生物识别身份证
生物识别身份证
简介
生物识别身份证是指利用生物识别技术开发的身份证。这些身体特征包括指纹、声音、面部、骨架、视网膜、虹膜和DNA等人体的生物特征，以及签名的动作、行走的步态、击打键盘的力度等个人的行为特征。生物识别的技术核心在于如何获取这些生物特征，并将其转换为数字信息，存储于计算机中，利用可靠的匹配算法来完成验证与识别个人身份的过程。
特点
生物识别身份证之所以能够作为个人身份鉴别的有效手段，是由它自身的特点所决定的：普遍性、惟一性、稳定性、不可复制性。
普遍性--生物识别所依赖的身体特征基本上是人人天生就有的，用不着向有关部门申请或制作。
惟一性和稳定性--经研究和经验表明，每个人的指纹、掌纹、面部、发音、虹膜、视网膜、骨架等都与别人不同，且终生不变。
不可复制性--随着计算机技术的发展，复制钥匙、密码卡以及盗取密码、口令等都变得越发容易，然而要复制人的活体指纹、掌纹、面部、虹膜、掌纹等生物特征就困难得多。
这些技术特性使得生物识别身份验证方法不依赖各种人造的和附加的物品来证明人的自身，而用来证明自身的恰恰是人本身，所以，它不会丢失，不会遗忘，很难伪造和假冒，是一种“只认人、不认物”，方便安全的保障手段。
生物识别的种类
指纹
指纹在中国古代就被用来代替签字画押，证明身份。大致可分为“弓”、“箕”、“斗”3种基本类型，具有各人不同，终身不变的特性。指纹识别是目前最成熟、最方便、可靠、无损伤和价格便宜的生物识别技术解决方案，已经在许多行业领域中得到了广泛的应用。
优点：第一是专一性强，复杂程度高。指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的充分特征。第二是可靠性高。如果我们想要增加可靠性，我们只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，最多可以多达10个，而每一个指纹都是独一无二的，并且用户将手指与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。第三是速度快、使用方便。扫描指纹的速度很快，使用非常方便。第四是设备小、价格低。指纹采集头更加小型化，可以很容易地与其他设备相结合，并且随着电子传感芯片的快速发展，其价格也会更加低廉。
缺点：某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。此外，由于现在的指纹鉴别技术都可不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据，每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。
眼睛
分析眼睛的复杂和独特特征的生物识别技术主要包括了虹膜识别技术、视网膜识别技术和角膜识别技术。
虹膜是环绕着瞳孔的一层有色的细胞组织。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。虹膜扫描安全系统在发现虹膜时，就开始聚焦，捕捉到虹膜样本后由软件来对所得数据与储存的模板进行比较。想通过眨眼睛来欺骗系统是不行的。
虹膜识别比较便于用户使用，可靠性好，用户与设备之间也无需物理的接触；但其设备尺寸较大，并且因聚焦的需要而采用的摄像头很昂贵，黑眼睛极难读取，此外还需要一个比较好的光源。
视网膜是眼睛底部的血液细胞层。视网膜扫描是采用低密度的红外线去捕捉视网膜的独特特征，血液细胞的惟一模式就因此被捕捉下来。某些人认为视网膜是比虹膜更为惟一的生物特征。
视网膜识别的优点就在于它是一种极其固定的生物特征，因为它是“隐藏”的，故而不可能受到磨损、老化等影响；使用者也无需和设备进行直接的接触；同时它是一个最难欺骗的系统，因为视网膜是不可见的，故而不会被伪造。另一方面，视网膜识别也有一些不完善的，如：视网膜技术可能会给使用者带来健康的损坏，设备投入较为昂贵，识别过程的要求也高，因此角膜扫描识别在普遍推广应用上具有一定的难度。
掌纹
手掌几何学是基于这样一个事实：几乎每个人的手的形状都是不同的，而且这个手的形状在人达到一定年龄之后就不再发生显着变化。当用户把他的手放在手形读取器上时，一个手的三维图像就被捕捉下来。接下来，对手指和指关节的形状和长度进行测量。
根据用来识别人的数据的不同，手形读取技术可划分为下列 3种范畴：手掌的应用，手中血管的模式以及手指的几何分析。映射出手的不同特征是相当简单的，不会产生大量数据集。但是，即使有了相当数量的记录，手掌几何学不一定能够将人区分开宋，这是因为手的特征是很相似的。与其他生物识别方法相比较，手掌几何学不能获得最高程度的准确度。当数据库持续增大时，也就需要在数量上增加手的明显特征来清楚地将人与模板进行辨认和比较。
面部
