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生物识别(BioID)器件及趋势
2007/2/1 12:03:59    产通学院,365PR NET

Bill Gates曾做过这样的断言,生物识别技术(Biometric Identification Technology)将成为今后几年IT产业的重要革新。由于生物识别技术认定的是人本身,而每个人的生物特征具有与其他人不同的唯一性和在一定时期内不变的稳定性,不易伪造和假冒,所以利用生物识别技术进行身份认定,安全、可靠、准确。

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(如指纹、脸象、红膜等),和行为特征(如笔迹、声音、步态等)进行个人身份的鉴定。

用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等,行为特征有签字、声音、按键力度等。基于这些特征,人们已经发展了手形识别、指纹识别、面部识别、发音识别、虹膜识别、签名识别等多种生物识别技术,其中人体特征识别技术市场上占有率最高的是指纹机和手形机,这两种识别方式也是目前技术发展中最成熟的。

生物识别器件

1、Lumidigm公司皮肤芯片

具有不同皮肤厚度和皮下层的人类皮肤,每个人都有其特有的标记。直到医学研究人员开始为监视病人葡萄糖水平和血醇含量而寻找非侵入方法的十年之前,对它的认识还是模糊不清。研究人员发现光通过皮肤精确测定个体血糖水平,其精度随研究人员对大批人员采取相同步履时而减低。

Lumidigm公司发现,由于皮肤、多层和不同结构具有个性和专一特性,所有这些都影响光的不同波长。所以,Lumidigm公司开发了一种包含象一角银币大小的两种电子芯片系统。第一个芯片用光反射二极管照明皮肤的一片斑块,然后收集反射回来的射线,第二个芯片处理由照射产生的“光印(light print)”标识信号。

不象指纹(fingerprinting)和面认(face recogniti)所采用的生物统计学方法,光印不依赖于形象处理,相反,设备计算反射光的波长,它只需较少的计算能力。

在2001年5月,Lumidigm公司与以Springfield Ma为基地的Smith & Wesson 结为伙伴。其中,Smith & Wesson的VP产品引擎、光印技术是目前唯一的生物统计成果。

Smith &Wesson目前正在开发电子火花系统武器——包括生物统计在内的认定系统—取代机械系统。该公司认为指纹技术应被淘汰,不仅由于计算能力的需要,而且还因为指纹对某些人口统计学没多少效果。但是光指纹不需精确确定皮肤位置,“如果你有皮肤,你就能用它”。

2、沈阳上方电子公司FCHIP2指纹芯片

根据目前指纹识别市场的发展,沈阳上方电子公司(BEYONDLSI)开发出了专用指纹识别芯片FCHIP2,其算法已经申请专利。

FCHIP2指纹芯片内嵌200MHz指纹比对引擎,具有片内64KB SRAM,带有USB1.1、UART、SPI接口、通用16位接口,及指纹传感器接口。FCHIP2指纹芯片采用FBGA 144脚封装,3.3V供电,体积为10×10×1.26mm。指纹比对参数:FAR<0.01%,FRR<1%,比对速度<1.5s。

FCHIP2芯片内植入了与富士通公司的MBF310、MBF200,台湾祥群科技(LighTuning)公司的LTT-SS500,以及上方电子公司的BL-FO180B等四种型号指纹传感器相挂接的驱动程序。在后续产品中将继续植入与其它型号指纹传感器相挂接的驱动程序。

只要将FCHIP2芯片与上述四种型号之一的指纹传感器相连接并配以简单的外围电路(晶振、LDO电源等)就可以组成一个简单的指纹模块。使用芯片的USB口,该模块可以连接PC使用;使用芯片的UART口,该芯片可以作为嵌入式模块使用。这就为进行二次开发提供了方便条件,只要掌握了通讯协议就可以进行开发,并能很容易地将指纹比对芯片嵌入到用户自己的产品或系统之中。

此外,FCHIP2还提供了基于该芯片的功能扩展开发的条件与能力。用户进行小系统开发时,在芯片上外挂用户FLASH,存储用户自己的控制程序,并连接用户自己的控制对象。这样就组成了一个由FCHIP2单一芯片实现的既有指纹比对功能,又有用户控制功能的小型控制系统。

3、深圳爱迪尔公司ADEL指纹芯片

ADEL指纹专用芯片由深圳爱迪尔公司的和德州仪器(TI)于2005年10月联合推出,是全球指纹技术行业最先进的指纹芯片之一,并于2006年9月投入量产。
 
ADEL指纹专用芯片采用了拥有自主知识产权的“爱迪尔指纹算法”又名“爱迪尔指纹识别系统”,目前已开发出联机算法和脱机算法两个数学软件版本,识别准确,运算快速,没有任何角度的限制,极大地方便了用户的使用,节省了大量的时间。其先进性及优越性主要体现在:360°范围内任一角度上可以识别指纹锁中的指纹母板,允许手指任一的角度位移,通过补偿算法,均可进行正确的指纹识别。360°指纹识别已成为指纹行业和世界标准制定的重要准绳。

