取器代替时间卡。

测量手和手指几何形状的系统使用数码相机。要使用一个,您只需将手放在平坦的表面上,将手指与几个钉子对齐,以确保准确的读数。然后,相机拍摄一张或多张您的手及其铸造的阴影。它使用此信息来确定手或手指的长度,宽度,厚度和曲率。它将这些信息转化为数值模板。

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手和手指的几何系统具有一些优点和缺点。由于手和手指不如指纹或虹膜独特,因此有些人不太可能觉得系统会侵入其隐私。但是,由于受伤,体重变化或关节炎的变化,许多人的手随时间而变化。一些系统更新数据以反映每天的微小变化。

对于高安全性应用,生物识别系统使用更独特的特征,例如声音。

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语音印刷

说话者识别系统使用频谱图来表示人类的声音。“width=
扬声器识别系统使用频谱图 代表人类的声音。

您的声音是独一无二的,因为您的人声腔的形状以及说话时的嘴巴移动方式。要注册语音纹理系统,您要么说所需的确切单词或短语,要么给您提供的语音示例,以便计算机无论您说哪种单词都可以识别您。

当人们想到语音印刷时,他们经常想到自己会在示波器。但是语音印刷中使用的数据是声音频谱图,不是波形。频谱图基本上是一个图表,该图显示了声音在垂直轴上的频率以及水平轴上的时间。不同的语音在图表中创造了不同的形状。频谱图还使用颜色或灰色阴影来表示声音的声学品质。本教程有关频谱图以及如何阅读它们的更多信息。

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一些公司使用语音识别识别,以便人们可以获取信息或授权而无需物理存在。有人可以通过打个电话来授权,而不是踏上虹膜扫描仪或手工几何读取器。不幸的是,人们可以通过简单地记录授权人员的密码来绕过一些系统,尤其是那些通过电话工作的系统。这就是为什么某些系统使用几个随机选择的语音密码或使用常规语音印刷而不是用于特定单词的打印。其他人则使用检测录音和播放中创建的工件的技术。

虹膜扫描

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眼睛解剖学
照片礼貌鸢尾技术

虹膜扫描似乎是非常未来派的,但是系统的核心是一个简单的CCD数码相机。它使用可见和近红外为一个人的虹膜拍摄清晰,高对比度的照片。有了近红外的光,一个人的学生非常黑,使计算机很容易隔离学生和虹膜。

当您查看虹膜扫描仪时,相机要么自动聚焦,要么使用系统中的镜像或可听见的反馈,以确保您的位置正确。通常,您的眼睛离相机3到10英寸。当相机拍摄图片时,计算机会找到:

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  • 学生的中心
  • 学生的边缘
  • 虹膜的边缘
  • 眼睑和睫毛

然后,它分析了虹膜中的模式,并将其转换为代码。

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虹膜扫描仪
照片礼貌鸢尾技术

虹膜扫描仪在高安全性应用中变得越来越普遍,因为人们的眼睛是如此独特(将一个虹膜代码误认为是第78次力量的机会[参考]。它们还允许200多个参考点进行比较,而指纹的60或70点。

虹膜是可见但受保护的结构,通常不会随着时间的流逝而变化,因此它是生物特征识别的理想选择。在大多数情况下,眼睛手术后,人们的眼睛也保持不变,只要眼睛有虹膜,盲人就可以使用虹膜扫描仪。眼镜和隐形眼镜通常不会干扰或引起不准确的读数。

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静脉几何形状

静脉扫描仪使用近红外光来揭示一个人的静脉中的图案。“width=
静脉扫描仪使用近红外光来揭示一个人的静脉中的图案。

与虹膜和指纹一样,一个人的静脉是完全独特的。双胞胎没有相同的静脉,一个人的静脉在左侧和右侧不同。许多静脉在皮肤中看不到,因此很难伪造或篡改。随着人的年龄,它们的形状也很小。

要使用静脉识别系统,您只需将手指,手腕,手掌或手背放在扫描仪或附近即可。相机使用近红外光拍摄数字图片。血液中的血红蛋白吸收光,因此静脉在图片中显得黑色。与所有其他生物识别类型一样,该软件根据静脉结构的形状和位置创建一个参考模板。

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分析静脉几何形状的扫描仪与医院中发生的静脉扫描测试完全不同。用于医疗目的的静脉扫描通常使用放射性颗粒。但是,生物识别安全扫描只需使用与来自来自的光相似的光遥控。NASA有更多信息用红外光拍照。

隐私和其他问题

有些人出于文化或宗教原因反对生物识别技术。其他人则想象一个世界,摄像头在未经他们同意的情况下沿着街道行走和购买模式来识别和跟踪它们。他们想知道公司是否会以销售方式出售生物识别数据电子邮件地址和电话号码。人们可能还会想知道,是否存在包含有关世界上每个人的重要信息以及该信息是否安全的地方,是否存在一个庞大的数据库。

但是,在这一点上,生物识别系统没有能力存储有关世界上每个人的信息。大多数人存储有关相对少数用户的最少信息。他们通常不会存储一个人特征的录音或真实表示,而是将数据转换为代码。大多数系统还仅在其位置的一个特定地方(例如办公楼或医院)工作。一个系统中的信息不一定与其他系统兼容,尽管有几个组织试图标准化生物识别数据。

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除了侵犯隐私的潜力外,批评家还对生物识别技术提出了一些关注,例如:

  • 过度依赖:认为生物识别系统是万无一失的,可能会导致人们忘记日常的常见安全性实践并保护系统的数据。
  • 可访问性:某些系统无法适应某些人群,例如老年人或残疾人。
  • 互操作性:在紧急情况下,使用不同系统的代理商可能需要共享数据,并且如果系统无法相互通信,则可能会导致延迟。

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更多信息

相关文章

更多的链接

  • 布朗巴,曼弗雷德博士。“生物识别常见问题解答。”http://www.bromba.com/faq/biofaqe.htm#biometrie
  • 布朗,格雷格。“连接点。”拉丁贸易,2005年4月。http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m0bek/is_4_13/ai_n13798070
  • 查找biometrics http://www.findbiometrics.com/
  • 国土安全:生物识别技术。globalsecurity.org http://www.globalsecurity.org/security/systems/biometrics.htm
  • Mainguet,Jean-François。“生物识别技术。”2004. http://perso.wanadoo.fr/fingerchip/biometrics/biometrics.htm
  • Ross,A.,S。Prabhakar和A. Jain。“生物识别技术的概述。”http://biometrics.cse.msu.edu/info.html
  • 与生物识别技术和残疾人有关的资源http://www.icdri.org/biometrics/biometrics.htm
  • Thalheim,L.,J。Krissler和P. Ziegler。“身体检查。”Wibu Systems,2002年11月。http://www.heise.de/ct/english/02/02/11/114/
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