面部识别系统是通过分析面部特征的惟一形状、模式和位置来辨识人。其采集处理的方法主要是标准视频和热成像技术。标准视频技术通过一个标准的摄像头摄取面部的图像或者一系列图像，在面部被捕捉之后，一些核心点被记录，例如眼睛、鼻子和嘴的位置，以及它们之间的相对位置，然后形成模板。热成像技术通过分析由面部的毛细血管的血液产生的热线来产生面部图像，与视频摄像头不同，热成像技术并不需要在较好的光源条件下，因此即使在黑暗情况下也可以使用。
面部这项生物识别技术的吸引力在于它能够人机交互，用户不需要和设备直接的接触。但相对来说，这套系统可靠性较差，使用者面部的位置与周围的光环境都可能影响系统的精确性，并且设备十分昂贵，只有比较高级的摄像头才可以有效高速地捕捉面部图像，设备的小型化也比较困难。此外，面部识别系统对于人体面部的头发、饰物、变老以及其他的变化，需要通过人工智能来得到补偿，机器知识学习系统必须不断地将以前得到的和现在的得到的图像进行对比，以改进核心数据和弥补微小的差别。鉴于以上各种因素，此项技术在推广应用上还存在着一定的困难。
语音
语音识别主要包括了两个方面：语言和声音。声音识别是对基于生理学和行为特征的说话者嗓音和语言学模式的运用，它与语言识别不同在于不对说出的词语本身进行辨识，而是通过分析语音的惟一特性例如发音的频率，来识别出说话的人。声音辨识技术使得人们可以通过说话的嗓音来控制能否出入限制性的区域。举例来说，通过电话拨人银行、数据库服务、购物或语音邮件，以及进入保密的装置。语言识别要对说话的内容进行识别，主要可用于信息输人、数据库检索、远程控制等方面。现在身份识别方面更多的是采用声音识别。
声音识别也是一种非接触的识别技术，用户可以很自然地接受，使用方便。但由于非人性化的风险、远程控制和低准确度，它并不可靠；并且声音的变化范围大(如音量、速度和音质等方面)直接会影响采集与比对的精确度，一个患上感冒的人有可能被错误地拒认从而无法使用该声音识别系统。同时随着数字化技术的发展，音频数字处理技术很可能欺骗声音识别系统，其安全性受到了挑战。
签名
签名识别，也被称为签名力学辨识，它是建立在签名时的力度上的。它分析的是笔的移动，例如加速度、压力、方向以及笔划的长度，而非签名的图像本身。签名识别和声音识别一样，是一种行为测定学。签名力学的关键在于区分出不同的签名部分，有些是习惯性的，而另一些在每次签名时都不同。
签名作为身份认证的手段已经用了几百年了，应用范围从独立宣言到信用卡都可见到，是一种能很容易被大众接受而且是一种公认的较为成熟的身份识别技术。然而，签名辨识的问题仍然存在于获取辨识过程中使用的度量方式以及签名的重复性。签名系统已被控制在某种方式上去接受变量。但是，如果不降低接受率，它就无法持续地衡量签名的力度。因为签名的速度不快，我们也无法在Internet上方便使用它。
生物识别身份证系统
所有的生物识别系统都包括如下几个处理过程：采集、解码、比对和匹配。生物图像的采集包括了高精度的扫描仪、摄像机等光学设备，以及基于电容、电场技术的晶体传感芯片、超声波扫描设备、红外线扫描设备等。在数字信息处理方面，高性能、低价格的数字信号处理器(DSP)已开始大量地应用于民用领域，其对于系统所采集的信息进行数字化处理的功能也越来越强。在比对和匹配技术方面，各种先进的算法技术不断地开发成功，大型数据库和分布式网络技术的发展使得生物识别系统的应用得以顺利实现。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和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系统为例来介绍一下生物识别系统的关键技术。
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人技术。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。在过去几年中，这种设备已经变得越来越小，价格也越来越便宜了。光学录入设备的生产厂家大约有50家。
超声波录人技术：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。
芯片录入技术：基于芯片的传感器，面积只有一枚邮票那么大，使用者直接将手指放在硅芯片的表面来完成指纹图像的录人。
解码
当通过上述3种方式得到一幅指纹图像后，接下来就是对图像的解码，这就需要对图像特征进行提取、分析。指纹基本特征就是如嵴、谷和终点、分叉点或分歧点。平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约7个特征，我们的10个手指产生最少4 900个独立可测量的特征点，足以确认指纹识别的可靠性。
比对和匹配
当指纹图像的特征值被提取后，就可依照特征值与数据库中原来存储的指纹图像特征进行比对和匹配。当然在这过程中，快速可靠的算法是一个关键，如何对于残缺图像进行匹配以及伤疤等处理都要依赖于算法技术。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题，而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得我们可以制造相当小的指纹图像读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术已经非常实用。