ADEL指纹专用芯片面积仅有拇指指甲大,共集成了8个芯片,其中,有7块指纹外围芯片,1块指纹专用芯片。芯片具有人工智能,内部自带数学软件,有强大的运算功能和数学模型,大大缩减了指纹采集到命令执行的时间。

利用该指纹专用芯片,用户不仅可以升级现有的指纹产品,而且可以开发创新所有与指纹应用相关的产品,如指纹锁、指纹门禁、指纹保险箱、指纹遥控器、指纹传真机、指纹POS机、指纹PC、指纹电话、指纹复印机、指纹开关、指纹仪器仪表控制等,应用广泛。

4、欧姆龙公司面部识别传感器

欧姆龙公司2005年推出了世界首款手机用面部识别传感器(OKAO Vision Face Recognition Sensor),此传感器适用于具备拍照功能的PDA、手机和其它移动设备。该产品可以通过面部特征识别这一功能来确认使用者的身份,从而使移动设备及其信息得到了更高的安全保障。

具有拍照功能的移动设备在配置OKAO面部识别传感器时不需要其它硬件设施。用户只需注册并对自己进行拍照即可。使用设备时,用户自我拍照,OKAO面部识别传感器将会自动检查用户身份并开启设备;并且在拍照的时候用户无需调整照相机的位置。由于使用的是快速拍摄,整个检验过程不到一秒。如果用户的面部图像已被该设备收录,传感器将自动检查用户身份。

由于采用了欧姆龙公司的核心传感技术“OKAO Vision”,这一产品成功简化及加速了运算程序,使储存容量和处理能力上了一个新台阶。在识别精度方面,它的识别成功率达到99%,当误认率(FAR)为1%时,拒认率在1%以下。只要是利用10万像素相机模块拍摄的图像,就能确保面部识别所需的分辨率。并且能与Symbian、BREW、内置式Linux和ITRON等操作系统完全兼容。每张注册照片的大小为1.5KB,而ROM和RAM的存储容量分别为450KB和370KB,全程处理时间大约是一秒(MSM 6500)。

欧姆龙开发的这一新技术,把面部识别基本信息的特征点由过去的数百个减少到了80个;同时,还降低了描述特征点位置关系的矢量信息的分辨度。由此,减少了运算量和内存用量,从而实现了面部识别技术在手机上的运行。

欧姆龙面部识别技术主要有以下特点:与指纹认证不同,此功能可在手机内置的相机模块与微控制器上运行,不需指纹认证模块等追加硬件;由于是非接触型生物认证方式,因此用户操作方便;由于在认证时要拍摄面部照片,因此可以产生抑制非法使用的心理作用。

生物识别趋势

1、身份识别技术由单一到综合

由于各种生物特征的识别方式都有其一定的适用范围和要求,单一的生物特征识别系统在实际应用中显现出各自的局限性,如有些人的指纹无法提取特征,患白内障的人虹膜会发生变化等等,统计显示迄今为止,还没有一个单生物特征能达到完美无错的要求。

目前,生物特征识别领域又出现了一种新的方向,即多种生物特征识别技术结合使用。德国知名的法兰富尔协会研发了一种多重模板识别系统,DCS AG公司采用这一专利开发了身份识别系统BioID。BioID利用目前日渐普及的数字摄像头,将一个人的面貌、声音以及嘴唇运动3种生物特征相结合,在一秒钟内快速完成识别。由于在识别过程中同时采用了动态、静态这两种特征,当其中的一种生物特征变动时,多重模板识别系统还能依据其他两项生物特征进行识别。将数据融合方法用于身份鉴别,结合多种生理和行为特征进行身份鉴别具有低错误拒绝率、特征变化的适应性强,安全可靠性高等优点,从而进一步精化了识别率。提高鉴别系统的精度和可靠性,成为身份鉴别领域发展的趋势。

2、生物密码时代呼之欲来

随着我们逐渐迈入数字时代,生物特征的身份鉴定技术愈加显示出它的价值。以美国为例,基于这项技术的产业规模已经达到数十亿美元。在美国,每年约有上亿美元的福利款被人以假冒的身份领取,每年约有价值四亿五千万美元的信用卡诈骗案发生;利用可靠的方法鉴别ATM持卡人的身份,可以使全美国每年ATM诈骗案造成的损失减少3亿美元;据美国移民局统计,如果在美国—墨西哥边境采用快速准确的身份鉴别系统,每天可查出3000件非法入境案件。

目前,国际许多高技术公司正在试图用眼睛虹膜、指纹,面貌特征等取代我们手中的各种卡片和密码,并且已经开始在机场、银行和各种电子器具上进行实际运用,结果备受青睐。据国际生物识别产业协会估计,生物识别技术的软件和硬件市场,有望在10年内达到每年20亿美元的规模。

“执生命密匙,启身份之锁”。在以计算机技术和生物技术为主流科技的知识经济崛起时代,身份的鉴定有了来自生物体自身的密匙,横跨这两大科技领域的生物特征识别技术正愈益显示出其旺盛的生命力和远大前景。

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