作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2017/4/7 10:26:09
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当静脉敲开生物识别“大门”:虽小众却更精准

 

两个人静脉结构相同的几率是34亿分之一,因此可以说每个人静脉结构独一无二。而且,这种内部信息不会受到皮肤破损程度、外部环境等因素影响,更重要的是,静脉识别必须是活体识别,也就是说只有手指活体时才能进行静脉识别。

■本报记者 袁一雪

你还在惊讶于最近频繁见诸媒体的人脸识别技术吗?其实,已经有越来越多的生物识别技术走进我们的生活,甚至包括一些让你意想不到的识别途径。

近日,有媒体报道,在英国伦敦一家酒吧,顾客只需要扫描一下食指就可以结账。别以为这是毫无新意的指纹扫描付账功能,其实,它扫描的是更深层——皮肤下的静脉。这种技术被称为静脉识别技术。

报道称,一些酒吧常客参加了这项测试。他们先被静脉识别采集系统记录下食指的静脉分布,然后再将银行卡与食指的静脉分布进行关联。在结账时,他们只需将食指放在扫描仪上,就会在电子邮箱收到账单。

近红外光下的秘密

静脉如何被“探测”到?又是如何具有识别的唯一性呢?中国科学院自动化所研究员、中国人工智能学会模式识别专业委员会秘书长孙哲南在接受《中国科学报》记者采访时介绍说,静脉识别时利用的是血液中的血红蛋白有吸收红外线的特质:“近红外光照射到手指或者手掌上时,手指或手掌皮下静脉中的血红蛋白相对于皮肤、肌肉等其他生理组织对近红外光的吸收率更高,因而呈现出黑白对比鲜明的图像模式。”在近红外光的照射下,肌肉组织为浅色,血管则呈现深色,可以将血管结构反映得异常清晰。

静脉识别系统就是通过红外线CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像,并从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值,将静脉的数字图像存贮在计算机系统中。当需要静脉识别时,静脉识别机器实时采取静脉图,提取特征值,再运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征,同存储在主机中静脉特征值比对,从而对个人进行身份鉴定,确认身份。

相比传统的指纹识别对于手指湿度和指纹完整度的要求,静脉识别则不受手指是否潮湿、干净或者破损的影响,因为扫描的不是皮肤,而是皮肤下的静脉。而且,静脉识别过程中不需要手指碰触到仪器。“这一识别过程只需要一两秒钟就可以完成。”孙哲南补充道。

目前,静脉识别集中在人体的手指、手掌和手背。“之所以选择手部,是因为近红外光容易穿透皮肤对静脉结构进行成像。”孙哲南解释道,“人体的其他部分静脉分布没有手部密集,而且相对而言成像也没那么方便。”

虽小众却更精准

近年来,生物识别技术屡获突破,虹膜、面部、指纹、掌纹、声纹等识别技术应运而生,相较其他生物识别技术,静脉识别技术起源较晚,始于20世纪90年代末。当时,日立中央研究所的研发人员在一项度量人脑活动的研究中发现,利用近红外光观察血液流动可以作为一种有效的、高度安全的生物识别方法。

1997年日立中央研究所便开始对手指静脉认证技术进行研究,并利用透射光成像方式获取到了静脉分布图。此后静脉认证技术逐渐成熟并走向市场,到2002年日立公司发布了第一台手指静脉门禁控制系统产品。“不过,因为静脉识别的成像成本比较高,所以至今并没有成为主流的识别手段。”孙哲南表示。

不过,生物识别带来惊喜的同时,也会带来安全的问题。今年2月,就曾有信息安全专家提醒过,要注意拍照时不要使用剪刀手,因为不法分子可以通过放大的图片提取其中的指纹。而且,获取指纹的方法并不止一种。比如使用扫描器扫描指纹图像或把别人的指纹从酒杯上贴下来,再利用黏合剂倒模,并通过激光打印,用乳胶奶或木头胶涂到模型上,干后成型,贴在手指上就可以通过指纹验证系统。面部识别则对孪生兄弟姐妹的识别存在不确定性。至于虹膜,因为亚洲人的瞳孔较小,因此并不是非常合用。

“但是静脉识别的区分性非常高,虽未经过大规模的人群测试,但至少其可分辨率与指纹类似。”孙哲南表示。

只适合一对一

“现在静脉识别更多的是应用在银行、社保等行业,但是这种认证只能是一对一,而不能像面部识别和指纹识别那样一对多。”孙哲南补充道。如今,人脸与指纹都被应用到寻找罪犯的刑侦领域,将嫌疑人的面部或指纹输入,在数据库中寻找匹配者。这点通过静脉识别尚无法实现。

不过,这并不妨碍静脉识别在其他领域的应用,因为此次在酒吧安装静脉识别系统的公司首席执行官尼古拉斯·德赖登称,两个人静脉结构相同的几率是34亿分之一,因此可以说每个人静脉结构独一无二。而且,这种内部信息不会受到皮肤破损程度、外部环境等因素影响,更重要的是,静脉识别必须是活体识别,也就是说只有手指活体时才能进行静脉识别。

《中国科学报》 (2017-04-07 第3版 科普)
 
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