发展历史
生物识别的历史可追溯到古代埃及人通过测量人的尺寸来鉴别他们，像这种基于测量人的身体某一部分或者举止的某一方面的识别技术一直延续了几个世纪。而在公元前7000年到公元前 6000年以前，古叙利亚和中国已经开始应用指纹作为身份鉴别。考古发现，在这个时代，一些粘土陶器上留有陶艺匠人的指纹，中国的一些文件上印有起草者的大拇指指纹，在Jercho古城市的房屋中也发现留有砖匠一对大拇指指纹的印记。
19世纪初，科学研究发现了指纹的两个重要特征，一是两个不同手指的指纹纹脊的式样不同，另外一个是指纹纹脊的式样终生不改变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用， 1896年阿根廷首次应用，然后是1901年的苏格兰，20世纪初其他国家也相继应用。20世纪60年代，由于计算机可以有效地处理图形，人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。从那时起，自动指纹识别系统AFIS在法律实施方面的研究和应用在世界许多国家展开，FBI在20世纪60年代末期开始使用一种自动识别指纹的设备，到20世纪70年代末期，已经有一定数量的设备开始在美国大范围使用。用于商业的高级生物测定设备最早开始于20世纪70年代，一种叫做Identimat的设备出现了，它通过测量手的形状和手指的长度来用作识别的标志。
20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这两项技术的革新，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用，比如代替IC卡。20世纪90年代后期，低价位取像设备的引入及其飞速发展，可靠的比对算法的发现，为个人身份识别应用的增长提供了舞台。
第一个介绍测定视网膜的系统出现于20世纪80年代，剑桥大学的JohoDaughman教授开始了虹膜识别的技术的研究。而对于签字与面部的识别技术才刚刚开始。
印度
印度计划从2010年9月起为全国12亿人口建立国民身份数据库，在全球首开用生物识别系统的先例。 报道称，印度政府正计划为12亿民众配发个人专有的12位身份证号码，须搜集所有人的指纹及扫描虹膜，被专家视为在技术和逻辑运算上极为复杂的庞大工程。政府宣称，这独一无二的身份证号码有助于确保福利支出的分发，也能让数亿穷人取得身份证明，从此能到银行开户或申请驾照。
本计划已于9月29日在印度全国展开，2010年3月之前发出1亿张身份证，4年内将完成6亿人身份证的分发。印度总理辛格已任命印度软件巨擘Infosys公司前执行长尼勒卡尼主持这项空前的工程。
印度约有三分之二的成人没有银行账户，不少穷人因为缺乏身份证明或居住地文件，无法享有这类服务。此外，政府为贫穷民众提供食物和就业机会的补助物资，有40%被持有伪造身份证明的“幽灵人口”领走，然后被不法商人转入黑市牟利。
不过批评人士担心，以印度不甚稳固的网络基础建设，这些机密数据在传输过程中恐有资料外泄之忧，而人口统计资料也可能沦为商人的营销数据库。
美国
美国在2006年10月开始给联邦机构雇员发放新的生物识别身份卡，并计划下一步给运输工人、急救人员和外国游客也发放类似的卡片，以应对反恐需要，加强边境检查，防止个人身份被盗。据悉，这种卡片里不仅包含使用者的指纹、视网膜或其他生物辨别信息，还有一张容量很大的芯片，可以存储更多的个人资料。专家估计，未来五年内，更换身份识别体系将给美国的技术公司带来80亿美元的收入。据有关机构透露，这个新型身份证里面全是生物识别数据，比如指纹、视网膜、虹膜、脸部等信息，还有一个具有扩展信息存储空间的计算机芯片，里面存储了个人身份号码、数码照片。由于证明个人身份的信息不会占用芯片太多空间，因此还可以往芯片里输入更多信息。比如，一名职员的能力、工作时间、医疗记录以及工作评估等，都可以输进卡片里。另外，卡片上还可能有磁条和防伪造的水印。
英国
英国首相布莱尔2004年10月25日宣布，英国计划开发一种含有生物识别技术的智能身份证，这种新型的智能身份证将对反恐起到关键作用。针对英国政府的这一新决定，国内呼吁保障公民权利的人士表示，身份证件会侵犯个人隐私。而其他的反对者则认为，开发高科技的智能身份证会耗费大量资金，而其最终的实施效果也令人怀疑。
但布莱尔指出，这种含有生物识别技术的智能身份证件里包含电子指纹、远距离虹膜识别数据等信息，它可以控制犯罪、打击恐怖主义及非法移民。布莱尔说：“我们会通过议会立法，尽快开发出这种智能身份证。我相信，安全问题才是我们所有立法者应该优先考虑的。我们一定能为全体英国人开发出一种安全的生物识别智能身份证，对此我充满信心。”
报道说，英国政府于2004年初曾表示，计划在2007年以前，公民在自愿的前提下办理和持有这种身份证，并希望在2012年前后，每位公民都能够持有这种身份证。